PL212301B1

PL212301B1 - Two-stroke combustion engine

Info

Publication number: PL212301B1
Application number: PL379913A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Jasionek
Original assignee: Andrzej Jasionek
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2012-09-28
Also published as: PL379913A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja układu tłokowo-korbowego w dwusuwowym silniku spalinowym.The subject of the invention is the construction of a piston-crank system in a two-stroke internal combustion engine.

Jest to wynalazek z dziedziny mechaniki, z zakresu budowy urządzeń.It is an invention in the field of mechanics, in the field of device construction.

Jednym z głównych problemów dotychczas znanych i stosowanych silników spalinowych, jest wysoka emisja szkodliwych, toksycznych spalin, co spowodowane jest m. in. obecnością w mieszance paliwowej oleju silnikowego, który znacznie podnosi toksyczność wydzielanych spalin. Obecność czynnika smarnego w paliwie dostarczanym do silnika jest niezbędna, ponieważ wszystkie pary trące na skutek zwiększonego tarcia i wysokiej temperatury uległyby zniszczeniu.One of the main problems of the so far known and used combustion engines is the high emission of harmful, toxic exhaust gases, which is caused, among others, by the presence of engine oil in the fuel mixture, which significantly increases the toxicity of the exhaust gases. The presence of a lubricant in the fuel supplied to the engine is essential because all rubbing pairs would be destroyed due to the increased friction and high temperature.

Znane jest rozwiązanie zapobiegające przedostaniu się oleju do komory spalania polegające na zastosowaniu w dwusuwowym silniku spalinowym podwójnego cylindra. W tym rozwiązaniu nie trzeba dodawać oleju do paliwa, ponieważ smarowanie zespołu tłokowo-korbowego odbywa się przez osobny układ olejenia, podobnie jak w silniku czterosuwowym.It is known to prevent oil from entering the combustion chamber by using a double cylinder in a two-stroke internal combustion engine. In this solution, it is not necessary to add oil to the fuel, because the piston-crank assembly is lubricated by a separate lubrication system, similar to a four-stroke engine.

Najbardziej zbliżonym do przedmiotowego rozwiązania jest zgłoszenie patentowe WO 2004/ /005683, w którym opisany jest dwusuwowy silnik spalinowy posiadający w cylindrze komory: spalania i ssącą.The most similar to the present solution is the patent application WO 2004/005683, which describes a two-stroke internal combustion engine with combustion and suction chambers in the cylinder.

Układ tłokowo-korbowy w dwusuwowym silniku spalinowym według wynalazku posiada w cylindrze komorę ssania oddzieloną od komory układu korbowego za pomocą zgarniającego pierścienia uszczelniającego osadzonego w rowku prowadnika tłoka, który porusza się w prowadnicy, zaś tłok porusza się w cylindrze bezstykowo.The piston-crank system in the two-stroke internal combustion engine according to the invention has a suction chamber in the cylinder, separated from the crank system chamber by a scraper sealing ring mounted in the groove of the piston guide, which moves in the guide, and the piston moves in the cylinder without contact.

W układzie tłokowo-korbowym według wynalazku prowadnik tłoka poprzez łożysko ślizgowe połączony jest z jedną częścią listwy łączącej skojarzonej teleskopowo z drugą częścią listwy łączącej, po której przemieszcza się tuleja przesuwana, która poprzez łożyska ślizgowe połączona jest z korbowodem wału korbowego oraz z korbowodem mimośrodu. Z wału korbowego poprzez koło napędzające i przekładnię łańcuchową napędzany jest mimośród. Do mimośrodu zamocowany jest wahliwie korbowód mimośrodu, który przemieszcza tuleję przesuwną po listwie łączącej ruchem posuwistozwrotnym.In the piston-crank system according to the invention, the piston guide, through a slide bearing, is connected to one part of the connecting strip connected telescopically with the other part of the connecting strip, along which the sliding sleeve moves, which is connected through the slide bearings with the crankshaft connecting rod and with the eccentric connecting rod. An eccentric is driven from the crankshaft via the driving wheel and chain gear. The eccentric connecting rod is pivoted to the eccentric, which moves the sliding sleeve along the connecting strip with a reciprocating motion.

Układ tłokowo-korbowy w dwusuwowym silniku spalinowym według wynalazku ma w stosunku do znanych układów tłokowo-korbowych silników dwusuwowych z podwójnym cylindrem uproszczoną konstrukcję. Ponadto w rozwiązaniu według wynalazku możliwe jest stosowanie paliw płynnych i gazowych.The piston-crank system in the two-stroke internal combustion engine according to the invention has a simplified structure compared to the known piston-crank systems of two-stroke engines with a double cylinder. Moreover, in the solution according to the invention it is possible to use liquid and gaseous fuels.

W znanych dotychczas silnikach dwusuwowych dużym problemem jest emisja toksycznych związków węglowodorowych ze skrzyni korbowej. W rozwiązaniu według wynalazku zjawisko to nie występuje, ponieważ skrzynia korbowa jest szczelnie oddzielona od komory spalania.In the previously known two-stroke engines, the emission of toxic hydrocarbon compounds from the crankcase is a big problem. In the solution according to the invention, this phenomenon does not occur because the crankcase is sealed off from the combustion chamber.

Budowa układu tłokowo-korbowego według wynalazku ma na celu zwiększenie momentu obrotowego i zmiany stopnia sprężania. Zwiększenie momentu obrotowego następuje przez ruch elementu mimośrodowego, który przesuwa podporę przesuwną zmieniając długość ramienia. Dzięki temu rozwiązaniu następuje wydłużenie czasu ruchu tłoka w pobliżu punktów zwrotnych.The structure of the piston-crank system according to the invention is aimed at increasing the torque and changing the compression ratio. The torque is increased by the movement of the eccentric element which moves the sliding support, changing the length of the arm. Thanks to this solution, the time of the piston movement near the turning points is extended.

Powoduje to:It causes:

- zwiększenie czasu odparowania paliwa,- increasing the time of fuel evaporation,

- zwiększenie czasu zasysania powietrza do komory ssącej,- increasing the time of sucking air into the suction chamber,

- zwiększenie czasu otwarcia kanałów wlotowego i wylotowego cylindra, co umożliwia dokładniejsze jego przewietrzenie.- increasing the opening time of the inlet and outlet channels of the cylinder, which allows for more accurate ventilation.

Układ tłokowo-korbowy w dwusuwowym silniku spalinowym według wynalazku przedstawiony został na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje schemat dwusuwowego silnika spalinowego, z uwzględnieniem zabudowania prowadnika tłoka a fig. 2 przedstawia połączenie tłoka z układem korbowym według wynalazku.The piston-crank system in a two-stroke internal combustion engine according to the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of a two-stroke internal combustion engine taking into account the installation of the piston guide, and Fig. 2 shows the connection of the piston with the crank system according to the invention.

Układ według wynalazku posiada korpus z wbudowaną prowadnicą 4 i zamocowanym do niej cylindrem a. Prowadnica 4 jest podstawą cylindra a, w którym umieszczony jest tłok 1. Ruch tłoka 1 w cylindrze odbywa się bezstykowo, dzięki czemu smarowanie układu tłok-cylinder nie jest konieczne. Prowadnik 2, na którym zamocowany jest nieruchomo tłok 1 przesuwa się w prowadnicy 4 ruchem posuwisto-zwrotnym. Na prowadniku 2 umieszczony jest uszczelniający pierścień zgarniający 3, który zapobiega przedostaniu się oleju do komory ssącej 6.The system according to the invention has a body with a built-in guide 4 and the cylinder a attached to it. The guide 4 is the base of the cylinder a, in which the piston 1 is placed. The movement of the piston 1 in the cylinder is contactless, so that lubrication of the piston-cylinder system is not necessary. The guide 2, on which the piston 1 is fixedly mounted, moves in the guide 4 with a reciprocating movement. On the guide 2 there is a sealing scraper 3 which prevents oil from getting into the suction chamber 6.

PL 212 301 B1PL 212 301 B1

W celu zwiększenia momentu obrotowego silnika oraz zmiany stopnia sprężania układ tłokowokorbowy według wynalazku ma następującą budowę:In order to increase the engine torque and to change the compression ratio, the piston-piston system according to the invention has the following structure:

prowadnik 2 tłoka 1 poprzez łożysko ślizgowe 12 połączony jest z jedną częścią listwy łączącej 15. Listwa łącząca 15 składa się z dwóch części skojarzonych teleskopowo. Po drugiej części listwy łączącej 15 przemieszcza się tuleja przesuwna 16, która poprzez łożyska ślizgowe 12a połączona jest wahliwie z korbowodem wału korbowego 13 oraz poprzez łożyska ślizgowe 12b z korbowodem mimośrodu 17. Z wału korbowego 14 poprzez koło napędowe 19 i przekładnię łańcuchową 21 napędzany jest mimośród 18. Do mimośrodu 18 zamocowany jest wahliwie korbowód mimośrodu 17, który przemieszcza po listwie łączącej 15 tuleję przesuwną 16 ruchem posuwisto-zwrotnym.the guide 2 of the piston 1 is connected to one part of the connecting strip 15 through a slide bearing 12. The connecting strip 15 consists of two telescopically connected parts. The sliding sleeve 16 moves on the second part of the connecting strip 15, which is pivotally connected through the slide bearings 12a with the connecting rod of the crankshaft 13 and through the slide bearings 12b with the connecting rod of the eccentric 17. The eccentric is driven from the crankshaft 14 through the drive wheel 19 and the chain gear 21. 18. A connecting rod of the eccentric 17 is pivoted to the eccentric 18, which moves the sliding sleeve 16 along the connecting strip 15 with a reciprocating movement.

Zasada działania układu tłokowo-korbowego według wynalazku jest podobna jak w klasycznym dwusuwowym silniku spalinowym. Główna różnica polega na rozdzieleniu układu tłok-cylinder od układu korbowego za pomocą prowadnika 2 współpracującego z prowadnicą 4 . W konsekwencji tego rozwiązania powstają dwie komory o podobnej pojemności. Podczas przesuwania się tłoka 1 w kierunku GMP w komorze ssącej 6. powstaje podciśnienie. Po otwarciu kolektora ssącego 8 przy położeniu tłoka 1 w GMP następuje zassanie powietrza do komory ssącej 6 . W momencie powrotu tłoka 1 do DMP kolektor ssący 8 zostaje zamknięty, a powietrze znajdujące się w komorze ssącej 6 zostaje sprężone. Podczas zbliżania się tłoka 1 do DMP w komorze ssącej 6 , przy zamkniętym siłowniku regulacyjnym 11 wbudowanym do kanału powrotnego 10 nadmiaru ciśnienia, powstaje ciśnienie zbliżone do wartości ciśnienia sprężania. Po uchyleniu przez tłok 1 otworów kanału płuczącego 7 i kolektora wydechowego 9 , przy położeniu tłoka 1 w DMP, powietrze z komory ssącej 6 zostaje przetłoczone kanałem płuczącym 7 do komory spalania 5. Spaliny powstałe w procesie spalania zostają wypchnięte przez ciśnienie czystego powietrza z komory spalania 5 do kolektora wydechowego 9, a komora spalania 5 wypełnia się nowym ładunkiem. Podczas przesuwania się tłoka 1 od DMP do GMP otwory kanału płuczącego 7 i kolektora wydechowego 9 zostają zasłonięte przez płaszcz tłoka 1 . W komorze spalania 5 następuje proces sprężania czystego powietrza. W zależności od zastosowania układu paliwowego i stopnia sprężania w położeniu tłoka 1 przed GMP następuje wytrysk paliwa i zapłon mieszanki. Po przekroczeniu przez tłok 1 GMP , gazy spalinowe oddziałują na denko tłoka 1 wykonując pracę. Siła nacisku spalin z denka tłoka 1 przekazana jest na prowadnik 2 , a następnie poprzez łożyska ślizgowe 12a umieszczone na dwóch końcach korbowodu 13 trafia na wał korbowy 14.The principle of operation of the piston-crank system according to the invention is similar to that of a classic two-stroke internal combustion engine. The main difference is the separation of the piston-cylinder system from the crank system by means of a guide 2 cooperating with a guide 4. As a consequence of this solution, two chambers of similar capacity are created. As the piston 1 moves towards TDC, a vacuum is created in the suction chamber 6.. After opening the intake manifold 8 at the position of the piston 1 at TDC, air is sucked into the suction chamber 6. When the piston 1 returns to the BDC, the intake manifold 8 is closed and the air in the intake chamber 6 is compressed. As the piston 1 approaches the BDC in the suction chamber 6, with the control cylinder 11 built into the excess pressure return duct 10 closed, a pressure close to the compression pressure is generated. After the piston 1 opens the openings of the flushing channel 7 and the exhaust manifold 9, at the position of the piston 1 at BDC, the air from the suction chamber 6 is forced through the flushing channel 7 into the combustion chamber 5. The combustion gases are forced out of the combustion chamber by the pressure of clean air. 5 into the exhaust manifold 9 and the combustion chamber 5 is filled with a new charge. As the piston 1 moves from BDC to TDC, the openings of the flushing channel 7 and the exhaust manifold 9 are covered by the piston 1 skirt. The clean air is compressed in the combustion chamber 5. Depending on the use of the fuel system and the compression ratio, in the position of the piston 1, fuel is ejected and the mixture is ignited before TDC. After the piston exceeds 1 TDC, the exhaust gases act on the crown of the piston 1 to perform work. The force of exhaust gas pressure from the piston 1 head is transferred to the guide 2, and then through slide bearings 12a located at two ends of the connecting rod 13 it goes to the crankshaft 14.

Z wału korbowego 14 poprzez koło napędzające 19 i przekładnię łańcuchową 21 napędzany jest mimośród 18. Do mimośrodu 18 zamocowany jest wahliwie korbowód mimośrodu 17, który przemieszcza po listwie łączącej 15 tuleję przesuwną 16 ruchem posuwisto-zwrotnym, a przez połączenie teleskopowe 20 porusza prowadnik 2 z zamocowanym na nim tłokiem 1.An eccentric 18 is driven from the crankshaft 14 through the driving wheel 19 and a chain transmission 21. To the eccentric 18, a connecting rod of the eccentric 17 is pivoted, which moves the sliding sleeve 16 along the connecting strip 15 with a reciprocating motion, and through the telescopic connection 20 moves the guide 2 with with the piston 1.

Claims

1. Piston-crank system in a two-stroke internal combustion engine having a cylinder closed at the top with a head in which there is a fuel injector, suction and combustion chambers, a piston and a crank mechanism, characterized in that the cylinder (a) of the piston (1) has a suction chamber (6) separated from the crankcase by means of a scraper sealing ring (3) seated in the groove of the guide (2) of the piston (1) moving in the guide (4), while the movement of the piston (1) in the cylinder (a) is contactless, while to the other end of the guide (2) the connecting rod (13) connected with the crankshaft (14) is pivoted through slide bearings (12)

2. A piston-crank system according to claim A device according to claim 1, characterized in that the crank system has a connecting strip (15) connected at one end to the guide (2) by means of a slide bearing (12), the connecting strip (15) consisting of two parts telescopically connected (20), and the second part of the connecting strip (15) is pivotally connected through the connecting rod (13) with the crankshaft (14) by means of the sliding sleeve (16) and the bearing (12a), from which the driving wheel (19) and the chain gear (21) are driven is the eccentric (18), to which the eccentric connecting rod (17) is pivoted through the slide bearings (12b), which moves the sliding sleeve (16) along the connecting strip (15) with a reciprocating motion.