CA2310489A1

CA2310489A1 - Two-cycle engine

Info

Publication number: CA2310489A1
Application number: CA002310489A
Authority: CA
Inventors: Normand Beaudoin
Original assignee: Normand Beaudoin; Nivesh Sa
Current assignee: NIVESH SA
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2001-11-23
Also published as: ATE403077T1; DE60135120D1; EP1295017A1; EP1295017B1; WO2001090547A9; WO2001090547A1; AU2001263994A1

Abstract

The invention concerns a method for making a two-stroke engine, capable of running exclusively on gas, or a back draught-free engine by not using fixed connecting rods but rather standard rods, thereby enabling to keep a small-size engine.

Description

Divulgation Dans nos inventions titrées Moteur énergétique à poly induction et Moteur anti refoulement , nous avons montré d'une part , comment produire des moteurs à deux temps fonctionnant strictement au gaz et d' autre part comment produire un type d' échappement et d' intégration des gaz de telle manière de pouvoir produire des moteurs deux temps seulement à gaz , de telle sorte qu' ils soient filtrables presque à cent pour cent . Fig I et fig.II.
Dans plusieurs de ces cas , il était nécessaire de séparer la base du moteur d'une chambre spécifique de basse pression . Pour ce faire , nous devions nous servir d'une bielle fixe rattachée au piston , et dont l'action ,strictement rectiligne, permettait de la laisser traverser la paroi du cylindre de basse compression de manière à ne pas perdre soit de sa compression , soit de la succion , selon que l'on veuille produire un deux temps conventionnel ou encore un moteur anti-refoulement .
Dans plusieurs cas , puisque la bielle fixe devait à son tour être rattachée à sa base à la bielles conventionelle , cela demandait un plus grand espace pour réaliser le moteur et provoquait un point de friction , dans le conduit de bielle de la paroi , propice à l'usure et par conséquent à la perte de compression ou de succion .
La présente invention a pour but de montrer comment l'on peut corriger ces défauts , en utilisant à nouveau strictement des bielles conventionnelles .

Plus précisément , dans la présente invention , nous proposons d'utiliser pour chaque cylindre du moteur , un vilebrequin à polymanetons , chaque maneton étant relié à une ou un couple de bielles , ces bielles étant à leur tour reliées pour l'une au piston supérieur , inséré dans le cylindre principal , et pour l'autre au piston inférieur , inséré dans un cylindre disposé dans le piston supérieur lui-même .(Fig III) Bien entendu , pour des raison d' équilibre des pièces , le piston supérieur pourra être soutenu , comme nous l' avons déj à dit . par un ensemble de deux bielles latérales .
Deux principales configurations sont possibles en partant de la disposition prédécrite des pièces , selon que l'on disposera les manetons inférieur et supérieur dans les parties opposées d'un même axe , ou encore dans la même partie . Bien entendu , dans les deux cas , ils devront être de rayon différent , sans quoi les effets ici recherchés seraient évidemment annulés .
Dans un premier cas , (fig III ) , en disposant les manetons dans les parties d'un même axe , l'on pourra produire un moteur à deux temps , strictement à gaz , et mu par strictement des bielles conventionnelles . En effet , en raccordant au maneton dit supérieur , deux bielles supérieures le reliant au piston supérieur , l'on insérera ensuite le piston dans le cylindre principal .
Ensuite , l'on reliera le maneton inférieur à la bielle inférieure , qui à
son extrémité contraire sera rattachée au piston inférieur . L'on introduira alors le piston inférieur dans un cylindre que l'on aura imprégné dans ~a partie inférieure du piston supérieur .

La dynamique des pièces serra donc la suivante . Comme les deux manetons sont , bien que dans des parties opposées , préférablement disposés sur le même axe , et que les pistons sont forcer de travailler de facon rectiligne dans des orientations de course identique , il ressort qu' à travers le mouvement de rotation du vilebrequin , chaque piston occupera la situ~.tion contraire de son piston complémentaire au même moment .
Ainsi donc lorsque le piston supérieur sera à sa phase la plus haute , le piston inférieur sera à sa phase la plus basse . Un demi tour plus loin, le piston supérieur sera à sa phase la plus basse , le piston inférieur sera à
sa phsase la plus haute , et ainsi de suite successivement . Cela revient à
dire qu'alors que les chambres d'explosion , à savoir les chambress du cylindre princip~.l seront à leur compression , les chambres d'admission des gaz , les chambre du cylindre du piston supérieur , seront en phase de dilatation , à savoir d'admission maximale et inversement dans le temps suivant.
En effet , un demi tour plus loin , les chambres d' admission des gaz étant compressées pourront à leur tour injecter les gaz neufs dans des chambres de combustion dilatées , et ainsi , par voie de conséquence , éjecter les gaz brûlés sous la pression de l'admission de gaz neufs , comme il se fait normalement dans un deux temps conventionnel .
(Fig.IV) Dans une telle configuration , l'on pourra non seulement obtenir un moteur de type çleux temps mais strictement à gaz , mais plus , à savoir , cette fois-ci de type antirefoulement , si l'on désigne la partie cylindrée inférieure comme étant une chambre de succion des gaz brûlés , tel que nous l' avons montré dans notre invention moteur anti refoulement .
Dans ce cas ci cependant la disposition des manetons supérieurs et inférieurs doit être concue différemment . En effet , dans ce cas ci , bien qu'en les placa~t , comme précédemment à des rayons différents, il faudra , non seulement les disposer sur le même axe , mais de plus dans le même cadran . Le but de cette disposition est de forcer simultanément l'ouverture et la fermeture des cylindre principal et d'admission des gaz brûlés , de manière à ce que la succion maximale du cylindre inférieur corresponde à l~ fin de l'expansion des gaz brûlés.
Comme on peut le constater à la figure 5 , deux manetons de rayons différents seront disposés sur le vilebrequin par cylindre . Ces deux manetons , en plus d'être disposés sur le même axe , seront placés dans le même cadran . A un premier maneton sera rattaché une ou un ensemble de bielles supérieures qui elles-même seront rattachées à un piston dit supérieur . Ce piston sera inséré dans le cylindre principal , et muni lui-même , dans sa partie inférieure d'un cylindre , que l'on dira cylindre inférieur . Une deuxième bielle sera reliée au piston maneton inférieur et à soi extrémité contraire à un piston inférieur . Ce piston sera inséré de facon coulissante dans le cylindre intégré dans la parie basse du piston supérieur .
D'un point de vue dynamique donc , et cela contrairement à la premiére réalisation donc , les pistons auront des moments de course similaires , mais , attendu lis rayons différents des manetons , différents en hauteur ,il y aura , bien qu'avec le même sens des courses , des points limites de différentes hauteurs . En d'autres mots , les pistons supérieur et inférieur seront simultanément à leur plus haut niveau , et simultanément à leur plus bas niveau .
Les deux phases des moteurs antirefoulement pourront donc ici être réalisées. En effet lorsque les deux pistons seront à leur plus bas niveau , la succion provoquée dans le cylindre inférieur aspirera les gaz brûlés, et par voie de conséquence des gaz neufs pénétreront dans le cylindre principal . Dans le temps suivant , alors que les deux pistons seront à leur maximum de montée dans le cylindre , l'explosion pourra advenir dans le cylindre principal et l'échappement complet et filtrable dans le cylindre inférieur .
Dernièrement , il faut noter que , comme les gaz brûlés occupant plus d'espace que les gaz neufs , l'on pourra se servir pistons femelles pour organiser la succion des gaz brûlés de manière efficace .

Description sommaire des figures La figure I est une reproduction de la figure)C~(I de notre invention titrée Moteur énergétique à poly induction montrant ûn moteur deux temps seulement à gaz .
La figure II est une reproduction de la figure ~ de notre invention titrée moteur antirefoulement , où l'on montre un moteur antirefoulement fonctionnant seulement au gaz .
La figure III est une première réalisation de la présente invention , où
sont représentées les deux phases subséquentes du moteur .
La figure IV est une vûe en trois dimensions de la réalisation précédente La figure V présente les deux temps principaux d'une deuxième réalisation de la présente invention dont les manetons des vilebrequins sont disposés de manière à produire un moteur antirefoulement . Ici la chambre d'admission des gaz usés s'expend en même temps que celle du cylindre principal .
La figure VI est une vue en trois dimensions de la précédente .
Description détaillée des figures La figure I est une reproduction de l'une des rëalisations de notre invention moteur énergétique à poly induction . On peut y remarquer que puisque la mécanique de ce système permet une action strictement rectiligne , des bielles , l'on a pu dès lors , isoler les chambres situées dans le bas du piston et du cylindre par une cloison 2 qui , traversée par la bielle fixe , permet une étanchéité d'avec le bas du moteur . De cette manière l'on peut réaliser un moteur à deux temps tournant seulement à
gaz .

La figure II est un reproduction de la figure ~ de notre invention titrée moteur énergétique antirefoulement . Encore là , après avoir isolé le bas du cylindre du corps de moteur , l'on peut produire les succions des gaz brûlés dans cette chambre , aspirant ainsi par voie de conséquence de nouveaux gaz neufs dans la chambre principale de combustion . De cette manière , l'on produit non seulement un moteur deux temps , mais cette fois-ci totalement filtrable .
La figure III montre est une coupe transversale des deux moments principaux a) et b) d'un moteur réalisant la présente invention . Ici , dans le corps d'un moteur est inséré un ou plusieurs cylindres ", de même qu'est monté rotativement un vilebrequin 5. Ce vilebrequin a la particularité , pour chaque cylindre de posséder deux manetons , dont les rayons ne sont pas identiques et que l'on nommera maneton supérieur 6 et maneton inférieur ~ .Dans le cas du maneton supérieur , dans le but d'assurer un équilibre dans le soutient du piston supérieur , il sera préférable d'en dédoubler g les bielles .
Chaque maneton sera raccordé à une ou un ensemble de bielles , et ces dernières seront à leur tour reliées , à un piston . Les bielles supérieures 9 seront reliées au piston supérieur lo .Celui-ci sera inséré de facon coulissante dans le cylindre principal 11 , et sera de plus muni , dans sa partie inférieure d'un cylindre 12 capable de recevoir de facon coulissante le piston inférieur ~ 3 .
Le piston inférieur sera relié à la bielle inférieure 14 et à sa deuxième extrémité au piston inférieur . Ce piston sera en effet inséré de facon coulissante dans le cylindre du piston supérieur i2.
Cette disposition permettra d' imiter celle des moteurs deux temps , en se servant de la chambre constituée par le cylindre du piston supérieur 12 et le piston inférieur pour aspirer les gaz neufs l6, pour ensuite , les injecter dans le cylindre principal 1~ en évacuant ainsi les gaz usés 18 .
Mais , comme nous l'avons déjà mentionné , avec la présente configuration , çes moteurs deux temps pourront être strictement à gaz , et de plus avec feulement des bielles conventionnelles.
La figue IV est une vue en trois dimension de la précédente où ont été
rajoutés les conduits d'entrée des gaz dans le moteur 19, puis dans le cylindre principal 20 , de même que les conduits d'échappement 21 .
La figure V est une vue schématique des deux temps a ) et b ) principaux de l~, présente invention , mais pour laquelle a été retenue cette fois-ci une alimentation de type moteur antirefoulement .
Comme dans 1~, première réalisation , un ou plusieurs cylindres 11 sont insérés rigidement dans le bloc d'un moteur , de même que , rotativement un vilebrequin 5. Ce vilebrequin a la particularité , pour chaque cylindre de posséder deux manetons , dont les rayons sont différents et que l'on nommera maneton supérieur 6 et maneton inférieur ~ , selon qu'ils sont rattachés au piston supérieur ou inférieur . Chaque maneton est relié à
une ou un ensemble de bielles 9 ,14 , elles-même reliées à un piston supérieur et inférieur . Comme précédemment , le piston supérieur lo est inséré de facon :coulissante dans le cylindre principal 11, alors que le piston inférieur sera inséré dans le cylindre du piston principal 12 .
Il faut cependant noter la différences principale suivante . Dans la présente réalisation les manetons inférieurs et supérieurs , qui comme précédemment ne sont pas de même rayons , seront non seulement situés sur un même axe mais aussi dans le même cadran . Cette disposition inversera complètement l'action des piston entre eux . En effet , contrairement à la disposition précédente , les piston travailleront dans le même sens , ce qui résultera dans le fait qu'ils seront en même temps dans leur phase supérieure 21 et inférieure 22 .
Ainsi donc , l'on pourra réaliser un moteur de type antirefoulement . Le piston inférieur pourra , à son plus bas niveau , succionner les gaz brûlés 23 , aspirant ainsi les gaz neufs dans le haut cylindre . Dans le temps , suivant , les gai seront simultanément explosés et évacués 24 par l'une et l' autre des chambres .
La figure VI est une vue en trois dimensions de la précédente réalisation . Nous y avons rajouté les conduits et valves d'échappement Zs les conduits d'admision des gaz brûlés 26 , d'admission des gaz neuf 2~ , Disclosure In our inventions titled Poly induction energy motor and Anti backflow motor, we showed on the one hand, how produce two-stroke engines operating strictly on gas and on the other hand how to produce a type of exhaust and integration gases in such a way that two-stroke engines can be produced only gas, so that they can be filtered almost a hundred percent. Fig I and fig. II.
In several of these cases, it was necessary to separate the base from the engine of a specific low pressure chamber. To do this, we had to use a fixed rod attached to the piston, and whose action , strictly rectilinear, allowed it to pass through the wall of the low compression cylinder so as not to lose either of its compression, or suction, depending on whether you want to produce a two conventional time or an anti-backflow motor.
In several cases, since the fixed rod in turn had to be attached to its base with conventional connecting rods, this required a plus large space to carry out the engine and caused a point of friction, in the wall connecting rod, which is prone to wear and therefore loss of compression or suction.
The present invention aims to show how one can correct these faults, again using strictly connecting rods conventional.

More specifically, in the present invention, we propose to use for each engine cylinder, a polymaneton crankshaft, each crank pin being connected to one or a couple of connecting rods, these connecting rods being in turn connected for one to the upper piston, inserted in the main cylinder, and for the other the lower piston, inserted in a cylinder placed in the upper piston itself (Fig III) heard, for reasons of balance of parts, the upper piston can be supported, as we have already said. by a set of two side connecting rods.
Two main configurations are possible starting from the pre-described arrangement of parts, depending on whether the crank pins are arranged lower and upper in opposite parts of the same axis, or still in the same part. Of course, in both cases, they must be of different radius, otherwise the effects sought here would obviously be canceled.
In the first case, (fig III), by placing the crank pins in the parts of the same axis, we can produce a two-stroke engine, strictly gas, and driven strictly by conventional connecting rods. In effect, by connecting to the so-called upper crankpin, two upper connecting rods connecting it to the upper piston, we will then insert the piston into the main cylinder.
Then, connect the lower crankpin to the lower link, which its opposite end will be attached to the lower piston. One will then introduce the lower piston into a cylinder that we will have impregnated in ~ a lower part of the upper piston.

The dynamics of the parts will therefore be as follows. Like the two crankpins are, although in opposite parts, preferably arranged on the same axis, and that the pistons are forced to work from rectilinear in identical course orientations, it emerges that through the rotation movement of the crankshaft, each piston will occupy the opposite situ ~ .tion of its complementary piston at the same moment .
So therefore when the upper piston is at its highest phase, the lower piston will be in its lowest phase. A half turn further, the upper piston will be at its lowest phase, the lower piston will be at its highest sentence, and so on successively. Is equivalent to say that while the explosion chambers, namely the chambress of the main cylinder ~ .l will be at their compression, the intake chambers gases, the upper piston cylinder chambers, will be in the dilation, i.e. maximum admission and vice versa over time next.
In fact, half a turn further, the gas intake chambers being compressed will in turn be able to inject the new gases into dilated combustion chambers, and thus, as a result, eject the burnt gases under the pressure of the new gas intake, as it is normally done in a conventional two-stroke.
(Fig. IV) In such a configuration, it will not only be possible to obtain a two-stroke engine but strictly gas, but more, namely, this time of the backflow prevention type, if we designate the cylindrical part lower as being a burnt gas suction chamber, such as we showed it in our invention anti backflow engine.
In this case, however, the arrangement of the upper crankpins and must be designed differently. Indeed, in this case, well that in placing them, as before at different radii, will not only have to place them on the same axis, but also in the same dial. The purpose of this provision is to simultaneously force the opening and closing of the main and gas intake cylinders burnt, so that the maximum suction of the lower cylinder corresponds to the end of the expansion of the burnt gases.
As can be seen in Figure 5, two spoke crankpins different will be arranged on the crankshaft per cylinder. These two crankpins, in addition to being arranged on the same axis, will be placed in the same dial. To a first crank pin will be attached one or a set of upper connecting rods which themselves will be attached to a piston called upper. This piston will be inserted into the main cylinder, and itself equipped, in its lower part with a cylinder, which one will say lower cylinder. A second connecting rod will be connected to the crankpin piston lower and to itself opposite end to a lower piston. This piston will slidingly inserted into the cylinder integrated in the lower part of the upper piston.
From a dynamic point of view therefore, and this contrary to the first realization therefore, the pistons will have similar stroke moments, but, waited for the different spokes of the crankpins, different in height , there will be, although with the same racing direction, endpoints of different heights. In other words, the upper and lower pistons will be simultaneously at their highest level, and simultaneously at their lowest level.
The two phases of the backflow prevention motors can therefore be carried out. When the two pistons are at their lowest level, the suction caused in the lower cylinder will suck the burnt gases, and consequently new gases will enter the cylinder main . In the next time, while the two pistons will be at their maximum rise in the cylinder, the explosion may occur in the main cylinder and the complete and filterable exhaust in the lower cylinder.
Lately, it should be noted that, as the burnt gases occupying more space than new gases, we can use female pistons to organize the suction of burnt gases effectively.

Brief description of the figures Figure I is a reproduction of the figure) C ~ (I of our invention titled Poly induction energy engine showing a two-stroke engine only gas.
Figure II is a reproduction of Figure ~ of our invention titled backflow preventer, where a backflow preventer is shown running on gas only.
Figure III is a first embodiment of the present invention, where the two subsequent phases of the engine are shown.
Figure IV is a three-dimensional view of the previous embodiment Figure V shows the two main beats of a second realization of the present invention including the crankshaft crankpins are arranged to produce a backdraft motor. Here the waste gas inlet chamber expands at the same time as that of the main cylinder.
Figure VI is a three-dimensional view of the previous one.
Detailed description of the figures Figure I is a reproduction of one of the realizations of our invention poly induction energy engine. We can notice that since the mechanics of this system allow a strictly action straight, connecting rods, we were then able to isolate the rooms located in the bottom of the piston and of the cylinder by a partition 2 which, crossed by the fixed rod, allows a seal with the bottom of the engine. Of this way we can realize a two-stroke engine running only at gas.

Figure II is a reproduction of Figure ~ of our invention titled anti-backflow energy motor. Again, after isolating the bottom from the cylinder of the engine body, it is possible to produce gas suction burned in this room, thereby sucking up as a result of new new gases in the main combustion chamber. Of this way, we produce not only a two-stroke engine, but this totally filterable.
Figure III shows is a cross section of the two moments main a) and b) of an engine embodying the present invention. Here in the body of an engine is inserted one or more cylinders ", likewise that a crankshaft is rotatably mounted 5. This crankshaft has the particularity, for each cylinder to have two crank pins, the spokes are not identical and which will be called upper crankpin 6 and lower crankpin ~. In the case of the upper crankpin, for the purpose to ensure a balance in the support of the upper piston, it will better to split the connecting rods.
Each crankpin will be connected to one or a set of connecting rods, and these the latter will in turn be connected to a piston. The upper connecting rods 9 will be connected to the upper piston lo. This will be inserted in a way sliding in the main cylinder 11, and will further be provided, in its lower part of a cylinder 12 capable of receiving in a sliding manner the lower piston ~ 3.
The lower piston will be connected to the lower connecting rod 14 and to its second end to the lower piston. This piston will indeed be inserted in a way sliding in the cylinder of the upper piston i2.
This arrangement will imitate that of two-stroke engines, in using the chamber formed by the cylinder of the upper piston 12 and the lower piston to suck in the new gases 16, then for the inject into the main cylinder 1 ~, thereby evacuating the waste gases 18.
But, as we have already mentioned, with this configuration, these two-stroke engines may be strictly gas, and moreover with the whining of conventional connecting rods.
Fig IV is a three-dimensional view of the previous one where added the gas inlet conduits in the engine 19, then in the main cylinder 20, as well as the exhaust ducts 21.
Figure V is a schematic view of the two stages a) and b) main of the ~, present invention, but for which was selected this time a backflow type motor supply.
As in 1 ~, first embodiment, one or more cylinders 11 are rigidly inserted into the engine block, as well as rotatably a crankshaft 5. This crankshaft has the particularity, for each cylinder to have two crankpins, whose radii are different and which one will name upper crankpin 6 and lower crankpin ~, depending on whether they are attached to the upper or lower piston. Each crankpin is connected to one or a set of connecting rods 9, 14, themselves connected to a piston upper and lower. As before, the upper piston lo is slidably inserted into the main cylinder 11, while the lower piston will be inserted into the main piston cylinder 12.
However, the following main differences should be noted. In the presents realization the lower and upper crankpins, which as previously are not of the same radius, will not only be located on the same axis but also in the same dial. This provision will completely reverse the action of the piston between them. Indeed , unlike the previous arrangement, the pistons will work in the same meaning, which will result in the fact that they will be at the same time in their upper 21 and lower 22 phases.
Thus, a backflow type motor can be produced. The lower piston can, at its lowest level, suck the burnt gases 23, thus sucking the new gases into the upper cylinder. In time , next, the gays will be simultaneously exploded and evacuated 24 by one and the other of the rooms.
Figure VI is a three-dimensional view of the previous one production . We have added Zs exhaust pipes and valves the flue gas inlet pipes 26, the fresh gas inlet 2 ~,

Claims

Claims for which an exclusive property right is requested are:
Claim 1 A machine, such as an engine, a pump, a compressor, comprising in composition:
- a body of the machine in which a cylinder is rigidly inserted and rotating a crankshaft - a crankshaft fitted with two spokes for each cylinder different, preferably on the same axis, and in positions opposite, and to which connecting rods are attached - a set of upper connecting rods connecting the upper crankpin to the upper piston - a lower link connecting the lower crankpin to the lower piston - an upper piston, inserted in the main cylinder, and in which a cylinder is inserted, this piston being connected to the upper connecting rod and inserted in the main cylinder - a lower piston connected to the lower connecting rod, and inserted in the cylinder of the upper piston.

Claim 2 - A machine, such as an engine, a pump, a compressor, comprising in composition:
- a body of the machine in which a cylinder is rigidly inserted and rotating a crankshaft - a crankshaft fitted with two spokes for each cylinder different, preferably on the same axis, and in the same dial, and to which connecting rods are attached - a set of upper connecting rods connecting the upper crankpin to the upper piston - a lower link connecting the lower crankpin to the lower piston - an upper piston, into which a cylinder is inserted, this piston being connected to the upper connecting rod and inserted into the main cylinder - a lower piston connected to the lower connecting rod, and inserted in the cylinder of the upper piston.

Claim 3 A machine, such as an engine, a pump, a compressor, comprising in composition:
- a body of the machine in which a cylinder is rigidly inserted and rotating a crankshaft - a crankshaft fitted with two crank pins for each cylinder different radii, on the same axis, and in opposite positions, and to which connecting rods are attached - upper connecting rods connecting the upper crankpin to the upper piston - a lower link connecting the lower crankpin to the lower piston - a female upper piston, in which a cylinder is inserted , this piston being connected to the upper connecting rod and inserted into the cylinder main - a lower piston connected to the lower connecting rod, and inserted in the cylinder of the upper piston.

Claim 4 An engine as defined in 1,2,3 Comprising in composition several sets of cylinders, pistons upper, lower, lower and upper connecting rods, poly crankpins