ITGE970070A1 - Motore a due tempi a combustione interna con testata e pistone innovativi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Come è noto il motore a due tempi ha il notevole vantaggio della semplicità costruttiva e dell'elevata potenza specifica; d'altra parte questo tipo di motore, nella versione ad accensione per scintilla, ha dei difetti altrettanto noti che riassumendo brevemente sono: lavaggio effettuato con aria carburata con conseguente perdita di parte della carica fresca attraverso lo scarico, necessità di aggiunta di olio lubrificante alla miscela ariacombustibile per il passaggio della stessa nel carter, emissioni gravemente inquinanti ed elevato costo di utilizzo per l'elevato consumo di carburante e di olio.

Questi inconvenienti sono particolarmente gravi nelle città dove circolano un elevato numero di motocicli a due tempi, e sul mare, o sui laghi, dove l'olio scaricato dai motori fuoribordo a due tempi inquina enormi superfici d'acqua con pesanti danni alla natura e al turismo

Per questi aspetti negativi l'impiego del motore a due tempi ad accens per scintilla è rimasto limitato alle cilindrate minori.

Il motore Diesel a due effettua il lavaggio con aria pura e introduce il carburante nella camera di combustione mediante l' evitando tutti gli svantaggi precedenti, ed è impiegato nel campo delle grandi potenze a basso numero di giri, specialmente nella propulsione navale.

Qui di seguito viene un motore a due tempi ad accensione per scintilla molto innovativo che è esente dai soprascritti difetti perchè esegue il lavaggio con aria pura, inoltre ha altri vantaggi funzionali rispetto ai motori tradizionali, alcuni dei quali estendibili ai Diesel.

Con riferimento al disegno allegato si notano le seguenti il pistone presenta lo sviluppo del esteso oltre la testa del pistone stesso, la testata presenta un corpo fisso inserito nel cavo del pistone in modo da formare la camera di combustione, nel seguito c.d.c., all'interno del intorno al corpo fisso rimane lo spazio necessario per la salita del mantello del pistone, questo spazio nel seguito è definito volume ausiliario o brevemente v.a. Il pistone e il c hanno le luci della distribuzione notevolmente disassate in modo da consentire un lavaggio molto efficace fatto con aria- Le luci della distribuzione possono essere più numerose delle due rappresentate nel disegno e disposte su generatrici diverse

Il v.a. e la c.d.c. sono uniti da un piccolo condotto terminante nella c.d.c. attraverso un diffusore.

I condotti A e C e il diffusore B sono dotati di valvole automatiche a fluttuazione di pressione, molto leggere e veloci. disegno è riportato anche il condotto di scarico dei gas di combustione, indicato con la lettera D.

Naturalmente occorre anche un adeguato sistema di raffreddamento del cilindro e del corpo fisso della testata (non riportato nel disegno per mantenerlo più semplice e immediato da comprendere).

Il funzionamento a regime avviene nel seguente modo: durante la discesa per depressione viene aspirata una ricca miscela aria- nel v.a. e nel condotto attraverso la valvola A. Intanto nella c.d.c. avviene la com , l'espansione e, in prossimità del p.m.i. , il lavaggio effettuato con aria in pressione.

Durante la risalita avviene la compressione della miscela aria- nel nel v.a. e, terminato il lavaggio con la chiusura delle luci, la compressione dell'aria nella c.d.c . Raggiunto un determinato valore di differenza di pressione tra condotto e c .d.c., si apre la valvola sopra il diffusore B e viene iniettata la miscela aria-combustibile nella c.d.c. attraverso il diffusore stesso. Questo deve avvenire quando le luci della distribuzione sono già chiuse, in modo da non perdere parte della carica fresca; tale proprietà si ottiene semplicemente mediante un opportuno precarico della molla della valvola.

Di seguito continua la compressione, poi avviene una nuova combustione, una nuova corsa di discesa e il ciclo si ripete.

Per rendere efficace il lavaggio è necessario che l'aria in ingresso dalla luce dì ammissione abbia una pressione superiore a quella atmosferica (anche solo dì pochi decimi di ata).

Nei motori sufficientemente grandi si può utilizzare il compressore. Nei motori minori si può ricorrere al tradizionale metodo di aspirazione e dì compressione nel carter, però in questo caso di aria pura, cioè non carburata ne lubrificata.

Il rapporto di compressione del v.a. e del condotto deve essere più elevato di quello della c.d.c, con il volume iniziale di quest'ultima calcolato quando il pistone chiude le luci. In questo modo, durante la salita del pistone, si raggiungono pressioni più alte nel condotto e si può ottenere l'apertura della valvola del diffusore.

Riassumendo i vantaggi di questo motore sono i seguenti:

1) Si effettua il lavaggio con aria (come avviene nei Diesel a due tempi), dopo di che si inietta il combustibile attraverso il diffusore per mezzo della compressione che si ha nel volume ausiliario, quando il pistone salendo ha già chiuso le luci della distribuzione, evitando in tal modo di perdere parte del combustibile, con evidente riduzione dei consumi e dell'inquinamento.

2) Non è più necessario aggiungere olio lubrificante alla miscela aria combustibile.

3) Si ha un grande disassamento tra le luci di ammissione e di scarico, ottenendo un lavaggio unidirezionale della c.d.c. migliore del lavaggio dei motori tradizionali che hanno le luci quasi sullo stesso livello.

4) Per i motori ad accensione per scintilla si può evitare l'impiego del carburatore o dell'iniettore. 5) Il mantello del cilindro, scorrendo nel v.a., svolge anche la funzione di compressore alternativo, aumentando la quantità di aria introdotta nella c.d.c. e il rapporto di compressione totale del motore, con conseguente aumento del rendimento e della potenza specifica.

6) Nei motori che impiegano l'iniettore si può utilizzare la funzione precedente per comandare l'iniettore stesso. Naturalmente, per questi motori, nel v.a. verrà aspirata e compressa solo aria, poiché il combustibile viene introdotto nella c.d.c. dall 'iniettore.

7) Si mantiene quasi totalmente la semplicità costruttiva e funzionale tipica del motore a due tempi .

8) Considerando che si ha un ciclo utile ad ogni giro, si possono ottenere notevoli potenze specifiche. Utilizzando un turbocompressore le potenze raggiungibili diventano veramente elevate, adatte per uso sportivo. Oppure si possono ottenere potenze medie ad un numero di giri più basso (circa la metà di un quattro tempi), con aumento della vita media del motore.

9) L'efficienza meccanica è più elevata rispetto al motore a quattro tempi, non essendoci un giro passivo per ciclo. Inoltre non ci sono gli alberi a camme, i bilanceri.le valvole a fungo, la trasmissione della distribuzione etc., quindi aumenta anche l'affidabilità.

Tutti questi vantaggi rendono il motore conveniente per impiego su auto, imbarcazioni, piccoli aerei, motocicli ed altro.

Questo motore può essere costruito anche per il ciclo Diesel a due tempi, rispetto ai motori tradizionali si hanno i vantaggi dei punti n° 3, 5, 6 sopra scritti.

Per la realizzazione industriale del motore si può utilizzare la tecnologia e i materiali già impiegati per i motori tradizionali. Eventualmente per la parte superiore del mantello dei pistoni di grandi dimensioni si può impiegare il titanio, in modo da sopportare bene le pressioni e le temperature interne che sì sviluppano durante la combustione e, nello stesso tempo, conservare sufficiente leggerezza per i pistoni.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Motore a due tempi a combustione interna, caratterizzato dal fatto di avere il pistone con il mantello esteso oltre la testa del pistone stesso, con testata dotata di un corpo fisso inserito nel cavo superiore del pistone, in modo da formare la camera di combustione all'interno di esso.
2. 2) Motore come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di avere le luci della distribuzione nella parte superiore del mantello del pistone con notevole dislivello tra di loro, in modo da poter effettuare un lavaggio unidirezionale della c.d.c molto efficace, con aria in pressione, quando le luci del mantello coincidono con quelle del cilindro, in prossimità del p.m.i.
3. 3) Motore come alle rivendicazioni precedenti, dotato di uno spazio tra il corpo fisso della testata e il cilindro, definito volume ausiliario, che permette il moto alternativo della parte superiore del mantello del pistone, dotato inoltre di un piccolo condotto, con valvola a fluttuazione di pressione e diffusore, che collega il volume ausiliario e la c.d.c.; caratterizzato dal fatto di utilizzare il moto del mantello nel volume ausiliario per svolgere la funzione di pompa di alimentazione nel senso di aspirare aria e combustibile nel v.a. e nel condotto durante la corsa di discesa e di introdurli nella c.d.c. durante la successiva corsa di salita, quando le luci della distribuzione sono già chiuse.
4. 4) Motore come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere dotato di un condotto con valvola a fluttuazione di pressione per l'ingresso della miscela aria combustibile nel volume ausiliario, durante la discesa del pistone.
5. 5) Motore come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di poter utilizzare la compressione che avviene nel volume ausiliario durante il moto di salita del mantello del pistone, per aumentare la quantità d'aria introdotta nella c.d.c. e il rapporto di compressione, o per comandare l'eventuale iniettore impiegato, ad esempio, per i motori Diesel.