ITPI940007A1

ITPI940007A1 - PNEUMATIC INJECTION SYSTEM FOR TWO-STROKE ENGINES WITH COMMANDED IGNITION.

Info

Publication number: ITPI940007A1
Application number: IT94PI000007A
Authority: IT
Inventors: Roberto Gentili; Antonio Marini; Andrea Farruggio; Alfonso Mazzariello; Marco Trovi
Original assignee: Roberto Gentili; Antonio Marini; Andrea Farruggio; Alfonso Mazzariello; Marco Trovi
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1995-10-14
Also published as: IT1278579B1; ITPI940007A0

Description

SISTEMA DI INIEZIONE PNEUMATICA PER MOTORI A DUE TEMPI AD ACCENSIONE COMANDATA. PNEUMATIC INJECTION SYSTEM FOR TWO STROKE ENGINES WITH COMMANDED IGNITION.

Il presente trovato si riferisce ad un particolare sistema di iniezione diretta pneumatica del combustibile per motori a due tempi ad accensione comandata a carter-pompa, che consente di migliorare il rendimento e ridurre le emissioni inquinanti, nonché di migliorare la regolarità di combustione ai bassi carichi. The present invention refers to a particular pneumatic direct fuel injection system for two-stroke engines with controlled ignition with crankcase-pump, which allows to improve efficiency and reduce polluting emissions, as well as to improve combustion regularity at low loads. .

Detto trovato si basa sul principio di proiettare verso la candela d'accensione una miscela di combustibile ed aria, la quale, tramite una successiva miscelazione secondaria con frazioni maggiori o minori del'aria presente nel cilindro, viene a creare condizioni di stratificazione della carica attorno alla candela ai carichi parziali le quali favoriscono una buona combustione, nonché condizioni di carica tendente all'omogeneo ai carichi elevati. L'aria d'iniezione viene fornita dal carter-pompa, il quale peraltro fornisce anche l'aria di lavaggio. Said invention is based on the principle of projecting towards the spark plug a mixture of fuel and air, which, through a subsequent secondary mixing with larger or smaller fractions of the air present in the cylinder, creates conditions of stratification of the charge around it. to the spark plug at partial loads which favor good combustion, as well as charging conditions tending to homogeneous at high loads. The injection air is supplied by the pump casing, which also supplies the washing air.

Sono noti vari sistemi di iniezione diretta del combustibile per motori a due tempi ad accensione comandata. Il loro scopo principale è di evitare le perdite di combustibile dalla luce di scarico per cortocircuito durante la fase di lavaggio, in quanto il lavaggio viene effettuato soltanto con aria. Dato però il breve intervallo di tempo intercorrente tra iniezione ed accensione, per ottenere condizioni di micro omogeneità della miscela tali da garantire una buona combustione occorre una pressione d'iniezione elevata. Con l'iniezione pneumatica anche questo ostacolo può essere superato, ma per ottenere risultati particolarmente favorevoli occorre che lo spray presenti un piccolo diametro della goccia media ed una elevata quantità di moto all'ingresso del cilindro. Various direct fuel injection systems for two-stroke engines with positive ignition are known. Their main purpose is to avoid fuel leaks from the exhaust port due to short circuit during the washing phase, as the washing is carried out only with air. However, given the short time interval between injection and ignition, a high injection pressure is required to obtain micro-homogeneity conditions of the mixture such as to guarantee good combustion. With pneumatic injection, even this obstacle can be overcome, but to obtain particularly favorable results, the spray must have a small diameter of the medium droplet and a high momentum at the inlet of the cylinder.

Inoltre in detti motori fuoriescono dallo scarico idrocarburi incombusti conseguenti a cattive, incomplete o mancate combustioni per effetto dell'eccessivo rapporto all'interno del cilindro tra gas residui e gas freschi ai bassi carichi. La stratificazione della carica può ridurre od eliminare tale inconveniente localizzando la miscela fresca nella zona della candela d'accensione. Furthermore, in said engines unburnt hydrocarbons emerge from the exhaust resulting from bad, incomplete or lack of combustion due to the excessive ratio inside the cylinder between residual gases and fresh gases at low loads. The stratification of the charge can reduce or eliminate this problem by locating the fresh mixture in the area of the spark plug.

Non mancano esempi di sistemi d'iniezione pneumatica per detti motori in grado di assicurare anche una più o meno completa stratificazione della carica ai bassi carichi. Si tratta peraltro di sistemi che in genere compromettono le peculiari caratteristiche di semplicità ed economia costruttiva di detti motori e/o presentano criticità nell'ottenimento di una stratificazione stabile ed affidabile. There is no shortage of examples of pneumatic injection systems for said engines capable of ensuring even a more or less complete stratification of the charge at low loads. Moreover, these are systems which generally compromise the particular characteristics of simplicity and constructive economy of said motors and / or present critical issues in obtaining a stable and reliable stratification.

Scopo del presente trovato è quello di fornire una soluzione di iniezione pneumatica per motori a due tempi ad accensione comandata e lavaggio mediante carter-pompa, soluzione atta ad ottenere una stratificazione stabile ed affidabile della carica mediante proiezione di un getto di miscela combustibile-aria in direzione della candela d'accensione. The purpose of the present invention is to provide a pneumatic injection solution for two-stroke engines with controlled ignition and washing by means of a crankcase-pump, a solution suitable for obtaining a stable and reliable stratification of the charge by projection of a jet of fuel-air mixture in direction of the spark plug.

Altro scopo del presente trovato è quello di favorire una buona miscelazione primaria tra il combustibile e l'aria d'iniezione mediante l'elevata velocità che l'aria raggiunge nella zona di miscelazione al’intero del condotto d'iniezione opportunamente sagomato. Another purpose of the present invention is to favor a good primary mixing between the fuel and the injection air by means of the high speed that the air reaches in the mixing area within the suitably shaped injection duct.

Terzo scopo del presente trovato è quello di ottenere un'elevata quantità di moto di detta miscela primaria all'ingresso del cilindro nonostante la bassa pressione dell'aria d'iniezione (la quale è fornita dal carter-pompa), in modo tale da facilitare il raggiungimento, dopo la miscelazione secondaria, di una buona microomogeneità della carica, con favorevoli conseguenze sulla combustione. Third object of the present invention is to obtain a high momentum of said primary mixture at the inlet of the cylinder despite the low pressure of the injection air (which is supplied by the crankcase-pump), in such a way as to facilitate the achievement, after secondary mixing, of a good micro-uniformity of the charge, with favorable consequences on combustion.

Quarto scopo del presente trovato è quello di disporre lo sbocco del condotto d'iniezione in una zona del cilindro non esposta alle massime pressioni e temperature del ciclo, in modo tale da non esporre a dette pressioni e temperature nemmeno la valvola d'iniezione, che pertanto risulta di costruzione più semplice ed economica. Fourth object of the present invention is to arrange the outlet of the injection duct in an area of the cylinder not exposed to the maximum pressures and temperatures of the cycle, so as not to expose the injection valve to said pressures and temperatures either, which therefore it is simpler and cheaper to build.

Quinto scopo del presente trovato è quello di disporre lo sbocco del condotto d'iniezione in posizione tale che la direzione della miscela primaria contrasti la sua fuoriuscita dallo scarico anche quando l'iniezione venga effettuata parzialmente o totalmente a scarico ancora aperto. Fifth object of the present invention is to arrange the outlet of the injection duct in such a position that the direction of the primary mixture contrasts its exit from the exhaust even when the injection is carried out partially or totally with the exhaust still open.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di fornire una soluzione economica, semplice, funzionale ed affidabile che consenta di ridurre i consumi specifici e le emissioni di idrocarburi incombusti dei motori a due tempi ad accensione comandata e lavaggio mediante carter-pompa. Not least object of the present invention is to provide an economical, simple, functional and reliable solution which allows to reduce the specific consumption and unburnt hydrocarbon emissions of two-stroke engines with controlled ignition and washing by means of a crankcase-pump.

Questi ed altri scopi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un sistema secondo il trovato. These and other purposes, which will become clearer in the following, are achieved by a system according to the invention.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una particolare forma di esecuzione illustrata a titolo puramente indicativo e non limitativo negli uniti disegni. Further characteristics and advantages will become clearer from the description of a particular embodiment illustrated purely by way of non-limiting indication in the accompanying drawings.

Con riferimento alle figure 1 e 2, si può notare la posizione di riposo (chiusura) della ghigliottina 1, posta sulla parete del cilindro 2 e la guida 3 dell'asta di comando 4. Si può notare anche il volano 5 su cui viene ricavata la camma desmodromica 7 in cui si impegna il perno 6 solidale all'asta 4. In figura 2 si nota altresì la disposizione sul motore di tutti gli organi che realizzano il trovato: oltre a quelli già descritti, si può notare il condotto di iniezione 8 con l'elettroiniettore montato 9 e la luce di sbocco sul cilindro 10. Si nota anche il serbatoio 11 in cui viene accumulata l’aria d'iniezione fornita dal carter-pompa. L'inclinazione del condotto d'iniezione 8 è tale da proiettare il getto verso la candela d'accensione. With reference to figures 1 and 2, it is possible to note the rest position (closing) of the guillotine 1, placed on the wall of the cylinder 2 and the guide 3 of the control rod 4. It is also possible to note the flywheel 5 on which it is obtained the desmodromic cam 7 wherein the pin 6 integral with the rod 4 is engaged. with the electro-injector mounted 9 and the outlet port on the cylinder 10. It is also noted the tank 11 in which the injection air supplied by the pump casing is accumulated. The inclination of the injection duct 8 is such as to project the jet towards the spark plug.

Altre forme di esecuzione possono ovviamente essere adottate. Ad esempio la valvola di intercettazione del condotto di iniezione può essere di tipo rotante. Inoltre il sistema di dosatura del combustibile può essere anche di tipo meccanico. Other embodiments can obviously be adopted. For example, the shut-off valve of the injection duct can be of the rotary type. Furthermore, the fuel metering system can also be of the mechanical type.

Naturalmente tutte le forme esecutive descritte devono considerarsi puramente indicative e non limitative, numerose essendo le possibili varianti e forme diverse, tutte però rientranti nel medesimo concetto inventivo. Naturally, all the embodiments described must be considered purely indicative and not limiting, as the possible variants and forms are numerous, all however falling within the same inventive concept.

Sempre a scopo esemplificativo e non limitativo, per una maggior comprensione del trovato, si descrive il suo principio di funzionamento riferendosi ancora alle figure citate. Again by way of non-limiting example, for a better understanding of the invention, its operating principle is described with reference again to the cited figures.

Nel carter-pompa viene aspirata aria, la quale, successivamente compressa dalla corsa di discesa dello stantuffo, viene in parte utilizzata per il lavaggio del cilindro ed in parte per il sistema di iniezione della miscela. Attraverso una valvola a lamelle, il serbatoio di accumulo 11 viene caricato con l'aria compressa nel carter (0.3÷0.4 bar). Il volume del serbatoio è tale da mantenere un valore sufficientemente costante della pressione durante l'iniezione. Air is sucked into the pump casing, which, subsequently compressed by the piston down stroke, is partly used for washing the cylinder and partly for the mixture injection system. Through a reed valve, the storage tank 11 is loaded with compressed air in the crankcase (0.3 ÷ 0.4 bar). The volume of the tank is such as to maintain a sufficiently constant value of the pressure during injection.

Una volta chiuse le luci di lavaggio, quando la luce di scarico è in procinto di chiudersi, si apre la valvola a ghigliottina 1 mossa da un comando desmodromico costituito dai componenti già descritti 5, 7, 6, 4, 3, cosicché l'aria compressa presente nel serbatoio 11 si indirizza verso il cilindro per effetto del salto di pressione tra serbatoio e cilindro. Il condotto di iniezione 8 è un venturi nella cui sezione ristretta avviene l'iniezione primaria liquida ad opera dell'elettroiniettore 9. Once the washing ports are closed, when the exhaust port is about to close, the knife gate valve 1 opens moved by a desmodromic control consisting of the components already described 5, 7, 6, 4, 3, so that the air compressed air present in the tank 11 is directed towards the cylinder by effect of the pressure jump between the tank and the cylinder. The injection duct 8 is a venturi in whose restricted section the primary liquid injection takes place by the electro-injector 9.

L'asse del condotto di efflusso risulta inclinato di un angolo acuto rispetto all’asse del cilindro in modo da proiettare il getto di aria e benzina verso la candela di accensione così da realizzare la stratificazione della carica attorno alla candela stessa. L'apertura dell'elettroiniettore viene fasata in modo da ottenere le volute condizioni di stratificazione. The axis of the outflow duct is inclined at an acute angle with respect to the axis of the cylinder in order to project the jet of air and gasoline towards the spark plug so as to achieve the stratification of the charge around the spark plug itself. The opening of the electro-injector is phased in order to obtain the desired stratification conditions.

Claims

CLAIMS 1.- Pneumatic injection system for two-stroke engines with positive ignition and washing by means of a pump casing, a system characterized by the fact that a jet of fuel-air mixture is projected towards the spark plug in such a way as to obtain a stable stratification and reliable of the charge. 2.- System according to the preceding claim characterized in that the injection air is supplied by the pump casing 3 - System according to the preceding claims, characterized in that the primary mixing between the fuel and the injection air is favored by the high speed that the air reaches in the mixing zone. 4.- System according to the preceding claims characterized by the fact that the outlet of the injection duct is located in an area of the cylinder not exposed to the maximum pressures and temperatures of the cycle, so as not to expose the valve to high pressures and temperatures. 'injection. 5.- System according to the preceding claims characterized by the fact that the outlet of the injection duct is in such a position that the direction of the primary mixture contrasts its exit from the exhaust even when the injection is carried out partially or totally with the exhaust still open . 6.- System according to the preceding claims characterized in that the primary mixture has a high momentum at the inlet of the cylinder despite the low injection air pressure. 7.- Pneumatic injection system for two-stroke engines with controlled ignition and washing by means of a pump casing according to the preceding claims and according to what has been described and illustrated for the specified purposes.