PL196023B1 - Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach - Google Patents
Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikachInfo
- Publication number
- PL196023B1 PL196023B1 PL98337521A PL33752198A PL196023B1 PL 196023 B1 PL196023 B1 PL 196023B1 PL 98337521 A PL98337521 A PL 98337521A PL 33752198 A PL33752198 A PL 33752198A PL 196023 B1 PL196023 B1 PL 196023B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- piston
- stroke
- length
- duration
- engine
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005019 pattern of movement Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/04—Engines with prolonged expansion in main cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
- F01B2009/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces by cams
- F01B2009/065—Bi-lobe cams
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/20—SOHC [Single overhead camshaft]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
- Apparatuses For Bulk Treatment Of Fruits And Vegetables And Apparatuses For Preparing Feeds (AREA)
- Bakery Products And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
1. Sposób przyspieszania spalania mieszanki pa- liwowej w silnikach czterosuwowych i dwusuwowych zawierajacych tlok, przemieszczajacy sie pomiedzy pozycja dolna i górna wewnatrz komory spalania i zamocowany przegubowo do korby, zamocowanej obrotowo na bloku silnika i majacej dwa walki, umieszczone na dwóch równoleglych plaszczy- znach, przy czym jeden walek styka sie z krzywka zdawcza, zas drugi walek styka sie z krzywka popy- chacza, a obie te krzywki sa usytuowane na obroto- wym walku zdawczym silnika, znamienny tym, ze zaplon mieszanki paliwowej w trakcie suwu spreza- nia (34) tloka (12) wytwarza sie w czasie, gdy tlok (12) przesuwa sie ze stala albo zwiekszajaca sie predkoscia, przy czym na czole tloka (12) wytwarza sie fale cisnieniowa, zwiekszajaca predkosc rozcho- dzenia sie plomienia i odbijajaca plomien z powro- tem w kierunku górnej czesci komory spalania, uzy- skujac równomierne spalanie mieszanki paliwowej w krótszym czasie i przy zmniejszonym wytwarzaniu CO, HC i NO X. PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach.
Konstrukcja i działanie silnika spalinowego są przedmiotem ciągłego rozwoju i ulepszeń, w wyniku czego osiągi i emisje gazów z takich silników dramatycznie polepszyły się. W ostatnich latach wysiłki skupiały się na uzyskaniu zmniejszonych niepożądanych emisji gazów z silnika, takich jak produkty niepełnego spalania (tlenek węgla (CO) i niespalone węglowodory (HC) oraz tlenki azotu (NOX)), które uznano za mające decydujący wpływ na środowisko i zdrowie ludzi.
W ostatnim czasie rozwój polegał na polepszeniu spalania poprzez indukowanie większych turbulencji w ładunku paliwo/powietrze, bezpośredniego wtrysku celem polepszenia dyspersji paliwa i na doświadczeniach z energią spalania i rozmieszczeniem punktów zapłonu w komorze spalania. Zwrócono również uwagę na konstrukcję tłoka i zjawisko nierównomierności spalania przy niejednorodności mieszanki. Wykazano jednak, że turbulencja i zjawisko nierównomierności spalania przy niejednorodności mieszanki zmieniają wzorzec i długość czoła płomieni od punktu zapłonu i mogą powodować nierówne palenie ładunku w komorze spalania, a nawet wolniejszą ogólną szybkość spalania. Przeprowadzono doświadczenia stosując wcześniejszy zapłon ładunku w celu przeciwdziałania wolniejszemu ogólnemu paleniu wynikającemu ze zjawiska nierównomierności spalania przy niejednorodności mieszanki, ale chociaż może to obniżyć poziom CO i HC w niektórych przypadkach stwierdzono zwiększenie emisji NOX.
Jednym z najbardziej znaczących ostatnich rozwiązań jest silnik przystosowany do pracy na ubogiej mieszance pod kątem widzenia zmniejszenia zużycia paliwa i zmniejszenia emisji CO i HC. Jednak takie silniki mają skłonność do wytwarzania stosunkowo dużych ilości NOX na skutek nadmiaru tlenu obecnego przy osiąganych wysokich temperaturach i ciśnieniach, zwłaszcza wtedy, gdy czas trwania spalania wydłuża się na skutek wczesnego zapłonu ładunku.
Jednym z celów niniejszego wynalazku jest ominięcie albo złagodzenie jednej albo więcej z tych niedogodności. Zwłaszcza celem rozwiązań niniejszego wynalazku jest ominięcie albo złagodzenie jednej albo więcej niedogodności właściwych dla konwencjonalnych konstrukcji silników, a przez to umożliwienie ulepszeń w procesie spalania, a ponadto ułatwienie przystosowania charakterystyki osiągów silnika do szczególnego zastosowania.
Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach czterosuwowych i dwusuwowych zawierających tłok, przemieszczający się pomiędzy pozycją dolną i górną wewnątrz komory spalania i zamocowany przegubowo do korby, zamocowanej obrotowo na bloku silnika i mającej dwa wałki, umieszczone na dwóch równoległych płaszczyznach, przy czym jeden wałek styka się z krzywką zdawczą, zaś drugi wałek styka się z krzywką popychacza, a obie te krzywki są usytuowane na obrotowym wałku zdawczym silnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zapłon mieszanki paliwowej w trakcie suwu sprężania tłoka wytwarza się w czasie, gdy tłok przesuwa się ze stałą albo zwiększającą się prędkością, przy czym na czole tłoka wytwarza się falę ciśnieniową, zwiększającą prędkość rozchodzenia się płomienia i odbijającą płomień z powrotem w kierunku górnej części komory spalania, uzyskując równomierne spalanie mieszanki paliwowej w krótszym czasie i przy zmniejszonym wytwarzaniu CO, HC i NOX.
Tłok przesuwa się ze stałą albo zwiększającą się prędkością w czasie ostatnich 25-1% suwu sprężania tłoka przed osiągnięciem górnego położenia zwrotnego.
Zapłon mieszanki paliwowej wytwarza się w czasie ostatnich 5% suwu sprężania przed osiągnięciem górnego położenia zwrotnego.
Stosuje się co najmniej jeden z takich parametrów jak długość, czas trwania i wzorzec co najmniej jednego z suwów tłoka różny od długości, czasu trwania i wzorca innego suwu tłoka.
Stosuje się co najmniej albo długość albo czas trwania suwu pracy tłoka krótszą niż długość albo czas trwania suwu wydechowego tłoka.
Stosuje się co najmniej albo długość albo czas trwania suwu ssania tłoka większą niż długość albo czas trwania suwu sprężania tłoka.
Stosuje się czas trwania suwu wydechowego tłoka odpowiadającą czasowi suwu pracy tłoka.
Podczas wszystkich czterech suwów tłoka wałek zdawczy silnika obraca się o 360°.
W czasie trwania suwu pracy tłoka wałek zdawczy silnika obraca się o 90°.
W czasie trwania suwu wydechowego tłoka człon zdawczy obraca się o 90°.
W czasie trwania suwu ssania tłoka wałek zdawczy silnika obraca się o od 80° do 150°.
Stosuje się długość suwu sprężania tłoka odpowiadającą długości suwu ssania tłoka.
PL 196 023 B1
W czasie trwania suwu sprężania tłoka wałek zdawczy silnika obraca się o mniej niż 90°.
Stosuje się długość suwu sprężania i suwu ssania tłoka większą niż długość suwu pracy i suwu wydechowego tłoka.
Wynalazek jest opisany w odniesieniu do czterosuwowych, iskrowych silników benzynowych, zawierających jeden albo więcej cylindrów, jakkolwiek aspekty niniejszego wynalazku mogą stosować się także do silników, w których stosuje się inne paliwa, takie jak gaz ziemny, olej napędowy i nafta, oraz do silników pracujących z innymi cyklami, takimi jak cykl dwusuwowy, oraz silników wysokoprężnych i silników, w których stosuje się różne sposoby zapłonu.
W konwencjonalnych silnikach tłokowych każdy tłok jest połączony bezpośrednio za pomocą tłoczyska z obracającym się wałem korbowym. W wyniku tego każdy tłok porusza się harmonijnie i z maksymalną prędkością w środku suwu. Zatem w czasie suwu sprężania tłok przyspiesza od dolnego położenia zwrotnego, osiągając maksymalną prędkość w środku suwu, a następnie coraz bardziej zwalnia do górnego położenia zwrotnego. Zapłon ładunku paliwo/gaz ma miejsce typowo pomiędzy 25° i 45° przed górnym położeniem zwrotnym, natomiast tłok zwalnia od swojej maksymalnej prędkości, zgodnie z relacją wał korbowy/tłoczysko. Stosunkowo mała prędkość tłoka po zapłonie, do i po górnym położeniu zwrotnym powoduje utrzymywanie się palącego ładunku w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w ciągu stosunkowo długiego czasu, zwiększając przez to prawdopodobieństwo wytwarzania się niepożądanych produktów spalania, a zwłaszcza NOX. W przeciwieństwie do tego, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w punkcie zapłonu tłok porusza się w zasadzie ze stałą albo zwiększającą się prędkością. Nie wchodząc w teorię uważa się, że w zasadzie stała albo zwiększająca się prędkość stwarza dodatni i stały gradient ciśnienia albo fali ciśnieniowej na czole tłoka. Fala ciśnieniowa oddziaływuje z postępującym czołem płomienia, zwiększając prędkość płomienia i odbijając płomień z powrotem w kierunku górnej części komory spalania, co daje w wyniku szybszy ogólny proces spalania, tak że spalanie ładunku odbywa się równomiernie i w stosunkowo krótkim przedziale czasowym. Możliwość uzyskania pełnego spalania w krótkim przedziale czasowym przyczynia się do tego, że suw rozprężania albo suw pracy zaczyna się wcześniej, niż było to praktykowane do tej pory, bez ryzyka niepełnego spalania. Zatem proces spalania kończy się w warunkach mniejszej turbulencji, a stąd bardziej równomiernie i w minimalnym czasie, co daje w wyniku wytwarzanie mniejszej ilości takich składników jak CO i HC,a ponieważ palący się ładunek jest utrzymywany w wysokiej temperaturze i przy wysokim ciśnieniu w ciągu krótszego czasu, to zminimalizowane jest także wytwarzanie tlenków azotu.
Sposób według wynalazku jest realizowany dzięki mechanicznej konfiguracji silnika, a zwłaszcza konfiguracji środków łączących, które mogą przybierać każdą odpowiednią postać i mogą zawierać układ krzywek i korb, mechanizmów, wykorbień, napędów mimośrodowych, itp., co jest oczywiste dla specjalistów w tej dziedzinie.
Połączenie pomiędzy tłokiem i członem zdawczym jest umieszczone w taki sposób, że maksymalną siłę skręcającą można przykładać do członu zdawczego w początkowej albo wcześniejszej fazie suwu roboczego, gdy ciśnienie spalającego się ładunku jest maksymalne albo bliskie ciśnieniu maksymalnemu, a zatem moment obrotowy na wale będzie większy niż w silniku konwencjonalnym. Można to zwiększyć zapewniając stosunkowo niską szybkość opadającą tłoka po górnym położeniu zwrotnym, umożliwiając przez to bardziej skuteczne wykorzystanie maksymalnego wydzielania ciepła, a w wyniku tego wysokie ciśnienie cylindra zabezpieczające wysoki efekt obrotowy na członie zdawczym.
Prędkość tłoka jest w zasadzie stała albo zwiększa sięw czasie zapłonu ładunku.
Tłok porusza się korzystnie także ze swoją prędkością maksymalną albo bliską prędkości maksymalnej, gdy uruchomi się zapłon.
Długości i prędkości czterech suwów tłoka można nastawiać indywidualnie uwzględniając różne szybkości wydzielania ciepła przy różnych rodzajach paliwa, poprawiając wydech i zapewniając lepsze wydajności pompowania, a zatem i wyższe sprawności objętościowe. Na przykład zmniejszając rozpiętość czasową suwu sprężania można zwiększyć szybkość sprężania, która razem z większą prędkością tłoka w punkcie zapłonu wspomaga przyspieszanie poruszania się czoła płomienia, zmniejszając przez to ogólną rozpiętość czasową fazy całkowitego spalenia, gdzie czas, temperatura i ciśnienie mają znaczący wpływ na wytwarzanie tlenków w komorze spalania.
Co najmniej jeden z takich parametrów jak długość i czas trwania suwu rozprężania albo suwu pracy jest korzystnie krótszy niż w innym suwie i może być do 50% krótszy niż w innym suwie. Czas trwania suwu rozprężania albo pracy może zmniejszać się proporcjonalnie do stopnia obrotu członu
PL 196 023 B1 zdawczego, który stanowi suw skrócony i może stanowić obrót o 50° albo więcej członu zdawczego, chociaż wzorzec ruchu można nastawiać w celu spełnienia innych wymagań drogą zmian sprzężenia pomiędzy tłokiem i członem zdawczym oraz na przykład drogą zmian zarysu krzywek. Względne zmniejszenie suwu będzie typowo widoczne w końcowej części ruchu tłoka, gdzie ciśnienie w cylindrze jest niskie, a siła skręcająca - minimalna. W przypadku względnego zmniejszenia długości suwu rozprężania podobne względne zmniejszenie będzie stosować się także do wydechowego suwu cyklu. Czas trwania tego suwu może pozostawać w ramach obrotu członu zdawczego o 90°. Alternatywnie może być wymagany skrócony okres do dopasowania albo dostosowania do połączonej dynamiki układu wydechowego i ssania. Względne zmniejszenie się obrotu członu zdawczego w czasie suwu pracy albo suwu wydechowego pozwala na względne wydłużenie czasu trwania suwu ssania umożliwiając dłuższy „okres oddechu w suwie ssania.
W celu ułatwienia zasysania ładunku, powietrza albo mieszanek paliwa i powietrza, a także dostosowania dynamiki przepływu w przewodzie wlotowym i charakterystyki przepływu w zaworze suw ssania może odpowiadać obrotowi członu zdawczego pomiędzy 80° i 150°, a zatem zapewniać większą sprawność objętościową, z unikaniem problemów związanych z przekryciem zaworów. Długość suwu sprężania będzie taka sama jak długość suwu ssania, przy czym obrót członu zdawczego dla wykonania suwu sprężania jest korzystnie mniejszy niż 90° i może być obrotem o kącie 40°, co zapewnia dłuższy czas trwania suwu ssania, a zatem umożliwia nastawienie połączonej kinematyki obydwu suwów na najlepszą sprawność pompowania. Długość suwu można także skracać w celu umożliwienia zmian stopnia sprężania.
W czasie ostatnich 25 -1% suwu ssania prędkość tłoka utrzymuje się korzystnie w zasadzie na stałym albo zwiększającym się poziomie, przy czym specyficzną kinematykę tłoka dobiera się pod kątem dostosowania do szczególnych paliw i cykli roboczych. Zapłon ma miejsce korzystnie w czasie pozostałych 5 do 10% suwu przed górnym położeniem zwrotnym. Celem uzyskania idealnych osiągów różne paliwa i warunki pracy mogą wymagać odpowiedniego ustawienia zapłonu.
Wynalazek można stosować oprócz silników, również przy działaniu sprężarek, pomp i innych maszyn.
Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1a, 1b, 1c i 1d przedstawiają schematycznie w przekroju układ tłokowy do realizacji sposobu według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia wykres ilustrujący typową prędkość i przyspieszenie tłoka przedstawionego na fig. 1a do d, fig. 3 - wykres ilustrujący prędkość i przyspieszenie tłoka przedstawionego na fig. 1a do d, fig. 4 -w przekroju w widoku z boku (wzdłuż linii 4 -4 na fig. 5) silnik do realizacji sposobu według niniejszego wynalazku, a fig. 5 - silnik w widoku w przekroju częściowym wzdłuż linii 5 -5 na fig. 4.
Co się tyczy fig. 1a do d, to na rysunkach przedstawiono część cylindra 10 i tłok 12 silnika do realizacji sposobu według wynalazku. Tłok 12 wykorzystuje się do napędu obrotowego wałka zdawczego 14 w kierunku A poprzez tłoczysko 16, korbę kątową 18 i krzywkę zdawczą 20. Korba kątowa 18 jest zamontowana obrotowo na bloku silnika w punkcie 22 i zawiera wałek 24 do sprzężenia z powierzchnią krzywki zdawczej 20. Poza tym korba 18 zawiera dalszy wałek 26 do sprzężenia z krzywką popychacza 28, zamontowaną na wałku zdawczym 14 przylegającym do krzywki zdawczej 20. Konfiguracja korby 18 i krzywek 20,28 przekształca ruch posuwisto-zwrotny tłoka 12 w cylindrze 10 w ruch obrotowy wałka zdawczego 14. Jednak ruch tłoka 12 nie jest harmonijny jak jest to w przypadku konwencjonalnych silników tłokowych i opisano niżej w odniesieniu do fig. 2i 3 rysunków.
Co się tyczy fig. 2, to ilustruje ona różne względne długości suwów pomiędzy cyklami 36 i 38 oraz cyklami 32 i 34 czterech suwów cyklu silnika. Należy nadmienić, że cztery suwy przenoszą ruch obrotowy wałka zdawczego 14 raczej o obrót o 360° niż o 720°, jak byłoby w przypadku konwencjonalnego silnika czterosuwowego. Daje to szereg korzyści, z których jedna polega na mniejszej prędkości obrotowej wałka zdawczego 14 oraz związanych z nim mechanizmów, itp.
Krzywki 20, 28 i korba 18 są skonfigurowane w taki sposób, że tylko suw ssania 32 i suw sprężania 34 są prawdopodobnie przeznaczone do wykorzystywania maksymalnej długości suwu (Lm) albo blisko maksymalnej dostępnej długości suwu, podczas gdy suw pracy 36 i suw wydechowy 38 wykorzystują zmniejszony udział (typowo 50-100%) maksymalnie dostępnej długości suwu Lm w zależności od wymaganej charakterystyki osiągów. Tę cechę można wykorzystać do uniknięcia dodatkowej drogi tłoka, która jest obecna na „końcu suwu pracy i „początku suwu wydechu w silniku konwencjonalnym, lecz która dodaje niewiele, jeżeli w ogóle, do sprawności i wydajności silnika. Zmniejszenie długości suwu pracy 36 i suwu wydechowego 38 ułatwia zmniejszenie stopnia obrotu wałka zdawczePL 196 023 B1 go14 (Rw, Re) i odpowiednie zmniejszenie w czasie koniecznym do zakończenia obydwóch tych suwów. Te oszczędności można przenieść do suwu ssania 32 (Ri), dając wchodzącemu ładunkowi więcej czasu do wypełnienia cylindra 10, a zatem prowadzenia do lepszej dynamiki przepływu powietrza, a przez to do uzyskania większej sprawności objętościowej. W niektórych przypadkach może to zmniejszyć albo wyeliminować potrzebę turboładowaczy albo superładowaczy, ponieważ dłuższy suw ssania umożliwia wciągnięcie większej masy powietrza do cylindra.
Co się tyczy fig. 3, to przedstawiono na niej typowe wykresy prędkość/czas (v/t) i przyspieszenie/czas (a/t) dla tłoka 12 w ciągu czterech suwów, jak przedstawiono na fig. 1a do d.
W czasie suwu sprężania 34 (Rc) konfiguracja krzywek 20, 28 jest taka, że tłok 12 początkowo przyspiesza, a następnie wędruje ze stałą prędkością (Vc), przy czym zapłon ładunku zaczyna się w ostatnim etapie okresu stałej prędkości. Wzrastanie, a następnie stała prędkość tłoka 12, stwarza dodatni i stały gradient ciśnienia albo fali ciśnieniowej na czole tłoka 12. Przy odpowiednim kształcie komory spalania sprzyja to minimalizowaniu turbulencji w cylindrze 10, przez co fala ciśnieniowa, która przesuwała się do przestrzeni spalania, będzie oddziaływać z postępującym czołem płomienia od punktu zapłonu, zwiększając przez to prędkość płomienia, a zatem skracając cały proces spalania. Spalanie ładunku odbywa się równomiernie i w stosunkowo krótkim przedziale czasowym. Większa trwałość w komorze spalania przed punktem zapłonu ułatwia pełniejsze spalanie, zmniejszając wydajność CO i HC i zmniejszając także wytwarzanie NOX.
Tłok 12 zmniejsza silnie swoją prędkość po zapłonie, minimalizując długość czasu, w którym mieszanka jest utrzymywana pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Stoi to w przeciwieństwie do konwencjonalnych silników, w których stosunkowo mała prędkość tłoka po zapłonie, do ipo górnym położeniu zwrotnym, daje w wyniku spalanie ładunku utrzymywanego w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w ciągu stosunkowo długiego okresu czasu, zwiększając prawdopodobieństwo tworzenia się niepożądanych produktów spalania, a zwłaszcza NOX.
Ruch tłoka w pozostałym suwie pracy, wydechu i ssania 36, 38, 32 odbywa się według regularnego wzorca, lecz może być łatwo zmieniony przez zmianę profilów krzywek w kierunku dostosowania do pożądanego silnika albo charakterystyki paliwa.
Co się tyczy fig. 4 i 5 rysunku, to przedstawiają one jednocylindrowy silnik czterosuwowy 50, który pracuje w sposób opisany wyżej w odniesieniu do fig. 1, 2 i 3. Górna część silnika 52 pochodzi z silnika motocyklowego firmy Suzuki (nazwa handlowa) i jest w zasadzie konwencjonalnym silnikiem z dolną częścią silnika zawierającą układ krzywek i korb. W celu ułatwienia porównania, części składowe dolnego końca silnika 52 oznaczono takimi samymi odnośnikami liczbowymi, jakie stosowano w odniesieniu do fig. 1.
Dla specjalistów w tej dziedzinie jest oczywiste z powyższego opisu, że konfiguracja i działanie silnika, jak opisano wyżej, ma liczne znaczące zalety w porównaniu z konwencjonalnymi silnikami tłokowymi. Dla specjalistów w tej dziedzinie jest ponadto oczywiste, że dla osiągnięcia lepszych ogólnych osiągów spalania na początku i w czasie procesu spalania pożądany wzorzec ruchu tłoka można uzyskać stosując poza przedstawionym układem wiele innych układów mechanicznych. Na przykład wykonując krzywki o odpowiednim profilu możliwe jest działanie silnika dwusuwowego, przy czym oczywiście silniki według niniejszego wynalazku mogą mieć więcej niż jeden cylinder. Do opisanego wyżej układu krzywek i dźwigni kątowych nadaje się szczególnie konfiguracja cylindrów poziomo przeciwstawnych albo o szerokim układzie V.
Claims (14)
1. Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach czterosuwowych i dwusuwowych zawierających tłok, przemieszczający się pomiędzy pozycją dolną i górną wewnątrz komory spalania i zamocowany przegubowo do korby, zamocowanej obrotowo na bloku silnika i mającej dwa wałki, umieszczone na dwóch równoległych płaszczyznach, przy czym jeden wałek styka się z krzywką zdawczą, zaś drugi wałek styka się z krzywką popychacza, a obie te krzywki są usytuowane na obrotowym wałku zdawczym silnika, znamienny tym, że zapłon mieszanki paliwowej w trakcie suwu sprężania (34) tłoka (12) wytwarza się w czasie, gdy tłok (12) przesuwa się ze stałą albo zwiększającą się prędkością, przy czym na czole tłoka (12) wytwarza się falę ciśnieniową, zwiększającą prędkość rozchodzenia się płomienia i odbijającą płomień z powrotem w kierunku górnej części komory spalania, uzyskując równomierne spalanie mieszanki paliwowej w krótszym czasie i przy zmniejszonym wytwarzaniu CO, HC i NOX.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok (12) przesuwa się ze stałą albo zwiększającą się prędkością w czasie ostatnich 25-1% suwu sprężania (34) tłoka (12) przed osiągnięciem górnego położenia zwrotnego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zapłon mieszanki paliwowej wytwarza się w czasie ostatnich 5% suwu sprężania (34) przed osiągnięciem górnego położenia zwrotnego.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się co najmniej jeden z takich parametrów jak długość, czas trwania i wzorzec co najmniej jednego z suwów (32, 34, 36, 38) tłoka (12) różny od długości, czasu trwania i wzorca innego suwu (32, 34, 36, 38) tłoka (12).
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się co najmniej albo długość albo czas trwania suwu pracy (36) tłoka (12) krótszą niż długość albo czas trwania suwu wydechowego (38) tłoka (12).
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się co najmniej albo długość albo czas trwania suwu ssania (32) tłoka (12) większą niż długość albo czas trwania suwu sprężania (34) tłoka (12).
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się czas trwania suwu wydechowego (38) tłoka (12) odpowiadającą czasowi suwu pracy (36) tłoka (12).
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas wszystkich czterech suwów (32, 34, 36, 38) tłoka (12) wałek zdawczy (14) silnika obraca się o 360°.
9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w czasie trwania suwu pracy (36) tłoka (12) wałek zdawczy (14) silnika obraca się o 90°.
10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w czasie trwania suwu wydechowego (38) tłoka (12) człon zdawczy (14) obraca się o 90°.
11. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że w czasie trwania suwu ssania (32) tłoka (12) wałek zdawczy (14) silnika obraca się o od 80° do 150°.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się długość suwu sprężania (34) tłoka (12) odpowiadającą długości suwu ssania (32) tłoka (12).
13. Sposób według zastrz. 1albo 2, albo 3, znamienny tym, że w czasie trwania suwu sprężania (34) tłoka (12) wałek zdawczy (14) silnika obraca się o mniej niż 90°.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się długość suwu sprężania (34) isuwu ssania (32) tłoka (12) większą niż długość suwu pracy (36) i suwu wydechowego (38) tłoka (12).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9712925.8A GB9712925D0 (en) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | Engine |
PCT/GB1998/001820 WO1998059155A1 (en) | 1997-06-20 | 1998-06-22 | Engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL337521A1 PL337521A1 (en) | 2000-08-28 |
PL196023B1 true PL196023B1 (pl) | 2007-11-30 |
Family
ID=10814562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL98337521A PL196023B1 (pl) | 1997-06-20 | 1998-06-22 | Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6347610B1 (pl) |
EP (1) | EP0990089B1 (pl) |
AT (1) | ATE282765T1 (pl) |
AU (1) | AU8119598A (pl) |
CA (1) | CA2294375C (pl) |
CZ (1) | CZ295181B6 (pl) |
DE (1) | DE69827628T2 (pl) |
ES (1) | ES2234126T3 (pl) |
GB (1) | GB9712925D0 (pl) |
HU (1) | HU226797B1 (pl) |
IS (1) | IS5305A (pl) |
NO (1) | NO996295L (pl) |
PL (1) | PL196023B1 (pl) |
PT (1) | PT990089E (pl) |
SK (1) | SK182299A3 (pl) |
WO (1) | WO1998059155A1 (pl) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9827394D0 (en) * | 1998-12-11 | 1999-02-03 | Norton Cyril A | Engines |
CN100366874C (zh) * | 2001-12-18 | 2008-02-06 | 机械革新有限公司 | 使用对置活塞的内燃机 |
EP1735531A4 (en) * | 2003-12-01 | 2015-01-21 | Univ Mississippi | METHOD AND DEVICE FOR REDUCING MOTOR NOISE |
GB0505990D0 (en) * | 2005-03-23 | 2005-04-27 | Shane Engines Ltd | A crank-less motion converter and piston assembly |
US7328682B2 (en) * | 2005-09-14 | 2008-02-12 | Fisher Patrick T | Efficiencies for piston engines or machines |
US8281764B2 (en) * | 2009-06-25 | 2012-10-09 | Onur Gurler | Half cycle eccentric crank-shafted engine |
NZ595493A (en) * | 2011-09-30 | 2014-04-30 | Hieff Engine Company Ltd | Internal combustion engine |
US9382839B2 (en) * | 2014-03-25 | 2016-07-05 | Jeffrey Bonner | Combustion engine comprising a central cam-drive system |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR961284A (pl) * | 1950-05-09 | |||
GB310632A (en) * | 1928-04-05 | 1929-05-02 | Paul Marchetti | Improvements in means for converting reciprocating into rotary motion and vice versa |
FR775940A (fr) * | 1934-01-15 | 1935-01-12 | Moteur à explosions ou à combustion interne | |
US3673991A (en) * | 1970-05-22 | 1972-07-04 | John Winn | Internal combustion engine |
DE2413947A1 (de) * | 1973-03-27 | 1974-10-17 | Constant Guy | Explosionsmotor |
US4553508A (en) * | 1981-04-27 | 1985-11-19 | Stinebaugh Donald E | Internal combustion engine |
US4387672A (en) * | 1981-10-08 | 1983-06-14 | Crocker Alfred J | Energy transfer apparatus |
US4934344A (en) * | 1989-05-03 | 1990-06-19 | Cummins Engine Company, Inc. | Modified four stroke cycle and mechanism |
GB9127036D0 (en) * | 1991-12-20 | 1992-02-19 | Environmental Engines Ltd | Drive conversion |
US5170757A (en) * | 1991-12-24 | 1992-12-15 | Damien Gamache | Variable horsepower output gearing for piston engine |
-
1997
- 1997-06-20 GB GBGB9712925.8A patent/GB9712925D0/en active Pending
-
1998
- 1998-06-22 US US09/446,401 patent/US6347610B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-22 ES ES98930918T patent/ES2234126T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-22 AU AU81195/98A patent/AU8119598A/en not_active Abandoned
- 1998-06-22 CZ CZ19994564A patent/CZ295181B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1998-06-22 EP EP98930918A patent/EP0990089B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-22 DE DE69827628T patent/DE69827628T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-22 CA CA002294375A patent/CA2294375C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-22 WO PCT/GB1998/001820 patent/WO1998059155A1/en active IP Right Grant
- 1998-06-22 PT PT98930918T patent/PT990089E/pt unknown
- 1998-06-22 HU HU0002409A patent/HU226797B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1998-06-22 AT AT98930918T patent/ATE282765T1/de active
- 1998-06-22 SK SK1822-99A patent/SK182299A3/sk unknown
- 1998-06-22 PL PL98337521A patent/PL196023B1/pl not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-12-17 IS IS5305A patent/IS5305A/is unknown
- 1999-12-17 NO NO996295A patent/NO996295L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2294375A1 (en) | 1998-12-30 |
CZ456499A3 (cs) | 2000-08-16 |
HUP0002409A2 (hu) | 2000-12-28 |
AU8119598A (en) | 1999-01-04 |
HU226797B1 (en) | 2009-10-28 |
ATE282765T1 (de) | 2004-12-15 |
DE69827628D1 (de) | 2004-12-23 |
SK182299A3 (en) | 2001-06-11 |
EP0990089B1 (en) | 2004-11-17 |
WO1998059155A1 (en) | 1998-12-30 |
US6347610B1 (en) | 2002-02-19 |
EP0990089A1 (en) | 2000-04-05 |
HUP0002409A3 (en) | 2001-05-28 |
CZ295181B6 (cs) | 2005-06-15 |
DE69827628T2 (de) | 2005-11-03 |
IS5305A (is) | 1999-12-17 |
NO996295L (no) | 2000-02-17 |
NO996295D0 (no) | 1999-12-17 |
GB9712925D0 (en) | 1997-08-20 |
PL337521A1 (en) | 2000-08-28 |
ES2234126T3 (es) | 2005-06-16 |
PT990089E (pt) | 2005-04-29 |
CA2294375C (en) | 2008-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5228415A (en) | Engines featuring modified dwell | |
US4565167A (en) | Internal combustion engine | |
US7434551B2 (en) | Constant temperature internal combustion engine and method | |
US6892692B2 (en) | Rotary piston engine and method of operation | |
AU4044099A (en) | Operating method and device for supplementary compressed air injection engine operating with mono-energy or bi-energy in two or three powering modes | |
JP2002048035A (ja) | 過給機付筒内噴射エンジン | |
EA006116B1 (ru) | Роторная машина и термодинамический цикл | |
CA2620602C (en) | Homogeneous charge compression ignition (hcci) vane-piston rotary engine | |
PL196023B1 (pl) | Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach | |
KR20020081243A (ko) | 내연기관 | |
KR20000017886A (ko) | 오링형 로우터리 엔진 | |
JP4286419B2 (ja) | ピストン形内燃機関 | |
JP4951143B1 (ja) | 三出力軸型の内燃機関 | |
JP5002721B1 (ja) | 動作気体発生装置 | |
JPH0338410Y2 (pl) | ||
JP2002349268A (ja) | 過給装置付き筒内噴射型2サイクルガソリン機関 | |
EP0142559A1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2309277C2 (ru) | Вакуумный насос внутреннего сгорания | |
RU2191910C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
KR970008662B1 (ko) | 디젤엔진에서의 공기흡입장치 | |
Sen et al. | Performance analysis of supercharging process in SI engine & CI engine and application of supercharger | |
CA2339315A1 (en) | Delta pair combustion engine | |
CN2220533Y (zh) | 微型单缸四冲程汽油发动机 | |
Sen et al. | ANALYSIS OF CHARGING PROCESS IN SI ENGINE & CI ENGINE AND APPLICATION OF SUPERCHARGER | |
KR19980040281U (ko) | 배기터보 과급기 엔진의 와류 감소장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20120622 |