PL196023B1 - Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach - Google Patents

Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach

Info

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
Application number
PL98337521A
Other languages
English (en)
Other versions
PL337521A1 (en
Inventor
Cyril Andrew Norton
Original Assignee
Cyril Andrew Norton
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cyril Andrew Norton filed Critical Cyril Andrew Norton
Publication of PL337521A1 publication Critical patent/PL337521A1/xx
Publication of PL196023B1 publication Critical patent/PL196023B1/pl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/04Engines with prolonged expansion in main cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04Reciprocating-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
    • F01B9/06Reciprocating-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04Reciprocating-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
    • F01B9/06Reciprocating-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
    • F01B2009/061Reciprocating-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
    • F01B2009/065Bi-lobe cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/20SOHC [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).
PL98337521A 1997-06-20 1998-06-22 Sposób przyspieszania spalania mieszanki paliwowej w silnikach PL196023B1 (pl)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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