PL234197B1

PL234197B1 - Method for changing the effective compression ratio of a combustion engine and the ignition plug bushing for combustion engines with spark ignition with the system for changing the effective compression ratio of a combustion engine

Info

Publication number: PL234197B1
Application number: PL427287A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Mamala; Dawid Drabik
Original assignee: Park Naukowo Tech W Opolu Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL427287A1

Abstract

Sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego, polega na tym, że zawór upustowy (ZU) kanału upustowego (KU) tulejki jest odpowiednio zamykany i otwierany przez elektromagnes (EM) na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak: prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie w komorze spalania przekazywanych przez sterownik (SS) przy czym otwarcie zaworu upustowego (Zu) podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez kanał upustowy (KU) powietrza do kanału obejściowego (KO) połączonego z kolektorem dolotowym lub kanałem wylotowym, a przemieszczenie tłoka z położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym (ZU), skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego (ZU), który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnika. Tulejka świecy zapłonowej do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego charakteryzuje się tym, że wmontowana jest ona w głowicy silnika a wewnątrz posiada osiowo wkręconą świecę zapłonową, ponadto w obudowie tulei świecy zapłonowej poprowadzony jest kanał upustowy (KU) zakończony zaworem upustowym (ZU) wyposażonym w kanał obejściowy (KO) odprowadzający powietrze z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika. Kanał odprowadzający (KO) może odprowadzać powietrze bądź do kolektora dolotowego lub kolektora wylotowego. Zawór upustowy (ZU) połączony jest z elektromagnesem (EM) oraz sterownikem (SS).The method of changing the effective compression ratio of an internal combustion engine is that the wastegate (ZU) of the waste channel (KU) of the sleeve is closed and opened accordingly by an electromagnet (EM) based on information about the current engine operation indicators such as: rotational speed, rotation angle crankshaft, accelerator pedal position, throttle opening, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the controller (SS), while opening the wastegate (Zu) during the compression stroke causes air to escape through the wastegate (KU) into the bypass channel ( KO) connected to the intake manifold or exhaust duct, and the displacement of the piston from the bottom dead center position with the wastegate open (ZU) results in a reduction of the active displacement of the piston in the cylinder, which does not cause the start of the compression stroke until the wastegate (ZU) is closed. , which, when closed, starts the correct process of the engine's compression stroke. The spark plug sleeve for spark-ignition combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the combustion engine is characterized by the fact that it is mounted in the engine head and has an axially screwed spark plug inside, and there is also a bleeder channel (KU) in the spark plug sleeve housing. ended with a relief valve (ZU) equipped with a bypass channel (KO) discharging air from the working space of the cylinder above the engine piston. The exhaust duct (KO) can discharge air either to the intake manifold or exhaust manifold. The relief valve (ZU) is connected to an electromagnet (EM) and a controller (SS).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego oraz tulejka świecy zapłonowej do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika mający zastosowanie w silnikach spalinowych zapłonie iskrowym służących do napędu wszelkiego rodzaju pojazdów i urządzeń. Specjalna konstrukcja tulejki pozwala na zmianę efektywnego stopnia sprężania czynnika roboczego dostarczanego do cylindra, przez zmianę czynnej objętości skokowej w cylindrze, co powoduje zmianę procesu spalania, zwiększenie sprawności ogólnej silnika i ograniczenie emisji substancji.The subject of the invention is a method of changing the effective compression ratio of an internal combustion engine and a spark plug sleeve for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the engine, applicable in spark-ignition internal combustion engines used to drive all kinds of vehicles and devices. The special design of the sleeve allows you to change the effective compression ratio of the working medium supplied to the cylinder by changing the active displacement volume in the cylinder, which changes the combustion process, increases the overall efficiency of the engine and reduces emissions.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego US2012089316 pojedynczy zawór rękawowy z opcją sprężania współczynnika sprężanego, zawierający tłok poruszający się w cylindrze i głowicę umieszczoną naprzeciwko głowicy tłoka w cylindrze. Głowica ta może być opcjonalnie ruchoma pomiędzy położeniem wyższego stopnia sprężania, bliższym do górnego martwego środka tłoka i dolnym stopniem sprężania, położonym dalej od górnego martwego położenia tłoka. Co najmniej jeden otwór wlotowy może dostarczać płyn zawierający powietrze wlotowe do komory spalania wewnątrz cylindra. Gazy spalinowe mogą być kierowane z komory spalania, przez co najmniej jeden otwór wylotowy. Jeden lub oba otwory wlotowe i wylotowe mogą być otwierane i zamykane za pomocą zaworu tulejowego, który co najmniej częściowo otacza tłok.There is known from the American patent US2012089316 a single sleeve valve with a compression ratio option, comprising a piston moving in a cylinder and a head placed opposite the piston head in the cylinder. The head may optionally be movable between a higher compression position closer to the top dead center of the piston and a lower compression position further from the top dead center position of the piston. At least one intake port can supply fluid containing intake air to the combustion chamber within the cylinder. The exhaust gas may be directed from the combustion chamber through at least one exhaust port. One or both of the inlet and outlet ports can be opened and closed by a sleeve valve which at least partially surrounds the piston.

Celem wynalazku jest opracowanie tulejki świecy zapłonowej, która będzie układem do zmiany czynnej objętości skokowej w cylindrze a przez to zmiany efektywnego stopnia sprężania.The aim of the invention is to develop a spark plug sleeve which will be a system for changing the active displacement volume in the cylinder and thus changing the effective compression ratio.

Sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór upustowy kanału upustowego tulejki jest odpowiednio zamykany i otwierany przez elektromagnes na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak; prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie w komorze spalania przekazywanych przez sterownik przy czym otwarcie zaworu upustowego podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez kanał upustowy powietrza do kanału obejściowego połączonego z kolektorem dolotowym lub kanałem wylotowym a przemieszczenie tłoka z położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym, skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego, który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnika.The method of changing the effective compression ratio of the internal combustion engine according to the invention is characterized in that the bleed valve of the sleeve discharge channel is suitably closed and opened by the electromagnet on the basis of information about the current indicators of the engine operation such as rotational speed, angle of rotation of the crankshaft, position of the accelerator pedal, throttle opening, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the controller, while opening the bleed valve during the compression stroke causes the air to escape through the bleed channel to the bypass channel connected to the intake manifold or through the outlet channel and the displacement of the piston from the bottom dead center position with the bleed valve open, results in a reduction in the active stroke volume of the piston in the cylinder, and therefore does not initiate the compression stroke until the bleed valve closes, which, when closed, starts the proper process of the engine compression stroke.

Tulejka świecy zapłonowej do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że wmontowana jest do głowicy silnika a wewnątrz. posiada osiowo wkręconą świecę zapłonową, ponadto w obudowie tulei świecy zapłonowej poprowadzony jest kanał upustowy zakończony zaworem upustowym wyposażonym w kanał obejściowy odprowadzający powietrze z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika. Kanał odprowadzający może odprowadzać powietrze bądź do kolektora dolotowego lub kolektora wylotowego. Zawór upustowy połączony jest. z elektromagnesem oraz sterownikiem.The spark plug sleeve for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the internal combustion engine according to the invention is characterized in that it is mounted inside the cylinder head. it has an axially screwed-in spark plug, moreover, in the housing of the spark plug sleeve there is a discharge channel, ending with a relief valve equipped with a by-pass channel that discharges air from the cylinder working space above the engine piston. The exhaust duct can discharge air either to the intake manifold or the exhaust manifold. The discharge valve is connected. with an electromagnet and a controller.

Główną zaletą rozwiązania według wynalazku jest dostosowanie czynnej objętości skokowej w cylindrze do chwilowych warunków obciążenia silnika a przez to podniesienie dzięki jego zastosowaniu efektywności spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w silnikach o podwyższonym konstrukcyjnie stopniu sprężania. Ponadto zastosowanie układu do zmiany czynnej objętości skokowej w cylindrze w bardzo małym stopniu ingeruje w budowę silnika. Idea wynalazku zakłada zwiększenie stopnia sprężania silnika, a dzięki zastosowaniu tulejki z układem dekompresji upuszczanie ciśnienia w zależności od aktualnych warunków drogowych. Przy jeździe w ruchu miejskim wymagany jest wyższy stopień sprężania natomiast podczas jazdy pozamiejskiej korzystniej jest, gdy stopień sprężania będzie niższy.The main advantage of the solution according to the invention is the adaptation of the active displacement volume in the cylinder to the momentary engine load conditions and thus increasing the combustion efficiency of the fuel-air mixture in engines with a structurally increased compression ratio. Moreover, the use of the system for changing the active displacement volume in the cylinder does not interfere with the structure of the engine to a very large extent. The idea of the invention assumes increasing the compression ratio of the engine, and thanks to the use of a sleeve with a decompression system, it releases the pressure depending on the current road conditions. When driving in city traffic, a higher compression ratio is required, while when driving in extra-urban traffic, it is more advantageous when the compression ratio is lower.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania w oparciu o rysunki.The subject of the invention has been presented in exemplary embodiments based on the drawings.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Rys 1. przedstawia przekrój tulejki świecy zapłonowej do silników spalinowych o zapłonie iskrowym z układem do zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego która jest wmontowana w głowicy GŁ silnika a wewnątrz posiada osiowo wkręconą świecę zapłonową ŚZ, ponadto w obudowie tulei świecy zapłonowej TŚ poprowadzony jest kanał upustowy KU zakończony zaworem upustowym ZU wyposażonym w kanał obejściowy KO odprowadzający powietrze z przestrzeni roboczej cylindra nad tłokiem silnika Tt, Kanał odprowadzający KO może odprowadzać powietrze bądź doFig. 1 shows a cross-section of a spark plug sleeve for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the internal combustion engine, which is mounted in the engine's GŁ head and inside it has an axially screwed-in spark plug ŚZ, moreover, there is a bleeding channel in the housing of the spark plug sleeve TŚ KU ended with a relief valve ZU equipped with a bypass duct KO discharging air from the cylinder working space above the engine piston Tt, The exhaust duct KO can discharge air or to

PL 234 197 B1 kolektora dolotowego KD lub kolektora wylotowego KW, Zawór upustowy ZU połączony jest z elektromagnesem EM oraz sterownikiem SS przewodami.From the intake manifold KD or the exhaust manifold KW, the relief valve ZU is connected to the electromagnet EM and the controller SS by wires.

Proces montażu tulejki jest następujący. Tulejka wkręcana jest bezpośrednio do głowicy silnika, następnie podłączany jest sterownik do złącza diagnostycznego w silniku. Świeca zapłonowa wkręcana jest w przestrzeń świecy zapłonowej PŚ. Proces montażu nie wymaga demontażu głowicy silnika.The bushing assembly process is as follows. The sleeve is screwed directly into the engine head, then the controller is connected to the diagnostic connector in the engine. The spark plug is screwed into the space of the spark plug PŚ. The assembly process does not require disassembly of the motor head.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Rys 2. Przedstawia przekrój głowicy silnika z wmontowaną tuleją wg. wynalazku gdzie sposób zmiany efektywnego stopnia sprężania silnika spalinowego polega na tym, że zawór upustowy ZU kanału upustowego KU tulejki TŚ jest odpowiednio zamykany i otwierany, przez elektromagnes EM na podstawie informacji o aktualnych wskaźnikach pracy silnika takich jak: prędkość obrotowa, kąt obrotu wału korbowego, położenie pedału przyspieszenia, uchylenie przepustnicy, ciśnienie w kolektorze ssącym, ciśnienie w komorze spalania przekazywanych przez sterownik SS przy czym otwarcie zaworu upustowego ZU podczas suwu sprężania powoduje wydostanie się przez, kanał upustowy KU powietrza do kanału obejściowego KO połączonego z kolektorem dolotowym KD lub kanałem wylotowym KW a przemieszczenie tłoka TŁ 2 położenia dolnego martwego punktu przy otwartym zaworze upustowym ZU, skutkuje zmniejszeniem czynnej objętości skokowej tłoka TŁ w cylindrze, przez co nie powoduje rozpoczęcia suwu sprężania do momentu zamknięcia zaworu upustowego ZU, który po zamknięciu rozpoczyna prawidłowy proces suwu sprężania silnika.Fig. 2. Shows the cross-section of the motor head with the sleeve installed according to the invention, where the method of changing the effective compression ratio of the internal combustion engine consists in the fact that the relief valve ZU of the KU of the sleeve TŚ outlet channel is properly closed and opened by the electromagnet EM on the basis of information about the current indicators of the engine operation, such as: rotational speed, crank angle of rotation, position of the accelerator pedal, opening the throttle, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the SS controller, while opening the relief valve ZU during the compression stroke causes the air to escape through the relief channel KU to the bypass channel KO connected with the intake manifold KD or the exhaust channel KW and the displacement of the piston TŁ 2 of the lower dead center position with the relief valve ZU open, results in a reduction of the active stroke volume of the piston TŁ in the cylinder, thus it does not start the compression stroke until the relief valve ZU is closed, which starts the correct p the process of the engine compression stroke.

Oznaczenia:Signs:

KU - kanał upustowy (przez który upuszczane jest powietrze z komory spalania) ZU - zawór upustowy (który odcina upuszczane powietrze z kanału upustowego) KO - kanał obejściowy (służy do wydalenia upuszczanego powietrza)KU - discharge channel (through which air is released from the combustion chamber) ZU - discharge valve (which cuts off the discharged air from the discharge channel) KO - bypass channel (serves to expel the released air)

SS - sterownik (specjalnie zaprojektowany sterownik do kontroli czasu otarcia oraz zamknięcia zaworu upustowego)SS - controller (specially designed controller to control the abrasion time and closure of the bleed valve)

EM - elektromagnes (mechanizm współpracujący z zaworem upustowym)EM - electromagnet (mechanism cooperating with the release valve)

PŚ - przestrzeń tulejki (miejsce, do którego zostanie wkręcona świeca zapłonowa)PŚ - sleeve space (the place where the spark plug will be screwed in)

OB - obudowa metalowaOB - metal housing

Claims

Patent claims

A method of changing the effective compression ratio of an internal combustion engine, characterized in that the release valve ZU of the extraction channel KU of the sleeve TŚ is appropriately closed and opened by the electromagnet EM on the basis of information about current indicators of engine operation such as; rotational speed, angle of rotation of the crankshaft, position of the accelerator pedal, opening the throttle, pressure in the intake manifold, pressure in the combustion chamber transmitted by the SS controller, while opening the relief valve ZU during the compression stroke causes the air to escape through the KU discharge channel to the connected SCO bypass channel with the KD inlet manifold or the KW exhaust duct, and the displacement of the TŁ piston from the bottom dead center position with the open relief valve ZU, results in a reduction of the active stroke volume of the piston TŁ in the cylinder, thus it does not start the compression stroke until the relief valve ZU is closed, which when closed starts the correct process of the engine compression stroke.

2. Spark plug sleeve for spark-ignition internal combustion engines with a system for changing the effective compression ratio of the internal combustion engine, characterized in that it is mounted in the engine GŁ head and inside it has an axially screwed spark plug ŚZ, moreover, a channel is led in the housing of the spark plug sleeve TŚ bypass KO ending with a relief valve ZU equipped with a bypass duct KO exhausting air from the working space of the cylinder above the engine piston TŁ The exhaust duct KO can discharge air either to the intake manifold KD or exhaust manifold KW, the release valve ZU is connected. with EM electromagnet and SS controller.

PL 234 197 Β1

Drawings

PL 234 197 Β1

Fig. 2