TR201806918T4 - İçten Yanmalı Motor - Google Patents

Abstract

Buluş, içten yanmalı bir motora ilişkin olup söz konusu motorda bir krank mili (4) ile egzoz çıkışlarıyla (2) ilgili çeper üzerinde yer alan bir veya birden fazla silindir (1) ve emme delikleriyle (14) silindir kapağı (3) üzerinde kapalı bir yapı bulunmaktadır; her bir silindir (1) içerisinde emme odasını (8) ve yanma odasını (9) ortaya koyan motor pistonuna (6) karşılık gelen koaksiyel yardımcı piston (7) ve krank miline (4) bağlı bir motor pistonu (6) yer alırken; söz konusu yardımcı piston (7) yanma odasında (9) eksenel olarak bir boşluk (10) belirler ve bu boşluk transfer delikleriyle (11) emme odasıyla (8) irtibat kurar ve söz konusu muhafaza (10) geri ve ileri pozisyon arasında gidip-gelme hareketinde transfer deliklerini (11) açıp kapatan bir sekonder pistonu (12) içerir.

Description

Tarifname Basvuru alani Mevcut bulus, silindirin tahliyesi ve doldurulmasi amaciyla hacim ayarli pompali ve iki zamanli olarak sikistirma ile ateslemeli veya kivilcim ateslemeli içten yanmali bir motora iliskin olup; belirleyici özelligi hacim ayarli silindirin, ayni silindiri paylasarak motor pistonunun karsisina yerlestirilen gidip-gelme hareketli yardimci pistondan olusmasidir.

Teknigin bilinen durumu Kivilcim ateslemeli konvansiyonel iki zamanli motorlar, artik yanma gazlarinin süpürülmesi/atilmasi ve temiz yakit/hava karisiminin alimi/aktarilmasi için karter ve pompa ile birlikte sunulur. Bu sistemin dezavantaji söz konusu artik gazlarla temiz yakit/hava karisimi arasinda kismi karisim olmasi ve bunun bu türden motorlarda düsük performans, yüksek tüketim ve kirletici emisyona iliskin belirleyici bir etmen olarak egzoza sizan temiz yakit/hava karisiminda fraksiyona neden olmasidir. türden sistemler tarif edilmekle birlikte söz konusu sistemler özellikle sunlardan olusmaktadir: - Temiz yakit/hava karisiminin yanmasi ve genlesmesi esnasinda ortaya çikan mekanik enerjiyi konvansiyonel olarak kullanan bir motor pistonu/biyel kolu/krank mili tertibati.

- Içerisinde motor pistonunun hareket ettigi bir silindir; söz konusu silindir genlesme stroku sonunda motor pistonu kapagi açildiginda açilan bir yan egzoz çikisina sahiptir.

- Bir dizi geri dönüssüz valfli emme delikleriyle birlikte sunulan üst bölümde silindiri kapatan bir silindir kapagi.

- Silindir kapagi ile motor pistonu arasinda ve buna karsilik olarak ayni silindir içerisinde yer alan bir yardimci piston olup söz konusu yardimci piston ilgili geri dönüssüz valflarla birlikte bir dizi transfer deligine sahiptir. 7 Yardimci pistonun alt yüzü ile motor pistonu ve silindirin üst yüzü arasindaki bir yanma odasi.

- Silindir kapaginin alt yüzü ile yardimci piston ve silindirin üst yüzü arasindaki bir emme odasi.

Yardimci piston silindir kapaginin yan kismiyla harekete geçirilir ve böylelikle motor pistonu ile senkronize edilirken motor pistonunun genlesme strokunun en önemli kisminda silindir kapagina karsilik gelen en yüksek konumda hareketsiz kalir ve motorun islevsel çevrimi esnasinda gidip gelme strokunun tamamini tamamlar; bu esnada motor pistonu, sikistirma strokunu gerçeklestirene kadar genlesme strokunun sonunda egzoz çikis deligini açar. Tam bir islevsel çevrimi gerçeklestirmek için krank mili bir tam tur (360°) yapacaktir.

Asagi yönlü strok esnasinda motor pistonuna yakin hareket ettiginde yardimci piston es zamanli olarak artik gazlari yanma odasindan egzoza süpürür ve temiz yakit/hava karisimini her ikisinin birbirine karismasini engelleyerek emme odasina alir.

Egzoz deligi kapaliyken yardimci pistonun yukari yönlü stroku esnasinda yakit/hava karisimi ilgili valflar da açikken açik transfer delikleri içerisinden kademeli bir sekilde emme odasindan yanma odasina geçer.

Yardimci pistonun yukari yönlü strokunun sonunda emme odasi içerisinde minimal hacim yer alirken temiz yakit/hava karisimi yanma odasina aktarilmis olur; ve motor pistonu da üst ölü merkez konumuna yakin hareket ederek yanma fazinin baslamasina hazirdir.

Egzoza dogru olan temiz yakit/hava karisimi sizintisinin giderilmesi avantajina ragmen karter ve pompali iki zamanli motorlarin karakteristigi ve yukarida tarif edilen tipin özellikleri endüstrinin söz konusu motorlara bugüne kadar ilgisiz kalmasini hakli kilan bazi dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajlar arasinda sunlar sayilabilir: - Bu yapinin karmasikligi bir konvansiyonel iki zamanli motora göre artmakta hatta dört zamanli motorla dahi kiyaslanabilir olmaktayken performans açisindan dört zamanli motorlara göre herhangi bir avantaji bulunmamaktadir.

- Her zaman için silindir kapagini yanma odasindan ayiran yardimci pistonun mevcudiyeti nedeniyle bir buji veya enjektör silindir kapagina yerlestirilemez. Bu nedenle buji veya yakit enjektörü silindir çeperi üzerine yan olarak yerlestirilir ve bu durum minimum seviyede kirletici emisyon salan homojen ve bütüncül bir yanma için istenen bir kosul degildir.

Bulusun konusu Mevcut bulus asagidaki amaçlar dogrultusunda bir dizi yapici çözüm ortaya koyan ve yukarida belirtilen sekilde iki zamanli içten yanmali bir motor ortaya koymaktadir: - Mevcut gereksinimlere uygun olarak yanma kalitesini garanti etmek amaciyla bir buji ve/veya yakit enjektörünün silindir kapaginin merkezine yerlestirilmesi.

- Asimetrik strok kinematigi, hacimsel sikistirma hareketinden daha fazla bir hacimsel genlesme hareketi gerçeklestirilmesi ve böylelikle Atkinson veya Miller tipi termodinamik çevriminin yapilmasi.

- Emisi kismadan motor gücünün dogrudan regüle edilmesi, konvansiyonel kivilcim ateslemeli motorlarda meydana gelen kismi yük pompasi kayiplarinin tamamen ortadan kaldirilmasi. - Özellikle kismi yükteki maksimum degerden tam yükteki minimum degere düsen motor yüküne bagli olarak degisen sikistirma oraninin elde edilmesi ve her kosulda termodinamik performansin optimize edilme olasiligi.

- Yükten bagimsiz olarak mutlak degerde sabit bir genlesme orani elde edilmesi ve degisken sikistirma orani sonucunda kismi yükteki birim degerden tam yükteki genlesmenin yaklasik olarak °/050,si degerlerine çikan bir genlesme/sikistirma orani elde edilmesi.

- Yardimci pistonun ve bilesenlerinin çalistirma mekanizmalarinin optimize edilmesi ve emme, egzoz ve transfer stroklarinin tamamiyla kontrol edilmesine ilaveten yüksek devirlerde çalistirilabilme imkani saglanmasi.

Bir buji ve/veya yakit enjektörünün silindir kapagina yerlestirilmesinin amaci yardimci piston vasitasiyla kismi yük transferi mekanizmalarinin gerçeklestirilmesidir.

Teknigin bilinen durumuna göre emme odasindan yanma odasina yük transferi yardimci piston içerisindeki bir dizi çikis deligi üzerinden gerçeklestirilir, bunlarin açilmasi ve kapanmasi dört zamanli motorlarin emme ve egzoz zamanindakilere benzer sekilde konvansiyonel valf üzerinden saglanir. Bu türden bir valf. yayin kuvvetiyle yatagina karsilik gelen kapali pozisyonda (yukari yönlü) kalir ve üst yüz ve alt yüz arasindaki basinç nedeniyle pasif olarak asagi yönlü hareketle açilir (böylelikle yayin tutma kuvveti asilir) veya bir kamin mekanik isletimi ile asagi yönlü hareketle açilir. Bu tip bir valf yanma esnasinda açik pozisyonda kalamaz ve bu durum bu türden motorlarda yanma fazinda silindir kapagi ile yanma odasi arasinda direkt bir iliski olmasini imkansiz kilar.

Mevcut bulusun birinci görünümüne göre aktarma valfi, yardimci pistonun içerisinde yer alan silindirik muhafaza içerisinde sizdirmaz konumdaki bir piston (bundan böyle sekonder piston olarak anilacaktir) tertibati ile degistirilir ve burada söz konusu yardimci pistona iliskin gidip-gelme hareketi gerçeklestirilebilir ve böylelikle asagi yönlü strokta söz konusu sekonder piston yardimci pistondaki muhafazanin yan çeperinde yer alan bir dizi transfer deligini tikar ve yukari yönlü strokta söz konusu delikleri açar ve böylelikle emme odasi ile yanma odasi arasindaki temiz yakit/hava karisimi yükünün aktarimina olanak taninir.

Bu nedenle ikinci pistonun hareketi konvansiyonel valf ile terstir, bunun nedeni ise transfer deliklerini açtiginda geri çekilmis konumda olmasidir; söz konusu sekonder piston yanma odasi içerisinde patlama (yanma) yapmaz ve sonuç olarak yanma fazi esnasinda bu konumda kalabilir; böylelikle transfer deliklerinin hemen karsisinda yer alan yanma silindir kapagina bir bujinin, yakit enjektörünün ve/veya kizdirma bujisinin yerlestirilmesini mümkün kilar (örn: yanma odasina iliskin olarak merkezi konumda ve bunlarla irtibat halinde).

Bulusa konu sekonder pistonla emme ve yanma odalari arasindaki kapali transfer deliklerindeki sizdirmazlik konvansiyonel valflarda oldugu gibi yuva üzerine temasla saglanmaz, bunun yerine yardimci piston tertibatinin muhafazanin belirtilen sekonder pistonunun çapi veya bir ya da daha fazla uygun sekilde konumlandirilan sizdirmazlik bilezigi olan sekonder bir pistonla saglanir.

Transfer deliklerinin açilmasi ve kapanmasina yönelik yeni çalisma kinematigi, ölü hacmi geometrik olarak sifira esit olan bir emme odasina baglanir; örnegin yardimci piston üst ölü nokta konumunda oldugunda herhangi bir bosluk birakilmadan silindir kapagi ile tam temas halinde ve böylelikle: - Yakit/hava karisiminin toplam temiz yükü, yardimci piston üst ölü nokta konumuna ulastiginda yanma odasina transfer edilir.

- Yanma, transfer delikleri açik oldugunda dahi emme odasina dogru yayilmaz.

Bulusun ilave görünümüne göre silindir kapaginda bulunan emme delikleri valflarla birlikte sunulurken bunlarin her biri esnek bir plakayla tespit edilir, açilma ve kapanmalari ise emme manifoldu ve emme odasi arasindaki basinç farkindan kaynaklidir. Söz konusu plakali valflar çok az yer isgal etme ve çok düsük bir atalete sahip olma avantajina sahiptir.

Yukaridakilere ilaveten bir yakit enjektörü yerlestirilebilme olasiligi sayesinde, sikistirma ile ateslemeli motorlarda (dizel) gerekli bir kosul olarak, yardimci pistonun transfer delikleriyle iliskili dogrudan yanma odasinda hareket eder, yakit enjektörünün kivilcimla ateslemeli motorlara da (Otto) yerlestirilmesi mümkün olup bu sayede yakit, emme stroku esnasinda yardimci piston hareket ederken herhangi bir anda emme odasina enjekte edilirken temiz yakit/hava karisimi yanma odasina aktarilmadan önce yakitin buharlasmasina zaman verilir.

Sekillerin açiklamasi Sekil 1'de bulusa göre meydana getirilen bir motorun en kesiti gösterilmektedir; motorun islevsel tertibatinda bir motor pistonu, bir yardimci piston ve bir sekonder piston yer alir.

Sekiller 2A, 28, 20 ve 2D'de islevsel çevrimin farkli fazlarindaki motorun birbirini izleyen konumlari gösterilir.

Sekil 2E ise Sekil ZC'nin üst bölümünün ayrintili olarak büyütülmüs gösterimidir.

Sekil 3'te, söz konusu pistonlarin sabit strokunu belirleyen yardimci piston ve sekonder piston grubunun belirli bir isletim mekanizmasina sahip motorun en kesiti gösterilmektedir.

Sekiller 4A, 48, 40, 4D ve 4E'te asimetrik hacimsel emme, sikistirma ve genlesme deplasmanlarini belirleyen motorun çalisma çevrimindeki emme, süpürme, genlesme ve sikistirma hacimleri gösterilmektedir.

Sekil 5'te, söz konusu pistonlarin degisken stroklarini belirleyen yardimci piston ve sekonder pistonun tahrik mekanizmasina sahip motorun en kesiti gösterilmektedir.

Sekil 5A, önceki sekildeki döner aksamin boylamasina en kesidinin genisletilmis üstten görünümüdür. Sekiller 6A, GB ve GC'de farkli isletim konumlarindaki Sekil Sekil 7, motorun kapali silindir kapagi konumunda yerlestirilen buji ve yakit enjektörü ile bulusa konu motorun üst kisminin detayli en kesit görünümüdür.

Bulusun ayrintili tarifi Bulus, sekil 1'de gösterildigi gibi üst kismi silindir kapagi (3) ile kapatilan ve egzoz çikisi (2) olan bir silindirden (1) meydana gelen iki zamanli içten yanmali bir motora iliskin olup söz konusu silindirin (1) alt kismi içerisinde krank mili (4) yer alir ve baglanti çubugu (5) ile motor pistonu (6) bu mile baglidir; kayar mesnet ile birlikte silindir kapagindan geçen silindirin üst kisminda ise bir yardimci piston (7) yer alir ve bu piston emme odasini (8) ve yanma odasini (9) birbirinden ayirir.

Yardimci piston (7) eksenel olarak yanma odasinin yan tarafinda transfer delikleri (11) araciligiyla emme odasiyla (8) irtibat kuran bir muhafazasinin (10) konumunu belirler ve bu muhafaza (10) içerisinde bir ya da daha fazla sizdirmazlik bilezigi (12.1) araciligiyla sizdirmazlik tertibati ile birlikte durdurma aparatina (13) dayanan yukari yönlü arka pozisyon ile asagi yönlü ileri pozisyon arasinda geri ve ileri harekette transfer deliklerini (11) açan ve kapatan sekonder bir piston (12) yer alir.

Silindir kapaginda (3) ilgili geri dönüssüz plakali valflarla (15) sunulan emme delikleri (14) de bulunmaktadir.

Bu itibarla, islevsel çevrim esnasinda motorun davranisi su sekildedir: - Yanma fazinda, motor pistonunun (6) alt ölü nokta konumuna hareketi nedeniyle egzoz çikisi (2) açilincaya kadar yardimci piston (7) ve sekonder piston (12) üst konumda hareketsiz kalirken sekil 2A'da görülebilecegi gibi transfer delikleri (11) açik olur ve bu esnada emme odasi sifir hacme sahiptir ve böylelikle bir buji (36) ve/veya varsa bir yakit enjektörü (36.1) transfer deliklerinin bir tanesinin (11) karsisina yerlestirilebilir ve sekil ?ide gösterildigi gibi yanma odasiyla (9) irtibat halinde olabilir.

- Egzoz çikisi (2), motor pistonu (6) alt ölü nokta konumu yakinina getirildiginde açildiginda sekonder piston (12) asagi yönlü hareket eder ve bu da sekil ZB'de gösterildigi gibi transfer deliklerinin (11) yakina gelmesine neden olur; ve bu kosullarda yardimci piston (7) asagi yönlü strokuna baslamadan önce egzoz çikisi (2) açilir.

- Motor pistonu (6) alt ölü nokta konumuna ulastiginda egzoz çikisi (2) açik kalir ve yardimci piston (7) asagi yönlü hareket ederken es zamanli olarak da sekil ZC'de gösterildigi gibi artik gazlarin yanma odasindan (9) egzoz çikisina (2) süpürülmesine ve yeni temiz yakit/hava karisimi yükü girisinin emme delikleri (14) üzerinden emme odasina (8) girisine ve plakali valflarin (15) açilmasina neden olur. Bu kosullarda sekonder piston (12) egzoz fazinin tamami esnasinda transfer deliklerini (11) kapali tutarken yardimci pistonun (7) asagi yönlü stroku gerçeklesir ve böylelikle emme ve süpürme asamasinda temiz yakit/hava karisiminin kisa devreleri engellenir.

- Yardimci piston (7) alt konumdayken motor pistonu (6) yukari dogru hareket eder ve egzoz çikisinin (2) kapatilmasina neden olur ve böylelikle egzoz çikisinin (2) kapatilmasinin ardindan sekonder piston (12) buna karsilik yukari yönlü hareket ederek sekil 2D,de gösterildigi gibi transfer delikleri (11) açilir; ayni zamanda yardimci pistonun (7) sonraki yukari yönlü hareketi meydana gelir. Sekonder pistonun (12) ve yardimci pistonun (7) yukari yönlü stroku, sikistirma fazindaki motor pistonu (6) ile birlikte meydana gelir ve böylelikle sifir degerine erisinceye kadar emme odasinin (8) hacmi kademeli olarak azaltilir ve yardimci pistonun (7) strokunun sonunda yakit/hava karisiminin temiz yükünün tamami yanma odasina (9) dogru aktarilir.

Sekil 3'te, yukarida tarif edilen sekilde islev gösteren bulusa konu bir motor gösterilmektedir ve bu motor, yardimci piston (7) ile sekonder pistonun (12) meydana getirdigi belirli bir tahrik mekanizmasi tertibatina sahiptir ve bu pistonlarin her birinin üst ucundaki kollar (16, 17) karsilik gelen mafsalli kollarin (18, 19) bir ucuna sirasiyla baglanirken bunlarin dönme merkezleri de (20, 21) tercihen birbiriyle kesisir; belirtilen mafsalli kollar (18, 19) diger uçta tamamlayici profillerle birlikte demodromik tipteki mafsalli kollar (18, 19) üzerinden yardimci pistonun (7) ve sekonder pistonun (12) oranindaki bilinen bir aktarim tipi (gösterilmemektedir) (zincir, disli kayis, disliler) üzerinden krank mili (4) ile tahrik edilir. Demodromik kamlar, yardimci pistonun (7) önemli sayilacak hareketi ve sonuç olarak yüksek devirlerde ortaya çikan atalet nedeniyle klasik kam ve yay sisteminden daha uygundur.

Daha sonra da genlesme oranindan farkli olan bir sikistirma oraninin yardimci pistonun (7) ve sekonder pistonun (12) geometrisini ayarlayarak nasil elde edildigi açiklanmaktadir.

Sekiller 4A, 48, 40, 4D ve 4E'de motorun emme, süpürme, genlesme ve sikistirma hacimleri gösterilmektedir; burada: Emme hacmi: Vi = Si X I'I (DF-02514 SEl = yardimci piston stroku.

D1 = yardimci pistonun (7) genis çapi ve ana çapi olup motor pistonu (6) olarak ayni silindire (1) uygun oldugundan ana çapla benzerdir.

D2 = atmosfere (ya da motor pistonunun (6) alt bölümü ile birlikte motorun karterindeki hakim basinca) maruz kalan yardimci pistonun (7) en kesidini gösteren silindir kapagi (3) içerisinden geçen yardimci pistonun (7) küçük çapidir.

Süpürme hacmi: Buradan Vi < Vs ve yardimci pistonun (7) küçük çapi (D2) büyüdükçe süpürme hacmine göre emme hacminin düstügü sonucu çikar.

Genlesme hacmi: Ve = Se x l'I (012)/4 + V0 Se = genlesme stroku veya motor pistonu stroku (6).

VD = Ölü hacim = motor pistonu (6) ve yardimci pistonun (7) her ikisi de üst ölü nokta konumunda oldugunda yanma odasinin minimum hacmi.

Yardimci piston (7) yüksek konumda hareketsizken genlesme fazinda motor pistonunun (6) stroku gerçeklestiginden genlesme hacmi (Ve) yardimci pistonun (7) strok (Si) degerine bakilmaksizin her zaman için sabit bir degere sahiptir.

Bu nedenle genlesme orani sabit ve suna esittir: Yardimci piston (7) tarafindan süpürülmeyen artik gazlarin fraksiyonunu temsil eden bir artik hacim yardimci pistonun maksimum stroku genel olarak motor pistonundan (6) daha küçük oldugundan asagidaki çevrimde yeniden islemden geçirilir: V:: = Se x n (D12)/4 - Si X FI (022)/4 + VD Si x I'I (D22)/4 miktarina göre sikistirma hacmi (VC) genlesme hacminden (Ve) düsük oldugundan sikistirma oraninin (pc) genlesme oranindan (pe) düsük olmasi ortaya çikabilir.

Bu nedenle söz konusu durum ortaya çikar: pc I pe = 1 - [Sa x I'I (D22)/ (Se x I'l (D12)+4VD)] Diger bir deyisle hacimsel deplasmanlar asimetriktir ve dolayisiyla Atkinson-tipi termodinamik çevrim tanimlanir, bu da motor pistonunun (6) ilgili stroklarinin Se ve yardimci pistonun (7) Si degerinin tespit edilmesi (yardimci piston her zaman için motor pistonundan düsüktür) ve yardimci pistonun (7) geometrisi ile ortaya konan D1/D2 oranina bagli olacak sekilde bir faktörle emmeye iliskin olarak genlesmenin uzatilmasi anlamina gelir. Genis D1 çapinin %25 ve %60 degeri arasindaki yardimci pistonun küçük D2 çapina yönelik belirli bir degerle, 1,15 ile 1,5 katsayisina sahip genlesme faktörlü sikistirma elde edilir.

Yardimci pistonun (7) söz konusu benzersiz geometrisinin diger bir sonucu da sikistirma stroku esnasinda söz konusu yardimci pistonun (7), sekil 3'te gösterildigi mekanizmasiyla pozitif sekilde çalismaya devam etmesidir.

Yükten bagimsiz olarak sikistirma stroku esnasinda motor pistonu (6) asagidaki formüle esit (negatif) is gerektirir: li.: PdV, with v1 - v2 = se x ri (Die/4 Bu esnada, yanma odasi (9) ile emme odasi (8) arasindaki basinç dengesi nedeniyle sikistirma stroku esnasinda yardimci piston (7) asagidaki formüle esit (pozitif) ise i`m- Pdv, with v1` - v2. = si› x n (022)/4 11-2 PdV -11'-2' Pdv tertibatinin degisken stroklu tahriki ile motorun yükünün tamamen kontrol edilmesidir.

Böylelikle, gerekli motor gücüne yönelik yük hacmine tam olarak esit hacimsel bir emme deplasmani gerçeklestirebildiginden konvansiyonel dört zamanli motorda (özellikle Otto-tipi motorlar) asagidaki iyilestirmeler elde edilir: Gücün modifiye edilmesi için bir gaz kelebegi gerekli olmadigindan kismi yükteki pompalama nedeniyle yasanan kayiplar tamamen ortadan kaldirilir ve belirtilen kosullarda performans büyük ölçüde iyilestirilir.

Yanma kalitesindeki düsüsle iliskili olarak termodinamik performansta bir azalmaya neden olurken odanin atmosfer basinci ile dolu olmamasi nedeniyle kismi yükte etkili sikistirma oraninda bir azalma gösteren dört zamanli kivilcim ateslemeli motorlarla karsilastirildiginda, bulusa konu yardimci pistonlu ve asimetrik ve degisken stroklu motorda, pistonun maksimumdan düsük bir strok sergilemesi durumunda ayni oranda önceki yanmadan artik gazlarin süpürülmesi de azalmakla birlikte artik gazlar yanma odasinda kalir ve takip eden çevrimde temiz yakit/hava yükü eklenerek yeniden islenir ve böylelikle de kismi yükte etkin sikistirma oraninda düsüs meydana gelmez. Elde edilen bir diger kazanim da tüm sikistirma stroku süresince temiz yakit/hava karisiminin artan bir sekilde girisiyle artik gazlarin yeniden islenen kismiyla yakit/hava karisiminin (karismalarini engelleyerek) temiz bölümü arasindaki tabakalasmadir. Bunlar da herhangi bir kosul altinda yüksek yanma kalitesinin ve termodinamik performansin sürdürülmesini mümkün kilar. Üstelik, degisken strok tahrikiyle asimetrik hacimsel deplasmanlarin geometrisi iliskilendirilerek yükün bir islevi olarak sikistirma oraninin modifiye edilmesi de mümkündür.

Sikistirma oraninin genlesme oranina iliskisini gösteren kural su sekildedir: pc I pe = 1 - [Si x H (022)/ (Se X l'l (Diê)+4VD)] Bu durumda motor yüküyle dogrudan orantili degisken bir Si yüküne sahip olunur.

Bu nedenle: Si = 0 oldugunda ya da diger bir deyisle yardimci piston (7) herhangi bir sekilde pompalama yapmadiginda, pc/ pe = 1'dir.

Si > 0 oldugunda ya da diger bir deyisle genlesmenin nispeten sikistirmadan uzun oldugu konvansiyonel Otto çevriminden bir Miller ya da Atkinson çevrimine geçerken emme strokunun (Si) (örn: yük) artmasina karsin sikistirma oraninin azalmasi durumunda pc/ pe < 1'dir.

Bu sekilde bulusa konu motorun sunlara sahip olmasi mümkündür: - Motorun hareketli bilesenlerinin mekanik direnci için izin verilen maksimum basinç ile uyumlu olarak ve ayni zamanda benzinli motor söz konusu oldugunda kendiliginden atesleme limit degeriyle uyumlu olarak düsük yüklerde yüksek sikistirma orani (pc); söz konusu limit deger sadece basinçla belirlenmez ayni zamanda kismi yükte belirgin bir sekilde daha düsük olan yanma odasindaki (9) sicaklikla da belirlenir.

- Yük arttikça düsen bir sikistirma orani (pc) maksimum yanma basincinin içerilmesini mümkün kilmakla birlikte termodinamik bir çevrim yaratir ve burada genlesme sikistirmadan yüksektir, diger bir deyisle de performansi konvansiyonel Otto çevriminden üstün olan bir Miller veya Atkinson çevrimi söz konusudur.

Yardimci pistonun (7) genis çapina (D1) göre küçük çap (D2) büyüdükçe yardimci pistonun (7) degisken strokuyla iliskili olan sikistirma/genlesme oranindaki degisimin de arttigi benzer sekilde görülebilir. Bu nedenle bulusa konu motorun yardimci pistonunun (7) tasarimi, özellikle de yardimci pistonun (7) genis çapi (D) ile küçük çapi (D2) arasindaki oran ve stroku (Si) ile ölü hacimin (VD) degeri arasindaki degisiklik bir Otto motoru olarak, bir dizel motor olarak, bir sabit motor olarak ve genis yük araligina sahip bir araç vb. olarak islev göstermesi için termodinamik davranisi ayarlama ve optimize etme olasiligina sahiptir; benzer sekilde, özellikle de kendiliginden ateslemeli motorlarda (dizel), nitrojen oksit emisyonlarinin seviyesinin de azaltilmasi mümkündür.

Sekil 5'te bulusun kapsami içerisine giren bir motor gösterilmektedir, bu motorda yukarida tarif edilen amaçlara uygun olarak degisken stroklu yardimci piston (7) ve sekonder pistona (12) iliskin belirli bir tahrik mekanizmasi sunulmaktadir. Yardimci piston (7), içi bosluklu silindirik kisim (25) birlikte sunulan ana mafsalli kolun (24) bir ucuna baglanan küçük biyel kolu (16) araciligiyla baglanir ve söz konusu içi bosluklu silindirik kisim (25) boyunca kayma hareketini gerçeklestirme kapasitesine sahip bir manson (26) bulunmaktadir. Manson (26), söz konusu ana mafsalli kolla (24) manson (26) tertibatinin salinimli hareketlerini mümkün kilan mafsalli bir baglanti (27) üzerine yerlestirilir. Bununla birlikte manson (26) ve mafsalli baglanti (27) tertibati, yardimci piston (7) üst ölü nokta konumundayken ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik kisim (25) eksenine dogrusal ve paralel olarak hareket edebilen bir kaymali mesnede (28) baglanir. Bu kosul, strok degerine bakilmaksizin ayni üst ölü merkez konumuna erisilebilmesi bakimindan yardimci piston (7) için kritik öneme sahiptir.

Ana mafsalli kolun (24) diger ucu, motorun silindirine (1) büyük oranda paralel konumda yerlestirilen bir plancere (30) bir mafsalli baglantiyla (29) baglanir ve söz konusu plancer (30) kilavuzlar (31) üzerine montelidir ve böylelikle ilgili uç kisimlarla temas edecek sekilde konumlandirilmis ve motor krank mili (4) tarafindan tahrik edilen bir takim demodromik kamlar (32, 32.1) ile olusturulan bir lineer geri ve ileri hareketi gerçeklestirebilir.

Plancerin (30) geri ve ileri hareketi kaymali mesnet (28) ile birlikte mansonun (26) konumuna bagli olarak degisken indirgeme oraniyla mafsalli kol (24) üzerinden yardimci pistona (7) aktarilir ve bu durum söz konusu yardimci pistonun (7) degisken aralikta bir strok gerçeklestirmesine neden olur. Bu sekilde, yardimci pistonun (7) maksimum strokunun %10 ila %100 degeri arasinda sürekli degiskenlik elde edilmesi mümkündür.

Yardimci pistonun (7) hareketini meydana getiren demodromik kamlar (32, 32.1) grubu, motorun sikistirma fazinin stroku esnasinda söz konusu yardimci piston (7) tarafindan yapilan pozitif isi etkin bir sekilde yerine getirebilen diger olasi mekanizmalar üzerinde de avantaja sahiptir. Üstelik sekonder piston (12) içerisindeki ilgili mafsalli baglantiyla (34) birlikte ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik kisim (25) içerisinde yer alan sekonder mafsalli kolun (33) bir ucuna diger küçük biyel kolu (17) ile baglanirken sekonder mafsalli kolun (33) diger ucu, plancere (30) paralel olarak karsilik gelen plancere (30.1) ilgili mafsalli baglantiyla baglanir ve buna karsilik kayar kilavuzlara monte edilir ve ilgili uçlar üzerinde hareket eden demodromik kamlar (35, 35.1) grubu tarafindan tahrik edilen geri ve ileri hareketle gerçeklestirilebilir.

Mafsalli baglantisi (34), ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik kisim (25) içerisinde oldugundan sekonder mafsalli kol (33), es zamanli olarak sekonder pistona (12) yardimci pistonun (7) strok hareketini ve kamlar (35, 35.1) tarafindan tahrik edilerek aynisina benzer strokunu aktarir.

Sekil 5A'da mafsalli kolda (24) meydana gelen gerilmenin uygulamada nasil dengelenecegi gösterilmektedir; plancer (30) sekonder mafsalli kola (33) iliskin simetrik olarak yerlestirilen iki elemanla ve karsilik gelen plancerle (30.1) çiftlenmistir. (7) sahip Sekil 5'te gösterilen söz konusu motor ve motorda temiz yakit/hava karisiminin emme yüküyle kayma mesnetli (28) mansonun (26) her bir muhafazasindaki karsilik gelen konum gösterilmektedir. Söz konusu konumlar motorun hizlanma kontrolü ile tespit edilir (gösterilmemektedir).

Yardimci pistonun (7) genis çapinin (D1) belirlenmesiyle, söz konusu yardimci pistonun (7) küçük çapinin (D2) artmasi durumu, güç araliklarinin tamaminin performansini artiran özellikler için istenen bir durumdur (örnegin yük arttikça sikistirma orani azalirken genlesme/sikistirma katsayisi artar). Bununla birlikte etkin deplasmanin, diger bir deyisle motorun spesifik gücünün azaltilmasi açisindan dezavantaja sahiptir. Bu dezavantajin ortadan kaldirilmasi için motor turbosarjla teçhiz edilebilirken motorun türbini egzoz gazlari tarafindan tahrik edilmesi için egzoz çikisina (2) baglanir; bununla birlikte söz konusu türbin tarafindan çalistirilan kompresör emme deliklerine (14) baglanir.

Yanma odasini (9) emme odasindan (8) sorunsuzca ayiran yardimci piston (7) sayesinde egzoza giden temiz yakit/hava karisiminin kisa devre yapmasi engellenir; turbosarjla tahrik edilen toplam sivi motor içerisinde tutulur ve yari dizel tipte iki zamanli motora iliskin performans iyilestirmesi saglayan yeterli süpersarjli basinç olmasi durumunda emme stroku esnasinda pozitif is gerçeklestirir; burada egzoz gazlarinin süpürülmesi ve temiz yakit/hava emisi, es zamanli olarak açik ve irtibatli olan egzoz ve emme delikleri ile birlikte çalisan dis hacimsel kompresör veya turbosarj üzerinden gerçeklestirilir. Çizimlere iliskin önceki tarifler ve gösterimler basit bir sekilde tek silindirli (1) bir motoru ortaya koymakla birlikte bulusa konu özellikler ayni sekilde çoklu, sirali veya V silindirli bir motora da uygulanabilir.

Claims (6)

Istemler
1. Içten yanmali bir motor olup içerisinde krank mili (4) ve bir ya da birden çok silindir (1) yer alirken her bir silindir (1) krank miline (4) baglanan bir motor pistonuna (6) sahiptir ve silindir (1) içerisinde gidip-gelme hareketi gerçeklestirebilir. Bunlara ilaveten motor içerisinde; silindirin (1) üst kismini kapatan ve emme delikleri (14) olan bir silindir kapagi (3); silindirin (1) çeperinde yer alan egzoz çikislari (2); söz konusu yardimci piston (7), silindir (1) ve motor pistonu (6) arasindaki yanma odasini (9) sinirlandiran motor pistonunun (6) karsisinda yer alan koaksiyel bir yardimci piston (7), söz konusu yardimci piston (7), silindir (1) ve silindir kapagi (3) arasindaki emme odasi (8) yer alirken belirtilen yardimci piston (7) egzoz çikisi (2) üzerinden artik gazlarin yanma odasindan (9) çikarilmasini saglamak ve es zamanli olarak emme delikleri (14) üzerinden temiz yakit/hava karisimi yükünün emme odasina (8) girisini saglamak için motor pistonu (6) ile mekanik olarak senkronize edilen gidip-gelme hareketi yapar; belirleyici özelligi ise yardimci pistonun (7) yanma odasi (9) tarafinda eksenel olarak bir muhafazaya (10) sahip olmasi ve bu muhafazanin transfer delikleri (11) üzerinden emme odasiyla (8) irtibatli olmasi, söz konusu muhafaza (10) içerisinde sekonder bir pistonun (12) yer almasi ve yukari yönlü geri pozisyon ile asagi yönlü ileri pozisyon arasinda sirasiyla geri ve ileri hareketle transfer deliklerini (11) açmasi ve kapamasidir.
2. Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi sekonder pistonun (12) birden çok sizdirmazlik bilezigi (12.1) ile muhafazanin (10) çeperine iliskin bir sizdirmazlik elemani ile ayarlanmasidir.
3. Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi buji (36) ve/veya bir yakit enjektörünün (36.1), yardimci piston (7) silindir kapagina (3) en yakin konumda oldugunda transfer deliklerinin karsisinda (11) ve yanma odasiyla (9) irtibatli olan silindir kapagina (3) yerlestirilmesidir.
4. Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi emme deliklerinin (14) birden çok geri dönüssüz plakali valfle (15) birlikte sunulmasidir.
5. Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi yardimci pistonun (7) bir kayar mesnet araciligiyla silindir kapagindan (3) geçmesidir.
6. 6. Birinci istemler 1 ila 5'te bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi yardimci pistonun (7) silindirin (1) içerisine uyan genis bir çapa (D) ve silindir kapagi (3) içerisinden geçen ve genis çapin (D1) dörtte birinden fazla olan küçük bir çapa (Dz) sahip olmasidir. . Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi yardimci pistonun (7) mafsalli kolun (18) bir ucuna bagli sekilde yerlestirilmesi olup söz konusu mafsalli kol (18) kendisinin dönme hareketine neden olan demodromik tipe sahip bir grup kamin (22, 22.1) diger ucuna baglanir; öte yandan sekonder piston (12) da mafsalli kolun (19) bir ucuna bagli sekilde yerlestirilirken söz konusu mafsalli kol (19) kendisinin dönme hareketine neden olan demodromik tipe sahip bir grup kamin (23, 23.1) diger ucuna baglanir. . Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi yardimci pistonun (7) gidip-gelme hareketinin motor pistonuyla (6) mekanik olarak senkronize olmasi ve degisken bir araliga veya stroka sahip olmasidir. . istemler 1 ila 8'de bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi yardimci pistonun (7) ve sekonder pistonun (12) modifiye edilecek yukari ve asagi yönlü karsilikli hareketlerin strokuna olanak taniyan bir mekanizmaya bagli sekilde yerlestirilmeleri, belirtilen yardimci pistonun (7) ana mafsalli kolun (24) bir ucuna bagli olmasi, kolun diger uçta da bir grup demodromik kamlarin (32, 32.1) yukari ve asagi yönlü hareketinde tahrik edilen bir plancere (30) baglanmasi, söz konusu ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik bir kisima (25) sahip olmasi ve bu bölümün üzerinde ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik kisimin (25) eksenine paralel yönde lineer hareket saglayan kaymali mesnede (28) takilan mafsalli bir baglanti (27) üzerine monteli kaydirmali bir mansonun (26) yer almasi ve sekonder pistonun (12) konumunun silindir kapagina (3) en yakin yardimci pistonun (7) konumuna göre belirlenmesidir; öte yandan sekonder piston (12) plancere (30) paralel olan ilgili bir plancerin (30.1) diger ucuna bagli sekonder mafsalli kolun (33) bir ucuna bagli olup buna karsilik gelen demodromik kam (35, 35.1) grubunun hareketiyle yukari ve asagi yönlü tahrik edilir, söz konusu sekonder mafsalli kol (33) da ana mafsalli kolun (24) içi bosluklu silindirik kisimi (25) içerisinde yer alan mafsalli baglanti (34) üzerine monte edilir. 5 10. Birinci istemde bahsedilen bulusa konu içten yanmali motor olup belirleyici özelligi turbosarja sahip olmasi ve türbininin egzoz çikisi (2) ile emme deliklerine (14) baglanan kompresöre sahip olmasidir.