WO2014028991A1 - Aperfeiçoamento em motor dois tempos com efeito válvula - Google Patents

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WO2014028991A1
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stroke
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Mauro Otmar KISSMANN
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Kissmann Mauro Otmar
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Definitions

  • the present invention describes a two stroke engine upgrade with valve effect. More specifically, it comprises a two-stroke engine in which the cylinder is moved forward relative to the crankshaft's direction of rotation, so that the connecting rod in the expansion phase decreases the actuation angle over the crankshaft, minimizing piston friction against the cylinder. and increasing the "crankshaft turning angle" relative to the same piston stroke.
  • Two-stroke engines are internal combustion engines where a gas intake, compression, expansion and exhaust cycle occurs at each turn of the shaft, with a simultaneous intake time and a compression time.
  • An engine run time is the lower dead center (PMI) to upper dead center (PMS) travel of the piston path.
  • the compression phase In the first stage of the engine, called the compression phase, assuming that the engine is already running, the piston rises, compressing the mixture in the combustion chamber, moving to the upper dead center (zero reference for crankshaft angle). and producing crankcase rarefaction while closing the exhaust window.
  • Approaching the PMS causes ignition and combustion of the mixture and at the same time enters the crankcase, through the intake window, the gas mixture formed by air and fuel due to the rarefaction generated during the piston rise.
  • the combustion gases expand, causing the piston to descend, compressing the crankcase mixture.
  • PMI lower dead center
  • the piston opens the exhaust window, allowing the exhaust gas to escape.
  • the transfer window is opened and the compressed mixture in the crankcase invades the combustion chamber, expelling the burnt gases through the exhaust window due to the pressure difference.
  • the performance of an exhaust window is in its ability to pass the largest amount of burnt gas in the shortest possible time.
  • the height determines how long the window will remain open for gases to escape. Theoretically, when the height is increased, a higher speed regime can be used. That is, in engines with high revs, the more sporty, the exhaust window is higher. However, this height has a limit, so the section, or window format, also has a function. By changing the height of the exhaust window, the engine gains power at high rpm and loses torque at low rpm. As for the shape of the window, a large window compromises the durability of the piston rings.
  • valves either in the exhaust and / or inlet of the mixture, even though it promotes an improvement in power distribution, increases the engine production cost, requires more frequent maintenance due to the carbonization of the valve and, above all, makes it complex.
  • two stroke engine whose strength is simplicity.
  • the cylinder is tilted forward or backward about 15 degrees, but the alignment of the upper and lower neutral points is maintained, and the connecting rod head moves away from the piston line. In this situation, the intense piston friction with the cylinder is maintained, especially in the expansion phase.
  • a conventional state-of-the-art solution or without tilting the cylinder, is to move the cylinder forward relative to the crankshaft direction of rotation, with a cylinder spacing equal to or less than the crankshaft radius, so that the piston rod, in the expansion phase, approaches the piston line, decreasing the crankshaft acting angle and the piston friction with the cylinder , and increasing the crankshaft working angle relative to the same piston stroke, this technical solution being described and claimed in the present application.
  • a two stroke engine enhancement improves efficiency by utilizing less fuel to achieve the same result.
  • a two-stroke engine upgrade provides a less advanced flash point due to The piston's descent rate in the expansion phase is slower, which keeps the combustion pressure longer.
  • a two-stroke engine enhancement provides better gas pumping capability, where the piston most effectively seals the exhaust window by working against it.
  • a two-stroke engine upgrade provides an increase in overall piston stroke, not accompanied by increased crankshaft radius and crankcase size, increasing engine displacement.
  • a two stroke engine enhancement provides faster compression stroke with less time for compression leakage to occur.
  • a two-stroke engine enhancement provides less piston friction in the expansion stroke, with the piston rod being aligned or nearly aligned with the piston travel line.
  • a two stroke engine enhancement increases the pumping capacity because after the exhaust is opened, the connecting rod moves away from the piston line, and descends further because the parallel line of the lower dead center is farther than the line. top dead center to the piston line so that the crankshaft PMS to PMI expansion is greater than 180 ° and still, because the connecting rod moves away from the piston line, so that this piston descends faster from the exhaust opening to the PMI, which pre-compresses into the crankcase be stronger and facilitate the transfer of gases.
  • a two-stroke engine upgrade makes the exhaust opening and transfer faster, as the piston descends faster from the exhaust opening to the lower dead center by the connecting rod from the start of the exhaust opening to the neutral point. bottom dead, move away from the piston travel line.
  • a two-stroke engine enhancement provides an increase in the total engine displacement as the parallel lower dead center line is farther than the upper neutral parallel line with the piston travel line, without change in measurement. piston, cylinder, connecting rod or crankshaft.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the two-stroke engine, showing the intake of the mixture through the intake window, with the piston in ascending approaching the top dead center (PMS) and compressing the mixture in the cylinder.
  • PMS top dead center
  • Figure 2 shows the exhaust gas exhaust from the exhaust window, showing the descending piston stroke, approaching the lower dead center (PMI) and the opening of the exhaust window.
  • Figure 2A is a representation of the state-of-the-art two-stroke engines and
  • Figure 2B is a representation of the two-stroke engine of the present invention.
  • Figure 3 is a representation of the expansion phase, showing the downward piston stroke, compressing the crankcase mixture, with Figure 3A being the state-of-the-art two-stroke engine and Figure 3B being the two-stroke engine object of the present invention. invention showing the exhaust opening moment (AE).
  • Figure 4 is a representation of the compression phase, showing the upward piston stroke, compressing the mixture in the cylinder and approaching the PMS opens the mixing inlet window
  • Figure 4A depicts the two-stroke engines of the state of the art
  • Fig. 4B shows the two-stroke engine object of the present invention showing the exhaust closing moment (FE).
  • Figure 5 shows the representation of the two-stroke engine, showing lower dead center (PMI), upper neutral (PMS), exhaust opening (AE) and exhaust closing (FE), and Figure 5A represents the representation of two engines. prior art times and FIG. 5B is the representation of the two-stroke engine object of the present invention.
  • the two stroke engine upgrade comprises a two stroke engine wherein the cylinder is moved forward with respect to the crankshaft direction of rotation, so that the connecting rod, in the expansion phase, decreases the actuation angle over the crankshaft, minimizing piston friction against the cylinder and increasing the "useful crankshaft turning angle" relative to the same piston stroke.
  • crankshaft's crank rod acting angle precisely at the stage of the highest combustion pressure, causes the piston rod to force the piston less against the cylinder wall, generating less frictional energy loss and reducing wear.
  • crankshaft's working angle relative to the piston stroke in the expansion phase increases the engine's driving force, providing an effect similar to that achieved when valves are incorporated into the exhaust window.
  • the two stroke engine, object of the present invention comprises a cylinder (10) having exhaust windows (11) and air-fuel mixture inlet (12), said cylinder (10) having a piston (40). ) which acts as a sliding valve.
  • the upper region limited inferiorly by the piston (40) is the combustion chamber (20) and the lower region limited superiorly by the piston (40) is the crankcase (30), which communicates with the cylinder (10). ) via a transfer channel (13).
  • the piston (40) in an upward stroke (compression phase), compresses the air-fuel mixture into the combustion chamber (20) and at the same time, in the crankcase (30) a vacuum is generated which causes the air to suck. fuel air mixture through the intake window (12).
  • the piston (40) pressurizes the crankcase (30) so that the mixture can be transferred to the cylinder by the transfer channel (13), said displacement of the piston (40) which opens or closes the exhaust (11) or intake (12) windows and the transfer channel (13).
  • the piston (40) is coupled inferiorly to a connecting rod (50) that engages in movable bearings of the crankshaft crank (60).
  • the cylinder (10) is moved forward with respect to the direction of rotation of the crankshaft (60) with a measure of the distance from the cylinder (10) to the center of the crankshaft (60) equal to the crankshaft radius.
  • the connecting rod (50) By displacing the cylinder (10) forward with respect to the direction of rotation of the crankshaft (60), the connecting rod (50) is arranged vertically inclined, and the piston (40) is forced to move against the front wall in a solid manner. of the cylinder (10), in order to more effectively seal the exhaust window (11), avoiding the loss of gases, improving the pre-pressure and reducing the leakage of compression.
  • the bottom dead center line is parallel to the top dead center line as shown in Figure 5A, whereas in the present invention the bottom dead center is offset in the horizontal plane of the top dead center. relative to the piston travel line as shown in figure 5B.
  • crankcase depression (30) Compared to state-of-the-art two-stroke engines, with the piston (40) rising faster in the compression phase, a more severe depression in the crankcase (30) is generated and, after ignition, as the piston (40) is longer slow, causes crankcase depression (30) to last longer, allowing for more efficient admission. In state-of-the-art two-stroke engines, the piston rises slower and drops faster, causing depression to occur slower and slowing the intake time, because the piston drops faster after top dead center, damaging the "breath" of the engine.
  • the piston stroke (40) in the downward phase is equal to the upward stroke (compression stroke), but the crankshaft rotation angle (60) is greater in the downward phase.
  • the parallel line of the PMI is further from the parallel line of the PMS with respect to the piston line (40), causing the crankshaft (60) turning angle in the downward phase to be greater than 180 °, and the crankshaft rotation angle (60) in the upward phase is less than 180 ° and the same piston stroke (40) is maintained.
  • the two-stroke engine improvement object of this The invention may be applied to inverted cylinders, i.e. those having an intake window in front of the exhaust window at the rear of the cylinder, the valve effect being maintained even though some advantages of the present construction are lost.
  • the construction proposed in the present invention can be applied by adjusting between the piston skirt and the intake window.
  • the two stroke engine upgrade can be used in conjunction with traditional exhaust valves.

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Abstract

É descrito um aperfeiçoamento em motor dois tempos com efeito válvula em que o cilindro (10) é deslocado para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim (60), de forma que a biela (50), na fase de expansão, diminui o ângulo de atuação sobre o virabrequim (60), minimizando o atrito do pistão (40) contra o cilindro (10) e aumentando o ângulo "útil de giro do virabrequim (60)" em relação ao mesmo curso do pistão (40), vedando de forma mais eficiente a janela de escape (11), evitando a perda de gases, melhorando a pré-compressão e diminuindo a fuga de compressão.

Description

APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR DOIS TEMPOS
COM EFEITO VÁLVULA CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção descreve um aperfeiçoamento em motor dois tempos com efeito válvula. Mais especificamente compreende um motor dois tempos em que o cilindro é deslocado para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim, de forma que a biela na fase de expansão diminui o ângulo de atuação sobre o virabrequim, minimizando o atrito do pistão contra o cilindro e aumentando o ângulo "útil de giro do virabrequim" em relação ao mesmo curso do pistão.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Motores dois tempos são motores de combustão interna onde ocorre um ciclo de admissão, compressão, expansão e exaustão de gases a cada volta do eixo, com um tempo de admissão simultâneo a um tempo de compressão.
Um tempo de funcionamento do motor é percurso do ponto morto inferior (PMI) ao ponto morto superior (PMS) da trajetória do pistão.
No primeiro tempo do motor, chamada de fase de compressão, admitindo que dito motor já esteja em funcionamento, o pistão sobe, comprimindo a mistura na câmara de combustão, movendo-se para o ponto morto superior (referência zero para o ângulo do virabrequim) e produzindo uma rarefação no cárter, ao mesmo tempo em que fecha a janela de escape. Ao se aproximar do PMS, ocorre a ignição e a combustão da mistura e ao mesmo tempo dá-se o ingresso no cárter, peia janela de admissão, da mistura gasosa formada pelo ar e pelo combustível devido à rarefação gerada durante a subida do pistão.
No segundo tempo do motor, chamada de fase de expansão, os gases da combustão se expandem, fazendo o pistão descer, comprimindo a mistura do cárter. Aproximando-se o ponto morto inferior (PMI) (ângulo de virabrequim de 180°), o pistão abre a janela de exaustão, permitindo a saída dos gases queimados. A seguir, abre- se a janela de transferência e a mistura comprimida no cárter invade a câmara de combustão, expulsando os gases queimados pela janela de escape devido à diferença de pressão.
Portanto, qualquer alteração na janela de escape de motores dois tempos reflete no desempenho. Para isso, o estado da técnica descreve soluções para otimizar a potência, o torque e reduzir o consumo, como a inclusão de válvulas no escape para controlar a saída dos gases.
O rendimento de uma janela de escape está na sua capacidade de fazer passar a maior quantidade de gases queimados no menor tempo possível. A altura determina o tempo em que a janela permanecerá aberta para a saída dos gases. Teoricamente, quando se aumenta a altura, pode-se utilizar um maior regime de rotações. Ou seja, em motores com elevado regime de rotação, os mais esportivos, a janela de escape é mais alta. Porém, essa altura tem um limite, por isso a secção, ou formato da janela, também tem uma função. Ao ser alterada a altura da janela de escape, o motor ganha potencia em alta rotação e perde torque em baixa rotação. Quanto ao formato da janela, uma janela de grande largura compromete a durabilidade dos anéis do pistão.
Ainda, alguns motores dois tempos contam com o acréscimo de válvulas controladoras da entrada da mistura, cuja finalidade é aumentar o tempo de admissão da mistura fresca e evitar o refluxo ao carburador. Em outros motores, a saia do pistão exerce a mesma função destas válvulas controladoras.
O acréscimo das válvulas, seja no escape e/ou na entrada da mistura, ainda que promova uma melhora na distribuição da potência, aumenta o custo de produção do motor, requer manutenção mais frequente devido à carbonização da válvula e, principalmente, torna complexo um motor dois tempos cujo ponto forte é a simplicidade.
Outra alternativa é a inclinação do cilindro para frente ou para trás, cerca de 15 graus, mas é mantido o alinhamento do ponto morto superior e do ponto morto inferior, e a cabeça da biela se afasta da linha do pistão. Nesta situação, é mantido o intenso atrito do pistão com o cilindro, principalmente na fase de expansão.
Dessa forma, uma alternativa para otimizar o rendimento de motores dois tempos sem o acréscimo de peças móveis, solução convencional do estado da técnica, ou sem prover a inclinação do cilindro, é deslocar o cilindro para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim, com medida de afastamento do cilindro igual ou menor que o raio da arvore de manivelas, de forma que a biela, na fase de expansão, se aproxima da linha do pistão, diminuindo o ângulo de atuação no virabrequim e o atrito do pistão com o cilindro, e aumentando o ângulo útil de giro do virabrequim, em relação ao mesmo curso do pistão, sendo esta solução técnica descrita e reivindicada no presente pedido.
SUMÁRIO
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que melhora a eficiência, utilizando menos combustível para atingir o mesmo resultado.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê um ponto de ignição menos adiantado, devido à velocidade de descida do pistão na fase de expansão ser menor, o que mantém a pressão de combustão por mais tempo.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê melhor capacidade de bombeamento dos gases, onde o pistão veda de forma mais eficiente a janela de escape ao trabalhar forçado contra dita janela.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê um aumento no curso total do pistão, não acompanhado do aumento do raio do virabrequim e do tamanho do cárter, aumentando a cilindrada do motor.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê curso da compressão mais rápido, com menos tempo para ocorrer vazamento de compressão.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que durante o curso de expansão até a abertura do escape, pelo fato da biela se aproximar da linha do pistão, faz o pistão ficar mais lento e se deslocar menos, para o mesmo ângulo de giro do virabrequim.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê menor atrito do pistão no curso de expansão, tendo em vista a biela estar alinhada ou quase alinhada com a linha de deslocamento do pistão.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que aumenta a capacidade de bombeamento porque depois da abertura do escape, a biela se afasta da linha do pistão, e desce mais porque a linha paralela do ponto morto inferior é mais afastada do que a linha paralela do ponto morto superior em relação à linha do pistão, de forma que o ângulo descendente do virabrequim na fase de expansão do PMS ao PMI seja maior do que 180° e ainda, porque a biela se afasta da linha de pistão, de forma que dito pistão desce de forma mais rápida da abertura de escape ao PMI, o que faz a pré- compressão no cárter ser mais forte e facilitar a transferência dos gases.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que a abertura de escape e transferência ocorra de forma mais rápida, pois o pistão desce mais rápido da abertura do escape ao ponto morto inferior pelo fato da biela, do começo da abertura do escape ao ponto morto inferior, se afastar da linha de deslocamento do pistão.
É característica da invenção um aperfeiçoamento em motor dois tempos que provê aumento na cilindrada total do motor pois a linha paralela do ponto morto inferior é mais afastada que a linha paralela do ponto morto superior em relação à linha de deslocamento do pistão, sem alteração da medida do pistão, cilindro, biela ou virabrequim.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A figura 1 apresenta representação esquemática do motor dois tempos, evidenciando a admissão da mistura pela janela de admissão, com o pistão em curso ascendente, aproximando-se do ponto morto superior (PMS) e comprimindo a mistura no cilindro, sendo a figura 1A a representação dos motores dois tempos do estado da técnica e a figura 1 B a representação do motor dois tempos objeto da presente invenção.
A figura 2 apresenta a expulsão dos gases queimados pela janela de escape, evidenciando o curso do pistão descendente, se aproximando do ponto morto inferior (PMI) e a abertura da janela de escape, sendo a figura 2A a representação dos motores dois tempos do estado da técnica e a figura 2B a representação do motor dois tempos objeto da presente invenção.
A figura 3 apresenta representação da fase de expansão, evidenciando o curso do pistão descendente, comprimindo a mistura no cárter, sendo a figura 3A a representação dos motores dois tempos do estado da técnica e a figura 3B a representação do motor dois tempos objeto da presente invenção evidenciando o momento de abertura do escape (AE).
A figura 4 apresenta representação da fase de compressão, evidenciando o curso do pistão ascendente, comprimindo a mistura no cilindro e ao se aproximar do PMS abre a janela de admissão da mistura, sendo a figura 4A a representação dos motores dois tempos do estado da técnica e a figura 4B a representação do motor dois tempos objeto da presente invenção evidenciando o momento de fechamento do escape (FE).
A figura 5 apresenta a representação do motor dois tempos, evidenciando o ponto morto inferior (PMI), ponto morto superior (PMS), abertura do escape (AE) e fechamento do escape (FE), sendo a figura 5A a representação dos motores dois tempos do estado da técnica e a figura 5B a representação do motor dois tempos objeto da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
O aperfeiçoamento em motor dois tempos, objeto da presente invenção, compreende um motor dois tempos em que o cilindro é deslocado para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim, de forma que a biela, na fase de expansão, diminui o ângulo de atuação sobre o virabrequim, minimizando o atrito do pistão contra o cilindro e aumentando o ângulo "útil de giro do virabrequim" em relação ao mesmo curso do pistão.
Nesta construção em que o cilindro é deslocado para frente, a biela, na fase de expansão, se aproxima da linha do pistão, aumentando o ângulo motor de giro do virabrequim em relação ao mesmo curso do pistão, onde o ângulo de inclinação da biela em relação à linha de curso do pistão assume um valor maior no início do curso do pistão e um valor praticamente igual a zero no meio do curso do pistão.
Essa diminuição do ângulo de atuação da biela no virabrequim, justamente na fase de maior pressão da combustão, faz com que a biela force menos o pistão contra a parede do cilindro, gerando menos perda de energia por atrito e diminuindo o desgaste.
Ao ser aumentado em graus o ângulo útil de giro do virabrequim em relação ao curso do pistão na fase de expansão, é aumentada a força motora do motor, provendo um efeito semelhante àquele obtido quando são incorporadas válvulas na janela de escape.
O motor dois tempos, objeto da presente invenção, compreende um cilindro (10) dotado de janelas de escape de gases (1 1 ) e de admissão de mistura ar-combustível (12), dito cilindro (10) dotado de um pistão (40) que funciona como uma válvula deslizante.
No cilindro (10), a região superior limitada inferiormente pelo pistão (40) é a câmara de combustão (20) e a região inferior limitada superiormente pelo pistão (40) é o cárter (30), que se comunica com o cilindro (10) através de um canal de transferência (13).
O pistão (40), em um curso ascendente (fase de compressão), comprime a mistura ar-combustível na câmara de combustão (20) e, ao mesmo tempo, no cárter (30) é gerado um vácuo que faz sugar a mistura de ar combustível pela janela de admissão (12). Na fase descendente (fase de expansão), o pistão (40) pressuriza o cárter (30) para que a mistura possa ser transferida para o cilindro pelo canal de transferência (13), dito deslocamento do pistão (40) que abre ou fecha as janelas de escape (1 1 ) ou de admissão (12) e o canal de transferência (13).
O pistão (40) é acoplado inferiormente a uma biela (50) que se acopla em mancais móveis da manivela do virabrequim (60).
O cilindro (10) é deslocado para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim (60), com medida de afastamento do cilindro (10) em relação ao centro do virabrequim (60) igual ao raio da árvore da manivela.
Com o deslocamento do cilindro (10) para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim (60), a biela (50) fica disposta inclinada verticalmente, deslocando solidariamente o pistão (40) que passa a se deslocar forçado contra a parede da frente do cilindro (10), de forma a vedar de forma mais eficiente a janela de escape (11 ), evitando a perda de gases, melhorando a pré-com pressão e diminuindo a fuga de compressão.
Nos motores dois tempos do estado da técnica, a linha do ponto morto inferior é paralela à linha do ponto morto superior, conforme apresentado na figura 5A, ao passo que na presente invenção, o ponto morto inferior é deslocado no plano horizontal do ponto morto superior em relação à linha de deslocamento do pistão, conforme apresentado na figura 5B.
Na fase de expansão, conforme apresentado nas figuras 1 B e 3B, a porção extrema da biela (50) se desloca em direção à linha de curso do pistão (40) à medida que o pistão se aproxima da janela de escape (11 ). Nesta situação, o pistão (40) apresenta um curso de descida mais lento, com deslocamento linear menor para o mesmo ângulo de giro do virabrequim (60), o que proporciona maior tempo motor sem aumentar o curso do pistão (40) e, sendo mantida a pressão por mais tempo, o ponto de ignição pode ser menos adiantado.
Na fase de expansão, em função do deslocamento da biela (50) verticalmente em relação ao pistão (40), dito pistão (40) passa a atritar menos com a parede do cilindro (10), uma vez que a biela (50) se encontra paralela ou próxima da linha de deslocamento do pistão (40) na maior parte do curso, fechando de forma mais eficiente a janela de escape (11 ), evitando com isso a perda de pré-compressão no cárter (30).
Comparativamente, nos motores dois tempos do estado da técnica, a porção extrema da biela se afasta da linha de deslocamento do pistão à medida que o pistão se aproxima da janela de escape, conforme apresentado na figura 3A, aumentando o ângulo de inclinação da biela em relação ao deslocamento do pistão e consequentemente aumentando a pressão do pistão contra a parede traseira do cilindro, provocando mais atrito, perda de energia, e não vedando de forma eficiente a janela de escape, pois o pistão se apóia no lado da admissão. Também o pistão tem um deslocamento maior e mais rápido para um mesmo ângulo útil de giro do virabrequim.
Na fase de compressão, conforme apresentado nas figuras 2B e 4B, a biela (50) empurra o pistão (40) ascendentemente em direção ao ponto morto superior (PMS). Com isso, a porção extrema da biela (50) se desloca ascendente solidária ao movimento do pistão (40) e concomitantemente se aproxima da linha de deslocamento do pistão (40), de forma que dito pistão (40) descreve um curso mais rápido comparativamente à fase de expansão, em virtude do ângulo de giro do virabrequim (60) ser menor. Com isso, a compressão dos gases ocorre mais rapidamente que àquela verificada nos motores dois tempos do estado da técnica e comparativamente ao tempo de expansão no motor objeto da presente invenção, com menos tempo para ocorrer vazamento de compressão ou de pré-ignição.
Ao ser abreviado o tempo de compressão, a admissão da mistura ar-combustível é mais rápida.
Comparativamente com os motores dois tempos do estado da técnica, com o pistão (40) subindo mais rápido na fase de compressão, é gerada uma depressão mais intensa no cárter (30) e, após a ignição, como o pistão (40) é mais lento, faz com que a depressão no cárter (30) se mantenha por mais tempo, permitindo uma admissão mais eficiente. Já nos motores dois tempos do estado da técnica, o pistão sobe de forma mais lenta e desce mais rápido, fazendo a depressão ocorrer de forma mais lenta e diminuindo o tempo da admissão, porque o pistão desce mais rápido depois do ponto morto superior, prejudicando a "respiração" do motor.
Conforme apresentado na figura 5B, o curso do pistão (40) na fase descendente (curso de expansão) é igual ao curso ascendente (curso de compressão), mas o ângulo de giro do virabrequim (60) é maior na fase descendente. Isto ocorre porque a linha paralela do PMI é mais afastada da linha paralela do PMS em relação à linha do pistão (40), fazendo com que o ângulo de giro do virabrequim (60) na fase descendente seja maior do que 180°, e o ângulo de giro do virabrequim (60) na fase ascendente seja menor do que 180°, sendo mantido o mesmo curso do pistão (40).
O aperfeiçoamento em motor dois tempos objeto da presente invenção pode ser aplicado em cilindros invertidos, ou seja, naqueles que apresentam janela de admissão na frente janela de escape na porção posterior do cilindro, sendo mantido o efeito válvula ainda que algumas vantagens da presente construção sejam perdidas.
Igualmente, em motores dois tempos onde a admissão é controlada pela saia do pistão, a construção proposta na presente invenção pode ser aplicada mediante ajuste entre a saia do pistão e a janela de admissão.
O aperfeiçoamento em motor dois tempos pode ser utilizado em conjunto com as válvulas tradicionais de escape.

Claims

REIVINDICAÇÕES:
1. APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR DOIS TEMPOS COM EFEITO VÁLVULA que compreende um cilindro (10) dotado de janelas de escape de gases (11 ) e de admissão de mistura ar- combustível (12), dito cilindro (10) dotado de um pistão (40) que funciona como uma válvula deslizante, com a região superior do cilindro (10) limitada inferiormente pelo pistão (40) sendo a câmara de combustão (20) e a região inferior limitada superiormente pelo pistão (40) sendo o cárter (30), que se comunica com o cilindro (10) através de um canal de transferência (13), dito pistão (40) acoplado inferiormente a uma biela (50) que se acopla em mancais móveis da manivela do virabrequim (60), caracterizado pelo fato do cilindro (10) ser deslocado para frente em relação ao sentido de rotação do virabrequim (60), com medida de afastamento do cilindro (10) em relação ao centro do virabrequim (60) igual ao raio da árvore da manivela, ficando a biela (50) disposta inclinada verticalmente, deslocando solidariamente o pistão (40) que passa a se deslocar forçado contra a parede da frente do cilindro (10), com o ponto morto inferior deslocado no plano horizontal do ponto morto superior em relação à linha de deslocamento do pistão (40).
2. APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR DOIS TEMPOS COM EFEITO VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de na fase de expansão a porção extrema da biela (50) se deslocar em direção à linha de curso do pistão (40) à medida que o pistão se aproxima da janela de escape (1 1 ), dito pistão (40) cujo deslocamento linear é menor para o mesmo ângulo de giro do virabrequim (60), onde a linha paralela do PMI é mais afastada da linha paralela do PMS em relação à linha do pistão (40), fazendo com que o ângulo de giro do virabrequim (60) seja maior do que 180°.
APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR DOIS TEMPOS COM EFEITO VÁLVULA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de na fase de compressão a biela (50) se deslocar ascendente solidária ao movimento do pistão (40) e concomitantemente se aproximando da linha de deslocamento do pistão (40), com o ângulo de giro do virabrequim (60) menor do que 180°.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110621856A (zh) * 2017-03-13 2019-12-27 增强能源效率企业有限公司 内燃发动机

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114033552A (zh) * 2020-12-21 2022-02-11 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 一种发动机
CN112983969A (zh) * 2021-03-13 2021-06-18 吕建伟 活塞悬停式高效发动机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9713065A (pt) * 1996-11-15 2000-04-11 Electrolux Ab Motor de combustão interna do tipo dois tempos de cárter limpante.
BR0016932A (pt) * 2000-01-14 2002-11-19 Electrolux Ab Motor de combustão interna de dois tempos
US20090165747A1 (en) * 2006-04-17 2009-07-02 Husgvarna Zenoah Co., Ltd Two-Stroke Engine
WO2012013715A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 E2F Di Esposti Federici Ettore Discharge valve assembly for two-stroke engine, provided with cooling, non-contacting seal and self-cleaning

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4719266B2 (ja) * 2008-12-05 2011-07-06 株式会社丸山製作所 ２サイクルエンジン

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9713065A (pt) * 1996-11-15 2000-04-11 Electrolux Ab Motor de combustão interna do tipo dois tempos de cárter limpante.
BR0016932A (pt) * 2000-01-14 2002-11-19 Electrolux Ab Motor de combustão interna de dois tempos
US20090165747A1 (en) * 2006-04-17 2009-07-02 Husgvarna Zenoah Co., Ltd Two-Stroke Engine
WO2012013715A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 E2F Di Esposti Federici Ettore Discharge valve assembly for two-stroke engine, provided with cooling, non-contacting seal and self-cleaning

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110621856A (zh) * 2017-03-13 2019-12-27 增强能源效率企业有限公司 内燃发动机

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