ITRM970797A1 - VARIABLE PRESSURE PUMPING AND TRANSFER SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

Description

“SISTEMA DI POMPAGGIO E TRAVASO A PRESSIONE VARIABILE PER MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA” "VARIABLE PRESSURE PUMPING AND TRANSFER SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES"

TESTO DELLA DESCRIZIONE. TEXT OF THE DESCRIPTION.

L’invenzione concerne un sistema di pompaggio e travaso a pressione variabile in grado di alimentare o sovralimentare motori a combustione interna funzionanti a due o quattro tempi a ciclo otto o a ciclo diesel. The invention relates to a variable pressure pumping and transfer system capable of powering or supercharging internal combustion engines operating at two or four times, eight cycle or diesel cycle.

Tale sistema è caratterizzato dal fatto che il moto dello stantuffo all’ interno del cilindro può consentire due fasi di aspirazione di fluidi dall’esterno, una nella parte superiore del cilindro ed una nella parte inferiore. This system is characterized by the fact that the motion of the plunger inside the cylinder can allow two phases of aspiration of fluids from the outside, one in the upper part of the cylinder and one in the lower part.

Il fluido presente nella parte inferiore del cilindro verrà compresso dal moto dello stantuffo e trasferito nella parte superiore, dove sommandosi al fluido lì presente aspirato dalla valvola in testa, realizzerà la sovralimentazione di quest’ultimo, questo nel caso di un motore funzionante a quattro tempi. The fluid present in the lower part of the cylinder will be compressed by the motion of the piston and transferred to the upper part, where adding to the fluid there aspirated by the overhead valve, it will supercharge the latter, this in the case of a four-stroke engine. .

Volendo realizzare la semplice alimentazione di un motore a due tempi, lo stantuffo aspirerà fluido solo dalla parte inferiore del cilindro e, dopo averlo compresso, lo trasferirà nella parte superiore. Wanting to carry out the simple feeding of a two-stroke engine, the plunger will suck fluid only from the lower part of the cylinder and, after having compressed it, will transfer it to the upper part.

La pressione di travaso del fluido dalla parte inferiore del cilindro a quella superiore, potrà essere regolata tramite una valvola che mette in comunicazione detto cilindro con un contenitore che aumentando il volume totale, determinerà una minore pressione di travaso. The transfer pressure of the fluid from the lower part of the cylinder to the upper one can be adjusted by means of a valve which puts said cylinder in communication with a container which, by increasing the total volume, will determine a lower transfer pressure.

E’ noto che nei motori a due tempi il lavaggio del cilindro, generalmente, è operato dal fluido compresso nel carter pompa dove sono alloggiati gli organi del manovellismo. Solitamente questi organi vengono lubrificati con alte percentuali di olio miscelato al fluido aspirato che poi dovrà essere bruciato nella fase di combustione, con notevoli emissioni inquinanti; inoltre gli organi del manovellismo debbono lavorare su costosi cuscinetti a sfere, a rulli o ad aghi. Il volume del carter pompa è fisso per cui non consente di variare la pressione di travaso a seconda delle necessità al variare dei giri del motore, non consentendo un ottimale rendimento dello stesso. It is known that in two-stroke engines the washing of the cylinder is generally operated by the fluid compressed in the pump casing where the crank mechanism parts are housed. Usually these parts are lubricated with high percentages of oil mixed with the sucked fluid which must then be burned in the combustion phase, with considerable polluting emissions; furthermore, the crank mechanism must work on expensive ball, roller or needle bearings. The volume of the pump casing is fixed so it does not allow the transfer pressure to be varied according to the needs as the engine revolutions vary, thus not allowing optimal performance of the same.

E’ altrettanto noto che nei motori a quattro tempi, per realizzare la sovralimentazione del cilindro, si ricorre a compressori esterni del tipo volumetrico o a turbina che oltre il costo elevato, hanno notevoli problemi di ingombro e di assorbimento di potenza. It is also known that in four-stroke engines, to achieve the cylinder supercharging, external compressors of the volumetric or turbine type are used which, in addition to the high cost, have considerable problems of space and power absorption.

Scopo della presente invenzione, è quello di risolvere completamente tutti gli. inconvenienti suddescritti con un particolare cilindro e stantuffo facente parte del motore stesso. The purpose of the present invention is to completely solve all. drawbacks described above with a particular cylinder and piston forming part of the engine itself.

Ulteriore scopo della presente invenzione, è quello di realizzare un sistema di pompaggio e travaso a pressione variabile, in grado di alimentare o sovralimentare motori a combustione interna a due o quattro tempi, aventi lo stesso identico basamento e manovellismo su bronzine, riducendo notevolmente i costi a pari prestazione. A further purpose of the present invention is to provide a variable pressure pumping and transfer system, capable of powering or supercharging two or four-stroke internal combustion engines, having the same identical crankcase and crank mechanism on bushings, considerably reducing costs. with the same performance.

L’invenzione è esposta dettagliatamente nel seguito, con l’aiuto di disegni che ne rappresentano alcuni tipi di esecuzione: The invention is detailed below, with the help of drawings that represent some types of execution:

la Fig. 1 rappresenta in sezione, cilindro e stantuffo, adatto per motori funzionanti a quattro tempi con testata plurivalvole o a due tempi con valvola di scarico in testa. Fig. 1 shows in section, cylinder and piston, suitable for four-stroke engines with multi-valve head or two-stroke engines with overhead exhaust valve.

La Fig. 2 rappresenta in sezione cilindro e stantuffo secondo una variante di funzionamento a due tempi, con luce di scarico nel cilindro e stantuffo con aletta copriluce; Fig. 2 is a cross-sectional view of the cylinder and piston according to a variant of two-stroke operation, with exhaust port in the cylinder and piston with light cover fin;

la Fig. 3 mostra in particolare l’aletta copriluce, presente sullo stantuffo per motori a due tempi con luce di scarico nel cilindro. Fig. 3 shows in particular the light cover flap, present on the piston for two-stroke engines with exhaust port in the cylinder.

Prima di iniziare la descrizione dei vari tipi di funzionamento, occorre effettuare una premessa in merito alPimmissione del combustibile. Infatti tale immissione potrà essere effettuata a mezzo di carburatori o per iniezione diretta o indiretta, sia nella parte superiore del cilindro che nella parte inferiore dello stesso. Per questo nel descrivere le varie fasi, si parlerà di movimenti di fluido, e tale fluido potrà essere aria o una miscela d’aria e di olio ovvero di aria, olio e combustibile in funzione della tipologia del combustibile utilizzato e delle caratteristiche di alimentazione che si intendono adottare. Before starting the description of the various types of operation, it is necessary to make a premise regarding the injection of fuel. In fact, this injection can be carried out by means of carburetors or by direct or indirect injection, both in the upper part of the cylinder and in the lower part of the same. For this reason, in describing the various phases, we will talk about fluid movements, and this fluid may be air or a mixture of air and oil or air, oil and fuel depending on the type of fuel used and the characteristics of the supply that are intended to be adopted.

La Fig. 1 rappresenta il sistema di alimentazione o sovralimentazione adatto a funzionare su motori a quattro tempi, comprendente un cilindro 1 del quale fa parte, un ulteriore cilindro 2 di minore diametro; uno stantuffo 3 realizzato in unico pezzo o composito, lavora internamente ad entrambi i cilindri su anelli elastici di tenuta superiore 4 ed inferiore 5. Fig. 1 represents the feeding or supercharging system suitable for operation on four-stroke engines, comprising a cylinder 1 of which a further cylinder 2 of smaller diameter is part; a piston 3 made in a single piece or composite, works inside both cylinders on upper 4 and lower 5 elastic sealing rings.

Il cilindro 1 presenta sulla parete interna, degli incavi 6 tali da consentire il passaggio di fluidi dalla parte inferiore alla parte superiore del cilindro stesso, quando lo stantuffo 3 è in prossimità del P.M.I. The cylinder 1 has recesses 6 on the internal wall such as to allow the passage of fluids from the lower part to the upper part of the cylinder itself, when the piston 3 is in proximity to the TDC.

Nella parte inferiore del cilindro 1 è presente una valvola 7 del tipo a senso unico, che consente l’entrata del fluido durante la corsa in salita dello stantuffo 3. Detto stantuffo è munito nella parte inferiore di mezzi di accoppiamento 8 ad una biella non mostrata in figura. In the lower part of the cylinder 1 there is a valve 7 of the one-way type, which allows the fluid to enter during the upward stroke of the piston 3. Said piston is equipped in the lower part with means for coupling 8 to a connecting rod not shown in the figure.

Detto cilindro 1 è inoltre collegato tramite una valvola 9 azionata elettricamente meccanicamente ad un contenitore 10 di un determinato volume e reso stagno. All’estremità superiore del cilindro 1 potrà essere posizionata una tradizionale testa con valvole di scarico e di aspirazione. Said cylinder 1 is also connected by means of a valve 9 electrically mechanically operated to a container 10 of a determined volume and made airtight. A traditional head with exhaust and intake valves can be positioned at the upper end of cylinder 1.

Di conseguenza il funzionamento dell’invenzione può essere così descritto: 1° tempo - ad un certo punto della corsa di espansione apre la valvola di scarico in testa e i gas combusti iniziano ad uscire dal cilindro. Continuando la discesa, in prossimità del P.M.I., lo stantuffo 3 scoprirà gli incavi 6 dai quali si immetterà nella parte superiore del cilindro 1, il fluido precedentemente compresso dallo stantuffo nella parte inferiore del cilindro stesso. Consequently, the operation of the invention can be described as follows: 1st time - at a certain point of the expansion stroke the exhaust valve in the head opens and the burnt gases begin to exit the cylinder. Continuing the descent, near the TDC, the piston 3 will uncover the recesses 6 from which the fluid previously compressed by the piston in the lower part of the cylinder will enter the upper part of the cylinder 1.

2° tempo - realizzato il travaso, lo stantuffo inizia la corsa di scarico verso il P.M.S. al termine della quale, avrà espulso dal cilindro i gas combusti assieme al fluido fresco precedentemente immesso, quindi chiude la valvola di scarico. Durante questa corsa lo stantuffo aspirerà fluido nella parte inferiore del cilindro. 2nd time - once the transfer has been completed, the plunger starts the discharge stroke towards the TDC. at the end of which, it will have expelled the burned gases from the cylinder together with the fresh fluid previously introduced, then closes the discharge valve. During this stroke the plunger will draw fluid into the lower part of the cylinder.

3° tempo - inizia la corsa di aspirazione e si apre la valvola in testa. Mentre lo stantuffo scende verso il P.M.I., il cilindro si riempie di fluido. In prossimità e comunque prima che lo stantuffo scopra gli incavi 6 , la valvola avrà chiuso; si scoprono gli incavi 6 ed il fluido compresso nella parte inferiore del cilindro ad una pressione variabile, determinata con l’apertura o la chiusura della valvola 9 in funzione dell’esigenza data dal numero di giri del motore, si immetterà nella parte superiore, sommandosi al fluido lì presente determinando la sovralimentazione del cilindro superiore. Risalendo (4° tempo) lo stantuffo copre gli incavi 6 e va a comprimere il fluido presente nel cilindro. Anche durante questa corsa avverrà una fase di aspirazione nella parte inferiore del cilindro. A fine corsa si accenderà la carica e inizierà di nuovo l’intero ciclo. 3rd time - the suction stroke begins and the overhead valve opens. As the plunger descends towards the P.M.I., the cylinder fills with fluid. In proximity and in any case before the plunger discovers the recesses 6, the valve will have closed; the recesses 6 are discovered and the fluid compressed in the lower part of the cylinder at a variable pressure, determined by the opening or closing of the valve 9 according to the need given by the number of revolutions of the engine, will enter the upper part, adding up to the fluid present there causing supercharging of the upper cylinder. Going up (4th time) the plunger covers the recesses 6 and compresses the fluid present in the cylinder. Also during this stroke an intake phase will take place in the lower part of the cylinder. At the end of the stroke the charge will turn on and the entire cycle will start again.

La Fig. 2 rappresenta il sistema adattato per funzionare su motori a due tempi e risulta strutturalmente uguale a quello della Fig. 1. Le uniche differenze sono: la luce di scarico 11 presente nella parte superiore del cilindro 1 ed una aletta 12 presente sullo stantuffo 3, meglio evidenziata in Fig. 3. Fig. 2 represents the system adapted to work on two-stroke engines and is structurally the same as that of Fig. 1. The only differences are: the exhaust port 11 present in the upper part of the cylinder 1 and a fin 12 present on the piston 3, better highlighted in Fig. 3.

Questa variante di funzionamento può essere così descritta: This variant of operation can be described as follows:

1° tempo - ESPANSIONE 1st half - EXPANSION

Lo stantuffo durante la discesa, scoprirà la luce di scarico ed i gas combusti inizieranno ad uscire. Scendendo più in basso, scoprirà gli incavi 6 ed il fluido precedentemente aspirato e compresso nella parte inferiore del cilindro, travaserà ad una pressione che potrà essere variabile, nella parte superiore iniziando il lavaggio; durante la risalita lo stantuffo coprirà gli incavi 6 e la luce di scarico 11, che verrà mantenuta coperta dall’aletta 12 presente sullo stantuffo, consentendo di aspirare fluido dalla valvola 7. Lo stantuffo termina la corsa di compressione e dopo l’accensione, inizierà un nuovo ciclo. The plunger, during the descent, will discover the exhaust port and the burnt gases will begin to come out. Going lower, he will discover the recesses 6 and the fluid previously sucked and compressed in the lower part of the cylinder, will transfer at a pressure that can be variable, in the upper part starting the washing; during the ascent the plunger will cover the recesses 6 and the discharge port 11, which will be kept covered by the fin 12 on the plunger, allowing fluid to be sucked from the valve 7. The plunger ends the compression stroke and after ignition, it will start a new cycle.

Claims (1)

RIVENDICAZIONI 1; sistema di pompaggio e travaso a pressione variabile per motori a combustione interna, caratterizzato dal fatto di comprendere un cilindro 1 che porta al suo interno inferiormente , un ulteriore cilindro 2 di minore diametro; - il complessivo costituito da due cilindri, può essere realizzato in un solo pezzo o per accoppiamento e può essere inferiormente collegato ad un basamento o , fame parte integrante; - superiormente detto complessivo potrà montale tradizionali testate con o senza valvole, a secondo dei tempi e della tipologia di funzionamento del motore; - uno stantuffo 3 è posto internamente a detti cilindri e presenta superiormente un cielo di forma discoidale, dotato di anelli elastici di tenuta, che lavorano su detto cilindro 1 ; detto cielo porta inferiormente uno stelo facente parte della sua struttura o accoppiabile, su detto stelo sono presenti anelli elastici di tenuta che lavorano su detto cilindro 2, alla sua estremità inferiore detto stelo porta mezzi idonei per essere collegato ad una biella facente parte di un manovellismo interno ad un basamento, una valvola 7 del tipo a senso unico è presente sul cilindro 1 e consente allo stantuffo 3 di aspirare dall’esterno, durante la sua corsa in salita, il fluido che andrà a riempire la parte inferiore del cilindro 1 al disotto dello stantuffo 3, il fluido aspirato sarà compresso da detto stantuffo durante la sua corsa in discesa; - detto cilindro 1 presenta al suo interno uno o più incavi 6 tali da consentire al fluido aspirato e compresso da detto stantuffo, nella parte inferiore del cilindro 1, di passare nella parte superiore del cilindro stesso al termine della corsa in discesa, ad una pressione variabile, allo scopo di alimentare un motore funzionante a due tempi con valvola di scarico in testa; - quando il motore è destinato a funzionare a quattro tempi, il fluido compresso a pressione variabile nella parte inferiore del cilindro 1 andrà a sommarsi al fluido aspirato nella parte superiore del cilindro stesso dalle valvole in testa, durante una corsa in discesa di detto stantuffo, determinando la sovralimentazione della parte superiore del cilindro 1. 2; sistema di pompaggio e travaso secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che a determinare la variabilità della pressione di travaso è un contenitore stagno di un determinato volume, collegato tramite una valvola a comando elettrico o meccanico al cilindro 1 al disotto dello stantuffo,, che consente di variare il volume di compressione inferiore; - analogamente si possono collegare in serie più valvole e contenitori per una maggiore gradualità di variazione della pressione di travaso, 3; sistema di pompaggio e travaso secondo la rivendicazione 1 e 2 caratterizzato dal fatto che detto cilindro 1 è provvisto nella sua parte superiore di una luce di scarico 11 per i gas prodotti dalla combustione di un motore funzionante a due tempi. 4; sistema di pompaggio e travaso secondo le rivendicazioni 1,2 e 3 caratterizzato dal fatto che detto stantuffo 3 è provvisto di una aletta 12 che può essere una porzione del classico mantello di dimensioni e forma idonea a mantenere chiusa detta luce di scarico 11 durante la corsa in salita dello stantuffo. 5; sistema di pompaggio e travaso secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 e 4 caratterizzato dal fatto che consente la realizzazione di motori funzionanti indifferentemente a due o quatro tempi, che utilizzano lo stesso basamento con manovellismo che può lavorare su bronzine. 6; sistema di pompaggio e travaso secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4 e 5 caratterizzato dal fatto che, il fluido compresso nella parte inferiore del cilindro 1 potrà essere trasferito nella parte superiore del cilindro stesso tramite tubi o canalizzazioni collegati ad una valvola in testa, sostituendo nella funzione detti incavi 6. CLAIMS 1; variable pressure pumping and transfer system for internal combustion engines, characterized in that it comprises a cylinder 1 which carries a further cylinder 2 of smaller diameter inside it; - the assembly consisting of two cylinders, can be made in a single piece or by coupling and can be connected at the bottom to a base or, as an integral part; - at the top, said assembly can be fitted with traditional heads with or without valves, according to the times and the type of operation of the engine; - a piston 3 is placed inside said cylinders and has a disk-shaped crown at the top, equipped with elastic sealing rings, which work on said cylinder 1; said crown carries at the bottom a rod which is part of its structure or can be coupled, on said rod there are elastic sealing rings which work on said cylinder 2, at its lower end said rod carries suitable means to be connected to a connecting rod which is part of a crank mechanism inside a base, a one-way valve 7 is present on the cylinder 1 and allows the piston 3 to suck from the outside, during its upward stroke, the fluid that will fill the lower part of the cylinder 1 below of the piston 3, the sucked fluid will be compressed by said piston during its downward stroke; - said cylinder 1 has inside one or more recesses 6 such as to allow the fluid sucked and compressed by said piston, in the lower part of the cylinder 1, to pass into the upper part of the cylinder itself at the end of the downward stroke, at a pressure variable, in order to power a two-stroke engine with an overhead exhaust valve; - when the engine is intended for four-stroke operation, the fluid compressed at variable pressure in the lower part of cylinder 1 will be added to the fluid sucked into the upper part of the cylinder by the overhead valves, during a downward stroke of said piston, causing supercharging of the upper part of cylinder 1. 2; pumping and transfer system according to claim 1 characterized in that the variability of the transfer pressure is determined by a watertight container of a given volume, connected by means of an electrically or mechanically controlled valve to the cylinder 1 underneath the piston, which allows to vary the lower compression volume; - similarly, several valves and containers can be connected in series for a greater gradual variation of the transfer pressure, 3; pumping and transfer system according to claims 1 and 2 characterized in that said cylinder 1 is provided in its upper part with an exhaust port 11 for the gases produced by the combustion of a two-stroke engine. 4; pumping and transfer system according to claims 1,2 and 3 characterized by the fact that said piston 3 is provided with a fin 12 which can be a portion of the classic shell of dimensions and shape suitable for keeping said discharge port 11 closed during the stroke rising of the plunger. 5; pumping and transfer system according to claims 1, 2, 3 and 4 characterized by the fact that it allows the construction of motors operating indifferently at two or four times, which use the same base with crank mechanism that can work on bushings. 6; pumping and transfer system according to claims 1, 2, 3, 4 and 5 characterized by the fact that the fluid compressed in the lower part of the cylinder 1 can be transferred to the upper part of the cylinder itself through pipes or channels connected to an overhead valve , replacing in the function said recesses 6.