W kwietniu 2006 roku w Świecie Motocykli ukazał się sześciostronicowy artykuł na temat naszego projektu silnika i motocykla. Była to pierwsza publikacja na ten temat, dzięki której uzyskaliśmy wiele cennych dla nas opinii czytelników.

Od tamtego czasu w prasie polskiej i zagranicznej pojawiło się kilka następnych artykułów. O naszym silniku i motocyklu napisano w magazynach (chronologicznie):

• "Świat Motocykli" (Polska, Kwiecieć 2006)
• "Automobilista" (Polska, Lipiec 2007)
• "Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie" (Polska, Listopad 2007)
• "Motorrad" (Niemcy, Kwiecień 2008)
• "Motor Magazine" (Holandia, Maj 2008)
• "AlltomMC" (Szwecja, Maj 2008)

Tekst artykułu ze Świata Motocykli wraz ze zdjęciami zamieszczamy poniżej i życzymy przyjemnej lektury.

Pozostałe artykuły do pobrania w kolumnie obok.

Nowy dwusuwowy silnik
Typ JJ2S

Od kilku lat lansowana jest przez wielkie koncerny teoria o kończącej się erze silników dwusuwowych.

Restrykcyjne normy emisji spalin, te istniejące i te, które mają wejść w życie w 2007 r., jeszcze bardziej podsycają atmosferę rozliczenia się z dwusuwem raz na zawsze. A mimo to wielu konstruktorów pracuje nad udoskonaleniem silników dwusuwowych, gdyż w dalszym ciągu są one bardzo wydajne, proste konstrukcyjnie i tanie w produkcji.

W 1859 r. Francuz Étienne Lenoir opatentował pierwszy silnik dwusuwowy, który udoskonalił pózniej Anglik Dugald Clerk. Jednak dopiero dwucylindrowa konstrukcja silnika Heinricha Söhnleina wykorzystująca szczelną skrzynię korbową jako pompę ładujacą stała się wzorem dla współczesnych silników dwusuwowych. Przez niespełna 150 lat stworzono bardzo wiele różnorodnych konstrukcji silników o obiegu dwusuwowym. Można stwierdzić, że w tym czasie opanowały one dwa skrajne światy – wielkich siłowni okrętowych i krańcowo odmiennych, małych i miniaturowych silników stosowanych w popularnych samochodach, motocyklach, urządzeniach przenośnych i modelarstwie.

Najwiekszym i najbardziej wymagającym poligonem doświadczalnym silników dwusuwowych stały się wyścigi motocyklowe Grand Prix. Walka między dwu i czterosuwem zakończyła się całkowitą dominacją dwusuwu w końcu XX w. Zeby przełamać tę hegemonię, stworzono klasę MotoGP regulaminowo faworyzującą silniki czterosuwowe mogące mieć dwa razy wiekszą pojemność skokową od istniejącej dwusuwowej konkurencji osiagającej wydajność 400 KM z litra pojemności. Jednak mimo takiej sprawności nie udało się konstruktorom stworzyć silnika, który pod względem czystości spalin mógłby dorównać czterosuwowej konkurencji. Winę za to ponosi skrzynia korbowa. Zawiera ona cały układ korbowy wymagający stałego smarowania i jednocześnie służy do wstępnego sprężania zasysanej mieszanki paliwowo - powietrznej. Najprostszym rozwiązaniem było i jest w dalszym ciągu dodawanie oleju do paliwa. Stosowane oddzielne układy smarowania precyzyjnie podające olej do łożysk wału korbowego, korbowodu i na gładź cylindra prowadziły jedynie do zmniejszenia, ale nie wyeliminowania spalania oleju.

Silnik zaprojektowany został tak, aby całkowicie odseparowac przestrzen słuzaca procesowi wymiany mieszanki paliwowo- powietrznej od kontaktu z olejem smarujacym poszczególne czesci i zespoły. Dzieki temu wyeliminowana została podstawowa wada silnika dwusuwowego, jaka jest spalanie oleju zawartego w mieszance paliwowo-powietrznej. W silniku tym mozna konstrukcyjnie dobierac dowolna pojemnosc komory wstepnego sprezania, co zasadniczo wpływa na uzyskanie lepszego przepłukiwania i napełniania cylindra swieza mieszanka. Skrócenie dróg przepływu mieszanki paliwowo-powietrznej w całym procesie wymiany ładunku, dodatkowo poprawia sprawnosc silnika. Stała sie równiez mozliwa budowa silników dwusuwowych wielocylindrowych o dowolnej ich konfiguracji. Rozwiazanie to ma na celu uzyskanie sprawnego, pozbawionego dotychczasowych wad dwusuwowego silnika tłokowego. Silnika, którego koszty wytwarzania w dalszym ciagu byłyby nizsze od kosztów wytwarzania tłokowych silników o obiegu czterosuwowym zawierajacych w swojej konstrukcji drogie elementy, jakimi sa rozrzad zaworowy i jego naped.

Na poszczególnych rysunkach przedstawione sa poszczególne fazy obiegu i opisane podzespoły silnika.

6 lutego br. w Kwidzynie został uruchomiony pierwszy prototyp takiego silnika. Prototyp zbudowany został dzieki wielkiej zyczliwosci i zaangazowaniu inz. Andrzeja Rachwała, specjalisty w dziedzinie rekordowych miniaturowych silników dwusuwowych, jego przyjaciół modelarzy oraz Jana Czupały kolekcjonera i miłosnika polskich silników modelarskich, i Ryszarda Czeszejki-Sochackiego, który w swojej firmie wykonał nieodpłatnie kilka niezbednych elementów do prototypu. Baza do prototypu stał sie modelarski silnik firmy MVVS o pojemnosci skokowej 6,5 ccm, z którego wykorzystano karter, wał korbowy i korbowód. Nowy cylinder i głowice wykonano z aluminium, zas tłok z brazu, na którego powierzchnie zewnetrzna i wewnetrzna nałozono chrom techniczny. Membrana zaworu podcisnieniowego została wykonana z kevlaru. Obecnie prototyp pracuje z wielozakresowym gaznikiem firmy HPI. W silniku zastosowany został typowy zapłon z wykorzystaniem swiecy zarowej i smarowanie rozbryzgowe układu korbowego.

Do tej pory silnik, pracujac na metanolowym paliwie modelarskim, uzyskał maksymalnie 7000 obr/min. Praca silnika jest stabilna i równomierna, bez tendencji do zacierania sie lub przegrzewania. Prototyp całkowicie potwierdził załozenia teoretyczne, dajac jednoczesnie potezna dawke doswiadczen do dalszych prac projektowych. Dzieki komorze wstepnego sprezania i zastosowaniu metalowej membrany w zaworze dolotowym dzwiek pracy prototypu do złudzenia przypomina desmodromiczne Ducati.

Obecnie grupa JJS Design z Kwidzyna prowadzi prace projektowe idace w trzech kierunkach. Pierwszy z nich to opracowanie i wdrozenie do produkcji modelarskiego silnika V8 o poj. skokowej 87 ccm, który skierowany bedzie do zastosowania w modelach samochodów wyscigowych Nascar w skali 1:4. Drugim zadaniem, które sobie postawilismy, jest stworzenie prostego silnika uzytkowego o poj. skokowej 25 i 50 ccm do zastosowania w małych pojazdach jednosladowych, napedach paralotni i duzych modeli lotniczych. Silniki beda projektowane jako jednocylindrowe i czterocylindrowe. Dwucylindrowe jednostki (2 x 25 ccm), w układzie V chcemy zaprezentowac w nowych motorowerach. Trzecim, priorytetowym zadaniem jest stworzenie szosowego motocykla z czterocylindrowym silnikiem krzyzowym o poj. 500 ccm, który przy nieskrepowanej niczym mysli konstrukcyjnowzorniczej, bardzo nowoczesnej technologii wytwarzania, poprzez prostote rozwiazan, bardzo mocna konstrukcje i nowatorski niebanalny design mógłby stac sie ciekawa alternatywa dla wielu motocyklistów.

W tym miejscu chciałbym wspomniec mojego ojca Tadeusza, który wiele lat temu, zapoznajac sie z moim pomysłem silnika, wskazał jako idealny dla jego konstrukcji i własciwosci hipocykloidalny układ korbowy wynaleziony przez A.J. Bakera, w którym „oba tłoki, kazdej wzajemnie przeciwległej pary cylindrów, umocowane sa na koncach jednego podwójnego jarzma. Oba podwójne jarzma, ustawione wzajemnie do siebie pod katem prostym, biegna na jednym wspólnym, lecz podwójnym mimosrodzie, który osadzony jest na pojedynczym czopie korbowym zwykłego wału korbowego. Skok czopa wynosi tylko połowe skoku tłoka, którego pozostała połowe przejmuja na siebie i wykonuja mimosrody. Dzieki małemu promieniowi wykorbienia wał korbowy staje sie bardzo zwarty i sztywny. Podkreslic nalezy, ze para mimosrodów kompensuje siły jednej pary cylindrów w stosunku do pary drugiej, a zatem w konsekwencji maleja wraz ze wzrostem obrotów obciazenia czopa korbowego. Stwierdzic zatem mozna, ze silnik ten szczególnie nadaje sie do pracy przy bardzo wysokich obrotach” (cytat z artykułu pt. „Czterocylindrowy silnik Crossa, typ Abingdon” opublikowanego w pismie „Technika Motoryzacyjna” na podstawie czasopisma szwajcarskiego „Automobill Revue” nr 16/75 r.).

Projektowany obecnie prototyp silnika ma byc zasilany czterema gaznikami współpracujacymi z czterema zaworami podcisnieniowymi. Komory wstepnego sprezania bedzie miała objetosc blisko 1,4 razy wieksza od pojemnosci skokowej cylindra, tak aby pokryc straty wynikajace z istnienia kanałów przelotowych i przestrzeni, w której osadzony jest zawór membranowy. Beda zastosowane wydechowe rury rezonansowe. Wał korbowy i mimosrody ułozyskowane zostana na łozyskach slizgowych. Przewiduje sie układ smarowania z sucha skrzynia korbowa, osobnym zbiornikiem i chłodnica oleju. Chłodzenie silnika zapewnia ciecz i olej, który bedzie wtłaczany osobnymi kanałami w specjalna szczeline miedzy jarzma a komory spalania umieszczone w tłokach. Nie do pominiecia jest równiez fakt intensywnego chłodzenia prawie całego płaszcza tłoka przez cyklicznie zasysana z duza szybkoscia do komory wstepnego sprezania mieszanke paliwowo-powietrzna. Duze znaczenie dla sprawnosci silnika bedzie miało umieszczenie swiec zapłonowych w centrach półkul ukształtowanych przez komory spalania umieszczone w poruszajacych sie tłokach. Jest to idealne rozwiazanie, które umozliwia stosowanie wyzszych stopni sprezania i eliminuje spalanie stukowe, dajac jednoczesnie równomierny rozkład temperatur na denku i płaszczu tłoka.

Zakłada sie, ze silnik pracował bedzie przy maksymalnie 6 tys. obrotów, co wpłynie bardzo korzystnie na jego trwałosc i niezawodnosc. W tym silniku na jeden obrót wału korbowego przypadac beda cztery takty pracy – dla porównania czterocylindrowy silnik czterosuwowy musiałby pracowac przy 12 tys. obrotach, aby w tym samym czasie uzyskac te sama liczbe cykli pracy, lub przy takich samych obrotach musiałby miec osiem cylindrów. Kolejnosc cykli pracy to po prostu 1-2-3-4. Sadze, ze silnik uzyska potezny moment obrotowy jak na pojemnosc 500 ccm, a przy tym duza równomiernosc pracy. Opisywany silnik czterocylindrowy składa sie z zaledwie czterech poruszajacych sie czesci: dwóch jarzm z tłokami, posredniego mimosrodu i wału korbowego.

Wykonania prototypu podjał sie bezpłatnie pan Ryszard Czeszejko-Sochacki, własciciel firmy Cesmex z Gniewskiego Pola dysponujacy najnowszej generacji obrabiarkami CNC. Dzieki uprzejmosci firmy Bibus Menos sp. z o.o. niektóre elementy silnika zostana zrobione jako odlewy w formach wykonanych najnowoczesniejsza metoda komputerowego druku 3D. Na Miedzynarodowej Konferencji KONES 2003 po prezentacji koncepcji mojego silnika przedstawiciele Politechniki Czestochowskiej podjeli sie nieodpłatnych, pełnych badan. Docelowy silnik ma róznic sie znacznie od prototypu głównie z powodu planowanego uzycia kompletnie innego osprzetu i zastosowania wtrysku paliwa.

Odrebnym tematem jest projekt motocykla napedzanego dwusuwowym czterocylindrowym silnikiem w układzie krzyzowym. Przyjeta została koncepcja motocykla szosowego z silnikiem umieszczonym w płaszczyznie symetrii motocykla, wykorzystanym jako element nosny współdziałajacy ze szczatkowa rama wykonana z rur stalowych. Konstrukcja całego motocykla ma byc maksymalnie uproszczona i modułowa.

Jezeli chodzi o design, prezentujemy te jego elementy, które obrazuja kierunek naszego działania, nie zas ostateczny jego wyglad. Ten stanowi nasza słodka tajemnice. Nie swieci garnki lepia, a zalewowi miernoty, brzydoty i nijakosci mozna sie jednak przeciwstawic. Sadze, ze jest wielu nieprzecietnych ludzi, którzy beda mieli ochote właczyc sie do interesu, jakim jest produkcja dwusuwowych silników spełniajacych normy czystosci spalin i nietuzinkowych, nowatorskich i dobrych motocykli. Zapraszamy ich na nasza strone internetowa, gdzie znajda wszystkie dane adresowe i aktualne informacje dotyczace postepu prac projektowych i realizacyjnych prowadzonych przez grupe JJS Design.

Przedstawione w artykule rozwiazania sa trescia patentu Jedrzeja Jacka Synakiewicza, nr P 350598 zgłoszonego 9 wrzesnia 2001 r. w Urzedzie Patentowym RP. Publikacja zgłoszenia ukazała sie w 2003 r. w numerze 10 Biuletynu Urzedu Patentowego pt. „Tłokowy, spalinowy silnik dwusuwowy”.

Tekst:
J. Jacek Synakiewicz

Zdjęcia:
Tadeusz Synakiewicz

Wizualizacje komputerowe:
Tomasz Krawczyński