RU2158832C2 - Two-stroke internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed two-stroke engine has at least one cylinder accommodating a piston mechanically coupled with crankshaft, cylinder head with fuel nozzle, combustion chambers with through ports whose central angle is equal to π divided onto number of combustion chambers arranged in rotating member installed in cylinder head and mechanically coupled with crankshaft with possibility of periodically placing cylinder in communication through bypass port, with fuel nozzle and ignition place displaced relative to fuel nozzle in direction of movement of rotating member through distance exceeding the length of through port. Furnaces of combustion chambers found in rotating member are arranged in air jackets made on periphery of rotating member, with port span angle β, within (2α-γ)>β>γ, where α is central angle, γ is furnace through port angle, and β is furnace jacket port span angle. Oil cavity with inlet and outlet channels is found in rotating member with combustion chambers. EFFECT: enlarged operating capabilities of engine. 2 cl

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to engine building, in particular to two-stroke internal combustion engines.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, наиболее близкий по совокупности признаков к заявленному устройству, который содержит, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем и кинематически связанным с коленчатым валом поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, камеры сгорания с проходными окнами, выполненными с центральным углом, равным по величине числу "π", деленному на количество камер сгорания, расположенных во вращающемся элементе, размещенном в головке цилиндра и кинематически связанном с коленчатым валом, и с возможностью периодического сообщения цилиндра через перепускное окно, топливной форсункой и местом зажигания, смещенных относительно топливной форсунки по направлению движения вращающегося элемента на расстояние, превышающее длину проходного окна (Патенты России NN 1773280, 1838643 F 02 B 19/02, 75/12, 1992 г.). Known two-stroke internal combustion engine, the closest in combination of features to the claimed device, which contains at least one cylinder with a piston placed in it and kinematically connected with the crankshaft, a cylinder head with a fuel nozzle installed in it, a combustion chamber with passage windows made with a central angle equal to the number "π" divided by the number of combustion chambers located in a rotating element located in the cylinder head and kinematically connected with a crankshaft, and with the possibility of periodic communication of the cylinder through the bypass window, with a fuel nozzle and a place of ignition displaced relative to the fuel nozzle in the direction of movement of the rotating element by a distance exceeding the length of the passage window (Russian Patents NN 1773280, 1838643 F 02 B 19/02, 75/12, 1992).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве ограничены функциональные возможности, т.к. при использовании высоких давлений в камере сгорания возможна существенная утечка топливной смеси через уплотнения. The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known device include the fact that the known device has limited functionality, because when using high pressures in the combustion chamber, a substantial leakage of the fuel mixture through the seals is possible.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Задачей изобретения является создание устройства с высокими мощностными и экономическими характеристиками. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет того, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем и кинематически связанным с коленчатым валом поршнем, головку цилиндра с установленной в ней топливной форсункой, камеры сгорания с проходными окнами, выполненными с центральным углом, равным по величине числу π, деленному на количество камер сгорания, расположенных во вращающемся элементе, размещенном в головке цилиндра и кинематически связанном с коленчатым валом, и с возможностью периодического сообщения цилиндра через пропускное окно, топливной форсункой и местом зажигания, смещенных относительно топливной форсунки по направлению движения вращающегося элемента на расстояние, превышающее длину проходного окна, топки камер сгорания, расположенные во вращающемся элементе, размещены в воздушных рубашках, выполненных на периферии вращающегося элемента, с углом пролета окна, находящегося в пределах:
(2α-γ)>β>γ,
где α - центральный угол;
γ - угол проходного окна топки;
β - угол пролета окна рубашки топки,
во вращающемся элементе с камерами сгорания размещена масляная пазуха с подводными и отводными каналами.The objective of the invention is to provide a device with high power and economic characteristics. The technical result is the expansion of the functionality of the device. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved due to the fact that in a two-stroke internal combustion engine containing at least one cylinder with a piston placed in it and kinematically connected with the crankshaft, a cylinder head with a fuel nozzle installed in it, a combustion chamber with through windows made with a central angle equal to the number π divided by the number of combustion chambers located in a rotating element located in the cylinder head and kinematically with associated with the crankshaft, and with the possibility of periodic communication of the cylinder through the access window, with a fuel nozzle and a place of ignition displaced relative to the fuel nozzle in the direction of movement of the rotating element by a distance exceeding the length of the passage window, the combustion chamber furnaces located in the rotating element are placed in air shirts made on the periphery of the rotating element, with an angle of flight of a window located within:
(2α-γ)>β> γ,
where α is the central angle;
γ is the angle of the passage window of the furnace;
β is the angle of flight of the window of the shirt of the furnace,
in the rotating element with combustion chambers there is an oil sinus with underwater and bypass channels.

При исследовании отличительных признаков описываемого изобретения не выявлено каких-либо аналогичных известных решений. In the study of the distinguishing features of the described invention did not reveal any similar known solutions.

На чертежах представлено:
на фиг. 1 - чертеж правой части продольного сечения двигателя; на фиг. 2 - чертеж левой части сечения двигателя; на фиг. 3 - сечение по А-А; на фиг. 4 - сечение по Б-Б; на фиг. 5 - сечение по С-С; на фиг. 6 - фрагмент - I чертежа фиг. 4.The drawings show:
in FIG. 1 is a drawing of the right side of a longitudinal section of an engine; in FIG. 2 is a drawing of the left side of the engine section; in FIG. 3 - section along aa; in FIG. 4 - section on BB; in FIG. 5 - section on CC; in FIG. 6 - fragment - I of the drawing of FIG. 4.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, в следующем: заявляемый двигатель содержит сдвоенные цилиндры 1 и 2 /см.фиг. 1 и 2/, размещенные в блоке цилиндров 3 и несущие рабочие поршни 4, головку цилиндров 5, в которой помещены вращающиеся элементы 6 в виде барабанов (далее - просто барабан), расположенных на валу 7, в барабане 6 выполнены полости топок 8 и воздушных рубашек 9, составляющих объем камер сгорания, включая сюда полость надпоршневого пространства 10, выполненную в виде воздушной пазухи (далее - пазуха 10), объем камер сгорания в барабане 6 уплотнен кольцами 11 от внешней среды и шиберными уплотнениями 12 между соседними камерами, оболочка топок 8 может быть изготовлена в виде корыта 13 из тугоплавких материалов с малой теплопроводностью, благодаря невозможности перегрева стенок топки 8, в барабане 6 также расположена масляная пазуха 14 с подводящими каналами 15 и отводящими каналами 16, в месте впрыска топлива установлена топливная форсунка 17, а в месте зажигания свеча 18, газораспределение производится от нагнетательного компрессора 19 через продувочное окно 20 и наддувочный канал 21 с клапаном 22, приводимым в действие кулачком 23, сборка клапана 22 производится через шахту 24, заглушенную пробкой 25, компрессор 19 работает от выхлопных газов, поступающих к нему по выхлопному устройству 26, барабаны 6 устанавливаются в головке блока цилиндров 5 между подшипниковыми опорами 27 и 28, вал 7 приводится в движение через цепную передачу 29 с передаточным числом, равным "3", от коленчатого вала 30, на котором размещены шатуны 31, охлаждение блока 3 производится водяной рубашкой 32 и головкой 5 водяной рубашкой 33. Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result is as follows: the inventive engine contains twin cylinders 1 and 2 / cm. FIG. 1 and 2 /, located in the cylinder block 3 and bearing working pistons 4, the cylinder head 5, in which the rotating elements 6 are placed in the form of drums (hereinafter simply referred to as the drum) located on the shaft 7, cavities of the furnaces 8 and air are made in the drum 6 shirts 9, constituting the volume of the combustion chambers, including here the cavity of the over-piston space 10, made in the form of an air sinus (hereinafter referred to as the sinus 10), the volume of the combustion chambers in the drum 6 is sealed with rings 11 from the external environment and the gate seals 12 between adjacent chambers, the shell of the furnaces 8 maybe out it is captured in the form of a trough 13 from refractory materials with low thermal conductivity, due to the impossibility of overheating the walls of the furnace 8, in the drum 6 there is also an oil sinus 14 with supply channels 15 and exhaust channels 16, a fuel nozzle 17 is installed at the fuel injection site, and a candle is placed at the ignition site 18, gas distribution is made from the discharge compressor 19 through the purge window 20 and the charge channel 21 with the valve 22 actuated by the cam 23, the valve 22 is assembled through the shaft 24, drowned by the plug 25, comp the spring 19 is powered by exhaust gases coming to it through the exhaust device 26, the drums 6 are installed in the cylinder head 5 between the bearing supports 27 and 28, the shaft 7 is driven through a chain gear 29 with a gear ratio of "3" from the crankshaft the shaft 30, on which the connecting rods 31 are placed, the cooling of the block 3 is carried out with a water jacket 32 and the head 5 with a water jacket 33.

Работа двухтактного двигателя по известной классической схеме, а также такой известный элемент работы, как впрыск топлива в сжатый воздушный заряд, находящийся в объеме топки 8, далее, смесеобразование, во время перемещения заряда от места действия форсунки 17 в место зажигания от свечи 18, работа рассматриваемого двигателя (фиг. 1 и 2) имеет свои особенности. The operation of a two-stroke engine according to the well-known classical scheme, as well as such a well-known element of work as fuel injection into a compressed air charge located in the volume of the furnace 8, then, mixture formation during the movement of the charge from the place of action of the nozzle 17 to the place of ignition from the candle 18, work engine under consideration (Fig. 1 and 2) has its own characteristics.

Главной особенностью является трехступенчатое построение сжатия воздушного заряда, позволяющее достичь величины значений степеней сжатия в бензиновых двигателях, равных дизельным. В этом случае в камере сгорания образуются три отдельных объема с различной степенью плотности воздушного заряда: низкого, в объеме топки 8; среднего, в объеме рубашки 9; высокого, в пазухе 10 - во время наполнения свежим зарядом, продувке камер сгораний содействуют центробежные силы, образующиеся в барабане 6. Величины плотностей в названных объемах рассчитываются и назначаются конструктивно - размером проходных окон, на чертеже фиг. 6 проходным окном топки 8 - углом γ, проходным окном рубашки 9 - углом β, их расположение относительно центрального угла α определяется величинами углов β₁ и β₂, γ₁ и γ₂, проходным углом пазухи 10 - размером η, зависящим от центрального угла α, но также может изменяться по конструктивным соображениям, например, для регулировки изменения опережений или задержки воссоединения объемов камеры сгорания. В правильной работе двигателя большое значение имеет соотношение объема топки 8 к суммарному объему рубашки 9 и пазухи 10, величина полости топки 8 определяется величиной воздушного заряда на режиме "малого газа". Увеличение оборотов производится простым изменением цикловой подачи топлива с наличием автоматической регулировки подачи количества воздуха под количество топлива.The main feature is a three-stage construction of compression of the air charge, which allows to achieve values of the degree of compression in gasoline engines equal to diesel. In this case, three separate volumes with a different degree of air charge density are formed in the combustion chamber: low, in the volume of the furnace 8; medium, in the volume of the shirt 9; high, in the bosom 10 - during the filling with a fresh charge, the combustion chambers are purged by the centrifugal forces generated in the drum 6. The densities in these volumes are calculated and assigned structurally - the size of the passage windows, in the drawing of FIG. 6 through the furnace insert window 8 — angle γ, through-jacket window 9 — angle β, their location relative to the central angle α is determined by the angles β ₁ and β ₂ , γ ₁ and γ ₂ , the sinus passage angle 10 — by size η depending on the central angle α, but can also be changed for design reasons, for example, to adjust the change in lead or delay the reunion of the volumes of the combustion chamber. In the proper operation of the engine, the ratio of the volume of the furnace 8 to the total volume of the jacket 9 and sinus 10 is of great importance, the size of the cavity of the furnace 8 is determined by the amount of air charge in the "low gas" mode. The increase in speed is made by simply changing the cyclic fuel supply with the presence of automatic adjustment of the air supply to the amount of fuel.

Claims (2)

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с размещенным в нем и кинематически связанным с коленчатым валом поршнем, головку цилиндра с установленной в нем топливной форсункой, камеры сгорания с проходными окнами, выполненными с центральным углом, равным по величине числу π, деленному на количество камер сгорания, расположенных во вращающемся элементе, размещенном в головке цилиндра и кинематически связанном с коленчатом валом, и с возможностью периодического сообщения цилиндра через перепускное окно, топливной форсункой и местом зажигания, смещенных относительно топливной форсунки по направлению движения вращающегося элемента на расстояние, превышающее длину проходного окна, отличающийся тем, что топки камер сгорания, расположенные во вращающемся элементе, размещены в воздушных рубашках, выполненных на периферии вращающегося элемента, с углом пролета окна β, находящегося в пределах
(2α-γ)>β>γ,
где α - центральный угол;
γ - угол проходного окна топки;
β - угол пролета окна рубашки топки.1. A two-stroke internal combustion engine comprising at least one cylinder with a piston placed therein and kinematically connected with the crankshaft, a cylinder head with a fuel nozzle installed therein, a combustion chamber with passage windows made with a central angle equal in magnitude the number π divided by the number of combustion chambers located in a rotating element located in the cylinder head and kinematically connected with the crankshaft, and with the possibility of periodic communication of the cylinder through the stand window, the fuel nozzle and the ignition point, offset relative to the fuel nozzle in the direction of movement of the rotating element by a distance exceeding the length of the passage window, characterized in that the combustion chamber chambers located in the rotating element are placed in air jackets made on the periphery of the rotating element, with a window angle β within
(2α-γ)>β> γ,
where α is the central angle;
γ is the angle of the passage window of the furnace;
β is the angle of flight of the window of the furnace shirt. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что во вращающемся элементе с камерами сгорания размещена масляная пазуха с подводными и отводными каналами. 2. The engine according to claim 1, characterized in that in the rotating element with combustion chambers there is an oil sinus with underwater and bypass channels.

Images