RU2820915C1 - Window gas distribution mechanism - Google Patents

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention relates to two-stroke internal combustion engines (ICE). Proposed window gas-distributing mechanism is intended for intake of fuel-air mixture into two-stroke ICE cylinder and discharge of exhaust gases from it, is made in the form of cylinder containing: inlet 3 and outlet 13 openings, upper 7 and lower 6 bypass openings of bypass channel 8 and cover 14 of bypass channel with L-shaped channel 8. Upper openings 7 are located above outlet opening 13 and are shifted along the cylinder circumference relative to lower openings 6 by the width of bypass channel 8. On piston 2 in the upper and lower parts there are compression rings 18, under upper compression ring 18 there are horizontal bypass openings 5, slightly below which, perpendicular to them, there are vertical slots 4. For easy starting of ICE on kerosene, in addition to spark plug, glow plug is provided.

EFFECT: gas distribution mechanism will make it possible to increase ICE efficiency, as well as create conditions for operation on different types of fuel (gasoline, kerosene), as well as increase ICE reliability and reduce CO₂ emission into atmosphere.

1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to the field of engine building, in particular to two-stroke internal combustion engines (ICE).

В оконном газораспределительном механизме двухтактных ДВС органами газораспределения служат поршень и окна цилиндра, механизм предназначен для впуска в цилиндр двигателя топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов, выполнен в виде цилиндра содержащего: впускное, выпускное, верхние и нижние перепускные окна, причем, верхние окна расположены выше выпускных окон и смещены по окружности цилиндра относительно нижних окон на ширину перепускного канала, а так же поршня на котором в верхней и нижней частях установлены компрессионные кольца, под верхним компрессионным кольцом расположены горизонтальные перепускные окна, чуть ниже которых, перпендикулярно к ним, выполнены небольшие вертикальные прорези, либо несколько отверстий диаметром 0,8 мм.In the window gas distribution mechanism of two-stroke internal combustion engines, the gas distribution organs are the piston and the cylinder windows, the mechanism is designed to admit the fuel-air mixture into the engine cylinder and exhaust exhaust gases from it, made in the form of a cylinder containing: intake, exhaust, upper and lower bypass windows, moreover, the upper windows are located above the exhaust windows and are offset along the circumference of the cylinder relative to the lower windows by the width of the bypass channel, as well as the piston on which compression rings are installed in the upper and lower parts; under the upper compression ring there are horizontal bypass windows, just below which, perpendicular to them , small vertical slots or several holes with a diameter of 0.8 mm are made.

Изобретение обеспечивает устойчивую и надежную работу ДВС на различных видах топлива (бензин, керосин), обеспечивает легкий запуск двигателя, снижает выброс СО2 в атмосферу, позволяет любой двухтактный двигатель переделать в надежный, экономичный разнотопливный ДВС путем замены цилиндра и поршня.The invention ensures stable and reliable operation of internal combustion engines on various types of fuel (gasoline, kerosene), ensures easy engine starting, reduces CO2 emissions into the atmosphere, and allows any two-stroke engine to be converted into a reliable, economical multi-fuel internal combustion engine by replacing the cylinder and piston.

За прототип оконного (бесклапанного) газораспределительного механизма двухтактного двигателя взят оконный механизм ДВС по патенту Российской Федерации RU 2638694 7F02 В 75/26 от 15.12.2017 г.The prototype of the window (valveless) gas distribution mechanism of a two-stroke engine is taken from the window mechanism of an internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation RU 2638694 7F02 B 75/26 dated December 15, 2017.

Признаки, характеризующие оконный газораспределительный механизм прототипа:Signs characterizing the window gas distribution mechanism of the prototype:

1* - цилиндр, содержащий:1* - cylinder containing:

1*а - впускное окно1*a - inlet window

1*б - выпускное окно1*b - outlet window

1*в - верхние и нижние перепускные окна1*в - upper and lower bypass windows

1*г - верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна1*g - upper bypass windows are located above the outlet window

1*д - перепускные каналы1*d - bypass channels

2* - поршень, содержащий:2* - piston containing:

2*а - горизонтальные перепускные окна в верхней части поршня2*a - horizontal bypass windows in the upper part of the piston

2*б - поршневое компрессионное кольцо возле головки поршня.2*b - piston compression ring near the piston head.

Принятый за прототип механизм газораспределения обладает следующими недостатками: потери отраженной от головки ДВС топливно-воздушной смеси в момент ее переброски из картера двигателя в верхнюю часть цилиндра, а также невысокая температура и небольшое давление сжатой под юбкой поршня рабочей смеси.The gas distribution mechanism adopted as a prototype has the following disadvantages: loss of the fuel-air mixture reflected from the ICE head at the time of its transfer from the engine crankcase to the upper part of the cylinder, as well as low temperature and low pressure of the working mixture compressed under the piston skirt.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т.е. создание такого механизма газораспределения, который позволит избежать потерь топливно-воздушной смеси при ее переброске из картера в верхнюю часть цилиндра, тем самым повысить КПД двигателя, а так же создать условия для работы на разных видах топлива (бензин, керосин), а так же повысить надежность ДВС и снизить выброс СО₂ в атмосферу.The purpose of the invention is to eliminate the above disadvantages, i.e. creating a gas distribution mechanism that will avoid losses of the fuel-air mixture when transferring it from the crankcase to the upper part of the cylinder, thereby increasing engine efficiency, as well as creating conditions for working on different types of fuel (gasoline, kerosene), as well as increasing reliability of the internal combustion engine and reduce CO ₂ emissions into the atmosphere.

Эта цель достигается тем, что в двухтактном ДВС с любым типом возвратно-поступательного механизма (аксиальным либо кривошипно-шатунный механизм) изменяется конструкция газораспределения прототипа следующим образом:This goal is achieved by the fact that in a two-stroke internal combustion engine with any type of reciprocating mechanism (axial or crank mechanism), the prototype gas distribution design is changed as follows:

а) верхние окна перепускных каналов в цилиндрах двигателя, расположенные выше выпускных окон, смещаются в бок цилиндра относительно нижних окон на ширину перепускного канала;a) the upper windows of the bypass channels in the engine cylinders, located above the exhaust windows, are shifted to the side of the cylinder relative to the lower windows by the width of the bypass channel;

б) на поршне, помимо верхнего кольца, в нижней части юбки, устанавливается компрессионное кольцо, чуть ниже горизонтальных перепускных окон в поршне, перпендикулярно к ним, выполняются небольшие прорези шириной 0,5-0,8 мм, либо ряд небольших отверстий диаметром 0,8 мм. Размеры прорезей будут зависеть от рабочего объема ДВС.b) on the piston, in addition to the upper ring, in the lower part of the skirt, a compression ring is installed, just below the horizontal bypass windows in the piston, perpendicular to them, small slots with a width of 0.5-0.8 mm, or a series of small holes with a diameter of 0, are made, 8 mm. The dimensions of the slots will depend on the working volume of the internal combustion engine.

Признаки, характеризующие заявленный оконный газораспределительный механизм:Signs characterizing the claimed window gas distribution mechanism:

1* - цилиндр, содержащий:1* - cylinder containing:

1*а - впускное окно1*a - inlet window

1*б - выпускное окно1*b - outlet window

1*в - верхние и нижние перепускные окна1*в - upper and lower bypass windows

1*г - верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна1*g - upper bypass windows are located above the outlet window

1*д - верхние перепускные окна смещены относительно нижних окон на ширину перепускного канала1*d - the upper bypass windows are offset relative to the lower windows by the width of the bypass channel

1*е - Г-образные перепускные каналы1*e - L-shaped bypass channels

2* - поршень содержит:2* - the piston contains:

2*а - горизонтальные перепускные окна в верхней части поршня2*a - horizontal bypass windows in the upper part of the piston

2*б - поршневое компрессионное кольцо возле головки поршня2*b - piston compression ring near the piston head

2*в - поршневое компрессионное кольцо на нижней части юбки поршня2*в - piston compression ring on the bottom of the piston skirt

2*г - вертикальные небольшие прорези либо мелкие отверстия диаметром 0,8 мм чуть ниже горизонтальных перепускных окон.2*g - vertical small slots or small holes with a diameter of 0.8 mm just below the horizontal bypass windows.

Признаки 1*,1*а, 1*б, 1*в, 1*г, 2*, 2*а, 2*б - общие с признаками прототипа.Features 1*, 1*a, 1*b, 1*c, 1*d, 2*, 2*a, 2*b are common with the features of the prototype.

Признаки 1*д, 1*е, 2*г, 2*в - являются новыми отличительными, так как использование именно этих признаков позволяет достичь поставленную цель. На фиг. 1 изображена схема двухтактного ДВС в конце такта «впуск - сжатие». На фиг. 2 изображена схема двухтактного двигателя на такте «рабочий ход - выпуск» при подходе к НМТ. На фиг. 3 изображен момент переброски небольшого количества газов из верхней части цилиндра в картер ДВС на грани открытия выпускного окна на такте «рабочий ход - выпуск» через вертикальные прорези в поршне. Изображен цилиндр с крышкой перепускного канала. На фиг. 6 изображено поперечное сечение Б-Б фиг. 5. На фиг 7 изображена крышка перепускного канала. На фиг. 8 изображено поперечное сечение А-А фиг. 7. На фиг. 9 изображен поршень с поршневыми кольцами, горизонтальным перепускным окном и вертикальной прорезью. На фиг. 10 изображен продольный разрез фиг .9. На фиг. 11 изображена схема двухтактного ДВС в начале такта «рабочий ход - выпуск».Features 1*d, 1*e, 2*d, 2*v are new distinctive ones, since the use of these particular features allows one to achieve the goal. In fig. 1 shows a diagram of a two-stroke internal combustion engine at the end of the “intake - compression” stroke. In fig. Figure 2 shows a diagram of a two-stroke engine on the “power stroke - exhaust” stroke when approaching BDC. In fig. Figure 3 shows the moment of transfer of a small amount of gases from the upper part of the cylinder to the internal combustion engine crankcase on the verge of opening the exhaust window during the “power stroke - exhaust” stroke through vertical slots in the piston. A cylinder with a bypass cover is shown. In fig. 6 shows a cross section BB of FIG. 5. Figure 7 shows the bypass channel cover. In fig. 8 shows a cross section AA of FIG. 7. In FIG. Figure 9 shows a piston with piston rings, a horizontal bypass window and a vertical slot. In fig. 10 shows a longitudinal section of FIG. 9. In fig. Figure 11 shows a diagram of a two-stroke internal combustion engine at the beginning of the “power stroke - exhaust” stroke.

Оконный газораспределительный механизм предназначен для использования в двухтактных двигателях для впуска в цилиндр топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов и состоит из подвижных и неподвижных деталей. К подвижным деталям относятся: см. Фиг. 9 поршень 2 с горизонтальными перепускными окнами 5 и вертикальными прорезями 4, а также поршневыми кольцами 18. К неподвижным деталям относится цилиндр двигателя содержащий: см. Фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 7, впускное окно 3, впускной клапан 15, впускной патрубок 16, нижнее перепускное окно 6, верхнее перепускное окно 7, причем верхнее окно 7 смещено по окружности цилиндра относительно нижнего 6 на ширину перепускного канала 8 см. Фиг. 4, 5, крышка 14 фиг. 7 с перепускным Г-образным каналом 8; выпускное окно 13 с патрубком 17.The window gas distribution mechanism is designed for use in two-stroke engines to admit the fuel-air mixture into the cylinder and exhaust exhaust gases from it and consists of moving and stationary parts. Movable parts include: See FIG. 9 piston 2 with horizontal bypass windows 5 and vertical slots 4, as well as piston rings 18. The fixed parts include an engine cylinder containing: see Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 7, inlet window 3, inlet valve 15, inlet pipe 16, lower bypass window 6, upper bypass window 7, and the upper window 7 is offset along the circumference of the cylinder relative to the lower 6 by the width of the bypass channel 8 see Fig. 4, 5, cover 14 fig. 7 with L-shaped bypass channel 8; outlet window 13 with pipe 17.

Предлагаемый оконный механизм газораспределения работает следующим образом: рабочий цикл протекает за два такта «впуск - сжатие» и «рабочий ход - выпуск».The proposed window gas distribution mechanism works as follows: the working cycle proceeds in two strokes “intake - compression” and “power stroke - exhaust”.

Такт «впуск - сжатие» фиг. 2 в момент пуска двигателя поршень 2 начинает двигаться от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, под юбкой поршня 2 происходит разряжение, в результате чего открывается впускной клапан 15, рабочая смесь из карбюратора, через впускной патрубок 16, клапан 15, впускное окно 3, поступает в картер двигателя под юбку поршня 2, а над поршнем 2 происходит сжатие рабочей смеси до МВТ, выпускное окно 13 и перепускные каналы 8 в этот момент закрыты.Intake-compression stroke fig. 2, at the moment the engine starts, piston 2 begins to move from bottom dead center to top dead center, a vacuum occurs under the skirt of piston 2, as a result of which the inlet valve 15 opens, the working mixture from the carburetor, through the inlet pipe 16, valve 15, inlet port 3, enters the engine crankcase under the skirt of piston 2, and above piston 2 the working mixture is compressed to MW, the exhaust window 13 and bypass channels 8 are closed at this moment.

Такт «рабочий ход - выпуск» фиг. 1, 3, 5, 6, 7. Образовавшиеся в результате воспламенения горючей смеси в цилиндре газы, воздействуя на поршень 2, перемещают его от ВМТ к НМТ фиг. 11. В этот момент перепускные окна 5, 6, а также выпускное окно 13 закрыты юбкой поршня 2. На грани открытия поршнем 2 выпускного окна 13, вертикальная прорезь 4 на поршне 2 фиг. 3 совпадает с нижним перепускным окном 6 цилиндра 1, при этом часть газов из верхней надпоршневой части цилиндра 1 через верхнее перепускное окно 7, перепускной канал 8, нижнее перепускное окно 6 и вертикальную прорезь 4, поступает в картер ДВС под юбку поршня 2 фиг. 3, повышая температуру и давление в картере ДВС, что позволяет для работы ДВС использовать различные виды топлива (бензин, керосин). При дальнейшем движении поршня 2 к НМТ начинается открытие выпускного окна 13. Как только поршень 2 откроет выпускное окно 13 на 1/3 часть его высоты, сжатая в картере ДВС горючая смесь через окно 5 поршня 2, нижнее перепускное окно 6 цилиндра 1, Г-образный перепускной канал 8, верхнее перепускное окно 7, поступит в верхнюю часть цилиндра 1 выше выпускного окна 13 и начнет вращаться по окружности цилиндра фиг. 6, тем самым исключая потери горючей смеси при переброске из картера в верхнюю часть цилиндра.Tact "power stroke - release" Fig. 1, 3, 5, 6, 7. The gases formed as a result of ignition of the combustible mixture in the cylinder, acting on piston 2, move it from TDC to BDC Fig. 11. At this moment, the bypass windows 5, 6, as well as the outlet window 13 are closed by the piston skirt 2. On the verge of opening the outlet window 13 by the piston 2, the vertical slot 4 on the piston 2 of FIG. 3 coincides with the lower bypass window 6 of cylinder 1, while part of the gases from the upper above-piston part of cylinder 1 through the upper bypass window 7, bypass channel 8, lower bypass window 6 and vertical slot 4 enters the internal combustion engine crankcase under the piston skirt 2 of FIG. 3, increasing the temperature and pressure in the internal combustion engine crankcase, which allows the internal combustion engine to use different types of fuel (gasoline, kerosene). With further movement of piston 2 to BDC, the opening of the exhaust window 13 begins. As soon as the piston 2 opens the exhaust window 13 to 1/3 of its height, the combustible mixture compressed in the internal combustion engine crankcase through window 5 of piston 2, the lower bypass window 6 of cylinder 1, G- the shaped bypass channel 8, the upper bypass window 7, will enter the upper part of the cylinder 1 above the outlet window 13 and begin to rotate around the circumference of the cylinder FIG. 6, thereby eliminating the loss of the combustible mixture during transfer from the crankcase to the upper part of the cylinder.

Claims (1)

Оконный газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр двухтактного двигателя топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов, выполнен в виде цилиндра с впускным и выпускным окнами, перепускными каналами, верхними и нижними перепускными окнами, причем верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна, а также поршня с компрессионным кольцом вблизи головки поршня, под которым расположены горизонтальные перепускные окна, отличающийся тем, что верхние перепускные окна цилиндра смещены вбок относительно нижних окон на ширину перепускного канала, крышка, соединяющая верхние и нижние перепускные окна, содержит Г-образный перепускной канал, чуть ниже горизонтальных окон поршня, перпендикулярно к ним, расположены небольшие прорези, на верхней и нижней частях поршня размещены компрессионные кольца.The window gas distribution mechanism is designed to admit a fuel-air mixture into the cylinder of a two-stroke engine and exhaust exhaust gases from it; it is made in the form of a cylinder with inlet and outlet windows, bypass channels, upper and lower bypass windows, and the upper bypass windows are located above the outlet window, and also a piston with a compression ring near the piston head, under which there are horizontal bypass windows, characterized in that the upper bypass windows of the cylinder are shifted laterally relative to the lower windows by the width of the bypass channel, the cover connecting the upper and lower bypass windows contains an L-shaped bypass channel, just below the horizontal windows of the piston, perpendicular to them, there are small slots; compression rings are located on the upper and lower parts of the piston.

Images