RU149190U1

RU149190U1 - TWO-STROKE INDOOR COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU149190U1
Application number: RU2014131175/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Георгиевич Каменев
Original assignee: Юрий Георгиевич Каменев
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2014-12-27

Abstract

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий двухтактный первый ступенчатый цилиндр, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра первый ступенчатый поршень, делящий цилиндр на нагнетательную полость и рабочую полость, первый впускной канал, расположенный в стенке нагнетательной полости, первый выпускной канал, выполненный в стенке рабочей полости, первую систему впрыска топлива, коленчатый вал, связанный с поршнем механизмом, для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное коленчатого вала, отличающийся тем, что введены первая и вторая форсунки для смазки стенок цилиндров, первый и второй воздуховоды, и спаренный с первым второй ступенчатый цилиндр, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра второй ступенчатый поршень, делящий цилиндр на нагнетательную и рабочую полости, второй впускной канал, расположенный в стенке нагнетательной полости цилиндра, второй выпускной канал, выполненный в стенке рабочей полости, вторая система впрыска топлива, второй поршневой механизм, связанный с коленчатым валом, для преобразования возвратно-поступательного движения второго поршня во вращательное коленчатого вала, входы первого и второго воздуховодов выполнены в нагнетательной полости первого и второго цилиндров соответственно, а выходы воздуховодов через запорные клапаны соединены с рабочей полостью второго и первого цилиндров соответственно, при этом первый и второй впускные каналы снабжены клапанами, нагнетательная полость первого и второго цилиндров выполнена в нижней части цилиндров, а рабочая полость первого и вторA two-stroke internal combustion engine comprising a two-stroke first step cylinder, in which a first step piston is installed that can be moved along the axis of the cylinder, dividing the cylinder into a discharge cavity and a working cavity, a first inlet channel located in the wall of the discharge cavity, a first exhaust channel made in the wall working cavity, the first fuel injection system, a crankshaft connected to the piston by a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into a rotator the second crankshaft, characterized in that the first and second nozzles are introduced for lubricating the walls of the cylinders, the first and second air ducts, and the second step cylinder paired with the first, in which the second step piston is installed that can move along the cylinder axis, dividing the cylinder into the discharge and working cavity, the second inlet channel located in the wall of the injection cavity of the cylinder, the second exhaust channel made in the wall of the working cavity, the second fuel injection system, the second piston mechanism, connected with a crankshaft, for converting the reciprocating motion of the second piston into a rotary crankshaft, the inlets of the first and second ducts are made in the discharge cavity of the first and second cylinders, respectively, and the outlets of the ducts through the shutoff valves are connected to the working cavity of the second and first cylinders, respectively, while the first and second inlet channels are provided with valves, the injection cavity of the first and second cylinders is made in the lower part of the cylinders, and the working cavity of the first and second

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания и может быть использована на транспортных средствах и стационарных агрегатах, а также на легких и сверхлегких летательных аппаратах.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to internal combustion engines and can be used on vehicles and stationary units, as well as on light and ultralight aircraft.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере два спаренных цилиндра с размещенными в них шатунно-поршневыми деталями, в котором осуществляются четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп, отличающийся тем, что в первом цилиндре происходят такты всасывание-сжатие чистого воздуха, а в другом цилиндре - рабочий ход-выхлоп; последовательность тактов цикла чередуется по обоим цилиндрам, т.е. одновременно совершаются спаренные такты: всасывание-расширение газов (рабочий ход) и сжатие воздуха-выхлопа; при этом сгорание топлива осуществляется в отдельной камере сгорания, заполненной сжатым воздухом и охваченной другой камерой с запасом сжатого воздуха, который имеет возможность перетекать в камеру сгорания, а затем во второй цилиндр; при этом поданное топливо может сгорать в камере сгорания как по циклу Отто, так и по циклу Дизеля, совершая полный рабочий цикл за один оборот коленчатого вала, для оптимизации тактов цикла радиус кривошипа в первом цилиндре не равен радиусу кривошипа второго цилиндра, но имеющих кинематическую связь кривошипов и при этом поршень второго цилиндра проходит верхнюю мертвую точку в момент, когда поршень в первом цилиндре уже отошел от верхней мертвой точки, что облегчает вывод поршней из мертвых точек (патент РФ №2167315 F02B 11/00, F02B 75/04).A known internal combustion engine containing at least two twin cylinders with a connecting rod and piston parts housed in them, in which four strokes are carried out: suction, compression, stroke and exhaust, characterized in that in the first cylinder there are suction-compression strokes of clean air , and in the other cylinder - stroke-exhaust; the sequence of clock cycles alternates on both cylinders, i.e. at the same time, paired cycles are made: suction-expansion of gases (working stroke) and compression of the air-exhaust; while the combustion of fuel is carried out in a separate combustion chamber filled with compressed air and covered by another chamber with a reserve of compressed air, which has the ability to flow into the combustion chamber, and then into the second cylinder; at the same time, the supplied fuel can be burned in the combustion chamber both according to the Otto cycle and the Diesel cycle, making a complete duty cycle for one revolution of the crankshaft, to optimize the cycle cycles, the radius of the crank in the first cylinder is not equal to the radius of the crank of the second cylinder, but having a kinematic connection cranks and the piston of the second cylinder passes the top dead center at the moment when the piston in the first cylinder has already moved away from the top dead center, which facilitates the removal of the pistons from the dead points (RF patent No. 2167315 F02B 11/00, F02B 75/04).

Основным недостатком предложенного устройства является наличие дополнительного цилиндра для нагнетания воздуха в рабочий цилиндр, что значительно увеличивает габариты двигателя.The main disadvantage of the proposed device is the presence of an additional cylinder for pumping air into the working cylinder, which significantly increases the size of the engine.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство двухтактного двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2188959, F02B 33/14), содержащий ступенчатый цилиндр, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра ступенчатый поршень, делящий цилиндр на нагнетательную полость и рабочую полость, впускной канал, расположенный в стенке нагнетательной полости, выхлопной канал, выполненный в стенке рабочей полости, систему впрыска топлива, раздаточный вал, связанный с поршнем механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное раздаточного вала, перепускной канал, вход в который расположен в нагнетательной полости, а выход - в рабочей полости, при этом нагнетательная полость выполнена предпоршневой и имеет объем больший, чем рабочая полость.The closest in technical essence is the device of a two-stroke internal combustion engine (RF patent No. 2188959, F02B 33/14) containing a step cylinder, in which a step piston is installed that can be moved along the axis of the cylinder, dividing the cylinder into the discharge cavity and the working cavity, inlet a channel located in the wall of the injection cavity, an exhaust channel made in the wall of the working cavity, a fuel injection system, a transfer shaft connected to the piston by a mechanism for converting reciprocating ostupatelnogo movement of the piston into rotary dispensing shaft, passageway, the entrance to which is placed in the pressure chamber, and the output - in the working chamber, wherein the injection cavity is predporshnevoy and has a volume greater than the working chamber.

Недостатком устройства является не достаточно высокая мощность из-за отсутствия наддува и надежность двигателя из-за отсутствия смазки стенок цилиндра, так как масляный туман с картера не попадает на стенки верхней части цилиндра - его не пускают нижние поршневые кольца.The disadvantage of this device is not high enough power due to the lack of boost and engine reliability due to the lack of lubrication of the cylinder walls, since oil mist from the crankcase does not fall on the walls of the upper part of the cylinder - the lower piston rings do not allow it.

Задачей полезной модели является повышение мощности и надежности двигателя.The objective of the utility model is to increase engine power and reliability.

Для решения поставленной задачи в двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий первый ступенчатый цилиндр, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра первый ступенчатый поршень, делящий цилиндр на нагнетательную полость и рабочую полость, первый впускной канал, расположенный в стенке нагнетательной полости, первый выпускной канал, выполненный в стенке рабочей полости, первую систему впрыска топлива, коленчатый вал, связанный с поршнем механизмом, для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное коленчатого вала, введены первая и вторая форсунки для смазки стенок цилиндров, первый и второй воздуховоды, и спаренный с первым второй ступенчатый цилиндр, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра второй ступенчатый поршень, делящий цилиндр на нагнетательную и рабочую полости, второй впускной канал, расположенный в стенке нагнетательной полости цилиндра, второй выпускной канал, выполненный в стенке рабочей полости, вторую систему впрыска топлива, второй поршневой механизм, связанный с коленчатым валом, для преобразования возвратно-поступательного движения второго поршня во вращательное коленчатого вала, входы первого и второго воздуховодов выполнены в нагнетательной полости первого и второго цилиндров соответственно, а выходы воздуховодов через запорные клапаны соединены с рабочей полостью второго и первого цилиндров соответственно, при этом первый, и второй впускные каналы снабжены клапанами, нагнетательная полость первого и второго цилиндров выполнена в нижней части цилиндров, а рабочая полость первого и второго цилиндров - в верхней части цилиндров, в стенках которых размещены первая и вторая форсунки для смазки стенок цилиндра соответственно.To solve the problem in a two-stroke internal combustion engine containing a first step cylinder, in which a first step piston is installed that can be moved along the cylinder axis, dividing the cylinder into a discharge cavity and a working cavity, a first inlet channel located in the wall of the discharge cavity, a first exhaust channel made in the wall of the working cavity, the first fuel injection system, a crankshaft connected to the piston mechanism, for converting reciprocating motion I piston into the rotary crankshaft, introduced the first and second nozzles for lubricating the walls of the cylinders, the first and second air ducts, and the second step cylinder paired with the first, in which the second step piston is installed that can move along the cylinder axis, dividing the cylinder into the discharge and working cavities , a second inlet channel located in the wall of the injection cavity of the cylinder, a second outlet channel made in the wall of the working cavity, a second fuel injection system, a second piston mechanism associated with a crankshaft, for converting the reciprocating motion of the second piston into a rotary crankshaft, the inlets of the first and second ducts are made in the discharge cavity of the first and second cylinders, respectively, and the outlets of the ducts through the shutoff valves are connected to the working cavity of the second and first cylinders, respectively, while the first and second inlet channels are equipped with valves, the injection cavity of the first and second cylinders is made in the lower part of the cylinders, and the working cavity of the first and second th cylinder - in the upper part of the cylinder, in the wall of which has first and second nozzle to lubricate the cylinder wall respectively.

Технический результат, достигнутый при решении поставленной задачи, заключается в повышении мощности двигателя, за счет обеспечения наддува зарядом свежего воздуха первого цилиндра от второго спаренного цилиндра, которые работают в противофазе, а также повышения надежности двигателя за счет введения форсунок для смазки стенок цилиндров, для снижения фрикционного износа трущихся деталей в верхней части цилиндров (рабочей полости).The technical result achieved in solving this problem is to increase engine power by providing boost charge of fresh air to the first cylinder from the second twin cylinder, which work in antiphase, as well as improving engine reliability by introducing nozzles for lubricating the cylinder walls, to reduce frictional wear of rubbing parts in the upper part of the cylinders (working cavity).

На фиг. 1 представлен чертеж устройства двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - чертеж запорного клапана.In FIG. 1 is a drawing of an internal combustion engine device; in FIG. 2 is a drawing of a shutoff valve.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения.The present utility model is illustrated by a specific implementation example.

Устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из спаренных цилиндров 1 и 2, корпуса с масляным картером 3, являющимся общим для обоих цилиндров 1 и 2, поршней 4 и 5, связанных через пальцы (на рис не показан) с шатунами 6 и 7, нижние головки которых связаны с коленчатым валом 8 (для преобразования возвратно-поступательного движения поршней 4, 5 во вращательное коленчатого вала 8), каналы: впускные 9 и 10, выпускные 11 и 12.The device of an internal combustion engine consists of paired cylinders 1 and 2, a housing with an oil sump 3, which is common to both cylinders 1 and 2, pistons 4 and 5, connected through the fingers (not shown in the figure) with connecting rods 6 and 7, whose lower heads connected to the crankshaft 8 (for converting the reciprocating motion of the pistons 4, 5 into a rotational crankshaft 8), channels: inlet 9 and 10, exhaust 11 and 12.

Цилиндры 1, 2 и поршни 4, 5 выполнены ступенчатыми и образуют нагнетательные полости 13, 14, расположенные в нижней части цилиндра и рабочие полости 15, 16, расположенные в верхней части цилиндра. Впускные каналы 9, 10 расположены в стенке нагнетательных полостей 13, 14 соответственно. Выпускные каналы 11, 12 для выпуска отработавших газов расположены в стенках рабочих полостей 15, 16 соответственно. Входы воздуховодов 17, 18 расположены в нагнетательных полостях 14, 13 соответственно, а выходы через запорные клапана 19, 20 соединены с рабочими полостями 15, 16 соответственно.Cylinders 1, 2 and pistons 4, 5 are made stepwise and form injection cavities 13, 14 located in the lower part of the cylinder and working cavities 15, 16 located in the upper part of the cylinder. Inlet channels 9, 10 are located in the wall of the injection cavities 13, 14, respectively. Exhaust channels 11, 12 for exhaust gas are located in the walls of the working cavities 15, 16, respectively. The entrances of the ducts 17, 18 are located in the discharge cavities 14, 13, respectively, and the exits through the shut-off valves 19, 20 are connected to the working cavities 15, 16, respectively.

Топливо в первый и второй цилиндры 1, 2 поступает через форсунки 21, 22 соответственно.Fuel in the first and second cylinders 1, 2 comes through nozzles 21, 22, respectively.

Воспламенение рабочей смеси в цилиндрах осуществляется свечами зажигания 23, 24 (в дизеле свеча зажигания отсутствует).The ignition of the working mixture in the cylinders is carried out by spark plugs 23, 24 (there is no spark plug in the diesel engine).

Смазка стенок рабочей полости цилиндров осуществляется под давлением через форсунки для смазки стенок 26, 27 при помощи, например, лубрикационного (плунжерного) насоса.The walls of the working cavity of the cylinders are lubricated under pressure through nozzles to lubricate the walls 26, 27 using, for example, a lubrication (plunger) pump.

Двигатель внутреннего сгорания с наддувом работает следующим образом.A supercharged internal combustion engine operates as follows.

Соседние первый и второй цилиндры 1, 2 (см. фиг. 1) работают взаимосвязано. При воспламенении рабочей смеси от свечи зажигания 23 в первом цилиндре 1 ступенчатый поршень 4, под давлением выделяемых газов, начинает движение к нижней мертвой точке (НМТ) - происходит рабочий такт, при этом в нижнюю нагнетательную полость 13 начинает засасываться, через впускной канал клапаном 9 атмосферный воздух. В это время в нагнетательной полости 14 второго цилиндра 2 происходит сжатие поступившего в него воздуха. В верхней рабочей полости 16 цилиндра 2 происходит сжатие воздуха, ранее поступившего через воздуховод 18 и запорный клапан 20 от цилиндра 1. В момент закрытия поршнем 5 в цилиндре 2 выхлопного канала 12, через форсунку 26 для смазки стенок цилиндра 2 (рабочей полости 16) в него впрыскивается масло. В рабочей полости 15 цилиндра 1 поршень 4 подходит к НМТ, открывается выпускной канал 11, в который устремляются отработавшие газы, давление в цилиндре 1 резко падает. Из-за низкого давления в рабочей полости 15 первого цилиндра 1 и высокого давления в нагнетательной полости 14 второго цилиндра 2, преодолевая усилие возвратной пружины 27 (см. фиг. 2), находящейся между нижней опорной шайбой 28 корпуса клапана 29 и верхней опорной шайбой 30, зафиксированной фиксатором 31 на штоке клапана 32, открывается запорный клапан 19 и в первый цилиндр 1 по воздуховоду 17 устремляется сжатый воздух, вытесняя остатки отработавших газов и заполняя рабочую полость 15 свежим воздухом.The adjacent first and second cylinders 1, 2 (see Fig. 1) work interconnected. When the working mixture is ignited from the spark plug 23 in the first cylinder 1, the stepped piston 4, under the pressure of the released gases, starts moving to the bottom dead center (BDC) - a working cycle occurs, while in the lower discharge cavity 13 it starts to be sucked through the inlet channel by valve 9 atmospheric air. At this time, in the discharge cavity 14 of the second cylinder 2, the air entering it is compressed. In the upper working cavity 16 of the cylinder 2, the air that previously entered through the duct 18 and the shutoff valve 20 from the cylinder 1 is compressed. At the moment the piston 5 closes the exhaust channel 12 in the cylinder 2, through the nozzle 26 to lubricate the walls of the cylinder 2 (working cavity 16) oil is injected into it. In the working cavity 15 of the cylinder 1, the piston 4 approaches the BDC, the exhaust channel 11 opens, into which the exhaust gases rush, the pressure in the cylinder 1 drops sharply. Due to the low pressure in the working cavity 15 of the first cylinder 1 and the high pressure in the discharge cavity 14 of the second cylinder 2, overcoming the force of the return spring 27 (see Fig. 2) located between the lower support washer 28 of the valve body 29 and the upper support washer 30 , fixed by a latch 31 on the valve stem 32, the shutoff valve 19 opens and compressed air rushes into the first cylinder 1 through the duct 17, displacing the remaining exhaust gases and filling the working cavity 15 with fresh air.

В зависимости от технических характеристик разрабатываемых ДВС, возможно применение механического варианта запорного клапана с приводом от коленчатого вала, либо электронного варианта с использованием электромагнитной катушки и мощного постоянного магнита.Depending on the technical characteristics of the ICE being developed, it is possible to use a mechanical version of a shut-off valve driven by a crankshaft, or an electronic version using an electromagnetic coil and a powerful permanent magnet.

Во втором цилиндре 2 происходит впрыск топлива через форсунку 22 и воспламенение рабочей смеси от свечи зажигания 24.In the second cylinder 2, fuel is injected through the nozzle 22 and the working mixture ignites from the spark plug 24.

Происходит рабочий такт во втором цилиндре 2. Далее процесс в цилиндрах 1 и 2 повторяется.A working cycle occurs in the second cylinder 2. Next, the process in cylinders 1 and 2 is repeated.

В момент закрытия поршнем 4 в первом цилиндре 1 выпускного канала 11, через форсунку 25 для смазки стенок цилиндра 1 (рабочей полости 15) в него впрыскивается масло.At the moment of closing by the piston 4 in the first cylinder 1 of the exhaust channel 11, oil is injected into it through the nozzle 25 to lubricate the walls of the cylinder 1 (working cavity 15).

Таким образом, обеспечивается наддув свежего воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, но не от турбокомпрессора, не от дополнительного воздушного компрессора, а от нагнетательных полостей, расположенных в нижней части цилиндров в самом двигателе внутреннего сгорания. Изменяя воздушной заслонкой во впускном канале 9 (10) количества поступившего в цилиндр воздуха можно менять и мощностные характеристики двигателя.Thus, fresh air is charged into the cylinders of the internal combustion engine, but not from the turbocharger, not from the additional air compressor, but from the discharge cavities located at the bottom of the cylinders in the internal combustion engine itself. By changing the amount of air received in the cylinder by the air damper in the inlet channel 9 (10), the engine power characteristics can also be changed.

Введение введения форсунок для смазки стенок цилиндров обеспечивает уменьшение в двигателях внутреннего сгорания трения трущихся деталей.The introduction of the introduction of nozzles for lubricating the walls of the cylinders reduces the friction of friction parts in internal combustion engines.

Claims

A two-stroke internal combustion engine comprising a two-stroke first step cylinder, in which a first step piston is installed that can be moved along the axis of the cylinder, dividing the cylinder into a discharge cavity and a working cavity, a first inlet channel located in the wall of the discharge cavity, a first exhaust channel made in the wall working cavity, the first fuel injection system, a crankshaft connected to the piston by a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into a rotator the second crankshaft, characterized in that the first and second nozzles are introduced for lubricating the walls of the cylinders, the first and second air ducts, and the second step cylinder paired with the first, in which the second step piston is installed that can move along the cylinder axis, dividing the cylinder into the discharge and working cavity, the second inlet channel located in the wall of the injection cavity of the cylinder, the second exhaust channel made in the wall of the working cavity, the second fuel injection system, the second piston mechanism, connected with a crankshaft, for converting the reciprocating motion of the second piston into a rotary crankshaft, the inlets of the first and second ducts are made in the discharge cavity of the first and second cylinders, respectively, and the outlets of the ducts through the shutoff valves are connected to the working cavity of the second and first cylinders, respectively, while the first and second inlet channels are provided with valves, the injection cavity of the first and second cylinders is made in the lower part of the cylinders, and the working cavity of the first and second second cylinder - in the upper part of the cylinder, the walls of which are the first and second nozzles for lubricating the walls of the cylinder, respectively.