RU2000456C1

RU2000456C1 - Combination two-stroke engine

Info

Publication number: RU2000456C1
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Власов
Original assignee: Власов А.Н.
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1993-09-07

Abstract

Использование: область машиностроени , в частности двигателестроение, а именно двигател/i внутреннего сгорани . Сущность изобретени : двигатель содержит корпус с цилиндрами 1, расположенными симметрично вокруг выходного вала 3, установленные в цилиндрах поршни 2, кинематически св занные с выходным валом с помощью кривошипно-шатунного механизма 4, головку цилиндров, выполненную в виде ротора 5 с выпускным каналом, реактивным соплом 9 и выпускным окном 8, при этом ротор жестко св зан с выходным валом . Двигатель имеет также камеру сгорани 6 и средство топливоподачи (форсунку 7). Новым в двигателе вл етс то, что камера сгорани выполнена в головке цилиндров , причем длина дуги, ограниченна камерой сгорани 6, больше длины дуги, охватывающей по крайней мере два соседних цилиндра. Камера сгорани может быть выполнена с дополнительной полостью 21, сообщенной с цилиндрами при помощи отверстий с клапанами 22. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Usage: the field of engineering, in particular the engine, namely the engine / i internal combustion. The inventive engine comprises a housing with cylinders 1 symmetrically around the output shaft 3, pistons 2 installed in the cylinders kinematically connected to the output shaft using a crank mechanism 4, a cylinder head made in the form of a rotor 5 with an exhaust channel, reactive a nozzle 9 and an outlet port 8, wherein the rotor is rigidly connected to the output shaft. The engine also has a combustion chamber 6 and a fuel supply means (nozzle 7). What is new in the engine is that the combustion chamber is made in the cylinder head, and the length of the arc limited by the combustion chamber 6 is greater than the length of the arc spanning at least two adjacent cylinders. The combustion chamber can be made with an additional cavity 21 in communication with the cylinders by means of openings with valves 22. 1 zp f-ly, 2 ill.

Description

Ф&с. ZF & s. Z

Изобретение относитс к области машиностроени , в частности к двигателест- роению, а именно к двигател м внутреннего сгорани .The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to internal combustion engines.

Известны поршневые и комбинированные двухтактные и четырехтактные двигатели , содержащие корпус со звездообразным, V-образным или барабанным расположением цилиндров, установленные в цилиндрах поршни, кинематически св занные с выходным валом головки цилиндров. В головках цилиндров могут быть выполнены выпускные каналы, со стороны которых установлена газова турбина.Piston and combined two-stroke and four-stroke engines are known, comprising a housing with a star-shaped, V-shaped or drum arrangement of cylinders, pistons installed in the cylinders kinematically connected to the output shaft of the cylinder head. Outlet channels can be made in the cylinder heads, from the side of which a gas turbine is installed.

Недостатком известных двигателей вл етс относительно низка экономичность по Причине недостаточно полного сгорани топлива из-за импульсного режима его горени .A disadvantage of the known engines is the relatively low efficiency due to insufficient complete combustion of the fuel due to the pulsed combustion mode.

Известен двигатель, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с цилиндрами , расположенными симметрично вокруг выходного вала, установленные в цилиндрах поршни, кинематически св занные с выходным валом, головку цилиндров с выпускным каналом, реактивным соплом и выпускным окном, выполненную в виде ротора, жестко св занного с выходным валом , камеру сгорани и средствотопливопо- дачи.A known engine, selected as a prototype, comprising a housing with cylinders symmetrically around the output shaft, pistons installed in the cylinders kinematically connected to the output shaft, a cylinder head with an exhaust channel, a jet nozzle and an exhaust window made in the form of a rotor, rigidly connected connected with the output shaft, a combustion chamber and means of fuel supply.

Недостатком известного двигател вл етс относительно низка экономичность по причине недостаточно полного сгорани топлива из-за импульсного режима его горени .A disadvantage of the known engine is its relatively low efficiency due to insufficient complete combustion of the fuel due to the pulsed combustion mode.

Цель изобретени - повышение экономичности посредством обеспечени более полного сгорани топлива в режиме непрерывного горени в потоке сжатого воздуха.The purpose of the invention is to increase efficiency by providing more complete combustion of fuel in continuous combustion in a stream of compressed air.

Указанна цель достигаетс тем, что в двигателе, содержащем корпус с цилиндрами , расположенными симметрично вокруг выходного вала, установленные в цилиндрах поршни, кинематически св занные с выходным валом, головку цилиндров с выпускным каналом, реактивным соплом и выпускным окном, выполненную в виде ротора , жестко св занного с выходным валом, камеру сгорани и средство топливоподачи, камера сгорани выполнена в головке цилиндров , причем длина дуги, ограниченна камерой сгорани , больше длины дуги, охватывающей по крайней мере два соседних цилиндра.This goal is achieved by the fact that in the engine, comprising a housing with cylinders symmetrically around the output shaft, pistons installed in the cylinders kinematically connected to the output shaft, the cylinder head with an exhaust channel, a jet nozzle and an exhaust window made in the form of a rotor are rigidly associated with the output shaft, the combustion chamber and the fuel supply means, the combustion chamber is made in the cylinder head, and the length of the arc bounded by the combustion chamber is greater than the length of the arc spanning at least two neighboring cylinder.

Камера сгорани может быть выполнена с дополнительной полостью, сообщенной с цилиндрами при помощи отверстий с клапанами.The combustion chamber can be made with an additional cavity in communication with the cylinders by means of openings with valves.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двигател ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a longitudinal section of an engine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Комбинированный двухтактный двигатель содержит цилиндры 1, в которых установлены поршни 2, кинематически св занные между собой и с выходным валом 3 через кривошипно-шатунный механизм 4, головку цилиндров, выполненную в виде ротора 5, жестко св занного с выходным валом , в роторе выполнены камера сгорани б с топливной форсункой 7, выпускное окно 8 и выпускной канал, переход щей в реактивное сопло 9, а также топливный канал 10. кThe combined two-stroke engine contains cylinders 1 in which pistons 2 are mounted kinematically connected to each other and to the output shaft 3 via a crank mechanism 4, a cylinder head made in the form of a rotor 5, rigidly connected to the output shaft, a chamber is made in the rotor combustion b with a fuel nozzle 7, an exhaust port 8 and an exhaust channel passing into the jet nozzle 9, as well as the fuel channel 10.

5 которому подстыкован топливный разъем 11, и канал наддува 12, в цилиндрах выполнены впускные окна 13,цилиндры закреплены в корпусе 14, в котором выполнены впускные отверсти 15 и выпускные отвер0 сти 16, рабочие объемы уплотнени пластинами 17. поршневыми кольцами 18, цилиндровыми кольцами 19 и корпусным кольцом 20, камера сгорани выполнена с дополнительной полостью 21, сообщенной5 to which the fuel connector 11 is docked, and the boost channel 12, inlets 13 are made in the cylinders, the cylinders are fixed in the housing 14, in which the inlets 15 and the outlet openings 16, the working volumes of the sealing plates 17, the piston rings 18, the cylinder rings 19 and a body ring 20, the combustion chamber is made with an additional cavity 21, communicated

5 с цилиндрами при помощи отверстий с клапанами 22, прижатыми пружинами 23, Длина дуги, ограниченна камерой сгорани 6, больше длины дуги, охватывающей два соседних цилиндра.5 with cylinders by means of holes with valves 22 pressed by springs 23, the length of the arc limited by the combustion chamber 6 is greater than the length of the arc spanning two adjacent cylinders.

0 Двигатель работает следующим образом .0 The engine operates as follows.

При вращении выходного вала 3 поршн 2 в цилиндрах 1 при помощи кривошип- но-шатунного механизма 4 совершаетWhen the output shaft 3 is rotated, the piston 2 in the cylinders 1 by means of a crank mechanism 4 makes

5 возвратно-поступательное движение с фазовой задержкой относительно друг друга, в результате чего по отношению к окружности , проход щей через головку цилиндров, создаетс волна сжати , перемещающа с 5, a reciprocating motion with a phase delay relative to each other, as a result of which a compression wave is generated with respect to the circumference passing through the cylinder head, moving with

0 синхронно с камерой сгорани 6 ротора 5, при этом головна часть камеры сгорани находитс в области переднего фронта волны сжати , а хвостова часть - в области заднего фронта волны. Благодар этому че5 рез камеру сгорани б непрерывно прокачиваетс сжатый воздух, поскольку она перекрывает по крайней мере два цилиндра вблизи нахождени поршней в верхней мертвой точке. В камеру сгорани непрерывно0 in synchronization with the combustion chamber 6 of the rotor 5, with the head of the combustion chamber located in the region of the leading edge of the compression wave and the tail portion in the region of the trailing edge of the wave. As a result of this, compressed air is continuously pumped through the combustion chamber b because it blocks at least two cylinders in the vicinity of the pistons at top dead center. Into the combustion chamber continuously

0 подаетс топливо с помощью средств топливоподачи , состо щих из форсунки 7, топливного канала 10 и топливного разъема 11. Топливо, сгора , нагревает газы и за счет удлиненной хвостовой части камеры сгора5 ни оти газы совершают первоначальную работу при посто нном давлении. Дальнейшую работу газы совершают в волне расширени , перемещающейс синхронно с вращением ротора, а затем в выпускном канале , переход щем в реактивное сопло 9.0 fuel is supplied by means of fuel supply, consisting of a nozzle 7, a fuel channel 10 and a fuel connector 11. Fuel, combustion, heats the gases and due to the elongated tail part of the combustion chamber5, neither the gases perform the initial operation under constant pressure. The gases perform further work in the expansion wave, moving synchronously with the rotation of the rotor, and then in the exhaust channel, passing into the jet nozzle 9.

Дл отдельно рассматриваемого цилиндра после сжати газов работа совершаетс при расширении сначала при посто нном давлении газов, а затем после того, как камера сгорани выходит из области контакта с цилиндром, работа в цилиндре происходит за счет адиабатического расширени газов и. наконец, при совпадении с торцом цилиндра выпускного канала, переход щего в реактивное сопло 9, совершение полезной работы осуществл етс за счет реактивной силы при истечении отработавших газов. Далее при совпадении с торцом цилиндра выпускного окна 8 происходит продувка цилиндра через окно 8 и впускные окна 13. После этого происходит сжатие воздуха в цилиндре.For a separately considered cylinder, after gas compression, work is performed upon expansion, first at constant gas pressure, and then after the combustion chamber leaves the contact area with the cylinder, work in the cylinder occurs due to adiabatic expansion of gases and. finally, when coinciding with the end face of the cylinder of the exhaust channel, which passes into the jet nozzle 9, the useful work is performed due to the reactive force during the exhaust gas flow. Then, when the outlet window 8 coincides with the cylinder end, the cylinder is purged through the window 8 and inlet windows 13. After this, air is compressed in the cylinder.

Волны сжати , двигающиес синхронно с ротором, образуютс за счет того, что сдвиг фазы хода поршней в соседних цилиндрах составл ет посто нную величину (р 2 /п, где п - число цилиндров. Дл рассматриваемого конкретного примера п 8 и ф /4 рад 45°.Compression waves moving synchronously with the rotor are generated due to the fact that the phase shift of the piston stroke in adjacent cylinders is constant (p 2 / n, where n is the number of cylinders. For this particular example, n 8 and f / 4 rad 45 °.

Сжатый воздух дл продувки к впускным окнам 13 поступает через канал наддува 12 ротора 5 и впускные отверсти 15, выполненные в корпусе 14. Отвод отработавших газов осуществл етс через, выпускные отверсти 16 в корпусе 14. Уплотнение рабочих объемов в цилиндрах и камере сгорани обеспечиваетс пластинами 17, поршневыми кольцами 18 и цилиндровыми кольцами 19, а изол ци рабочего объема наддува обеспечиваетс корпусными кольцами 20.Compressed air for purging to the inlet windows 13 enters through the boost channel 12 of the rotor 5 and the inlet openings 15 made in the housing 14. The exhaust gases are discharged through the exhaust openings 16 in the housing 14. The working volumes in the cylinders and the combustion chamber are sealed by plates 17 , piston rings 18 and cylinder rings 19, and the isolation of the boost volume is provided by the body rings 20.

Дл сохранени экономичности при переменных нагрузках в двигателе производитс согласование давлений в камере сгорани и цилиндрах в конце цикла сжати посредством сообщени этих цилиндров сIn order to maintain economy under variable engine loads, the pressures in the combustion chamber and cylinders are matched at the end of the compression cycle by communicating these cylinders with

дополнительной полостью 21 через отверсти с клапанами 22, прижатыми пружинами 23. При низких нагрузках, когда давление в камере сгорани мало, опт : па5 ютс все три указанные в конкретном примере выполнени клапана 22. При увеличении нагрузки двигател клапаны 22 закрываютс в соответствии с увеличением давлени в камере сгорани , в результатеadditional cavity 21 through the holes with valves 22 pressed by the springs 23. At low loads, when the pressure in the combustion chamber is small, opt: all three of the valve embodiment 22 specified in the concrete example are soldered. When the engine load increases, valves 22 are closed in accordance with the increase in pressure in the combustion chamber, as a result

0 этого давление газов в камере сгорани практически равно давлению сжатого воздуха в цилиндрах в конце такта сжати . Центробежные силы, действующие на клапаны 22, уравновешиваютс противовесами, не0 of this, the gas pressure in the combustion chamber is almost equal to the pressure of compressed air in the cylinders at the end of the compression stroke. The centrifugal forces acting on the valves 22 are balanced by counterweights, not

5 показанными на чертежах. Дополнительна полость 21 может иметь значительные размеры и служить балластным объемом, сглаживающим пульсации давлени в камере сгорани .5 shown in the drawings. The additional cavity 21 can be of considerable size and serve as a ballast volume, smoothing out pressure pulsations in the combustion chamber.

Claims

1. Combined two-stroke engine comprising a housing with cylinders symmetrically around the output shaft mounted in cylinders

5 m pistons kinematically associated with the output shaft, the cylinder of the cylinders with the exhaust channel, the jet nozzle and the exhaust window, made in the form of a rotor rigidly connected to the output shaft, the combustion chamber and the fuel supply circuit moreover, and in order to increase the economy of the nails, the combustion chamber is made in heads; cylinders, and the arc length is limited by the combustion chamber, more

5 the length of an arc spanning at least two adjacent cylinders.

2. The engine according to claim 1, with the fact that the combustion chamber is made with an additional cavity communicated with

0 cylinders with holes with valves.

I III I /

6 19/2 4 Oe

fS f / 4

(.f