RU2033541C1

RU2033541C1 - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2033541C1
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Голубев
Original assignee: Николай Иванович Голубев
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: when step piston moves from the top dead center to the bottom dead center, air is compressed in the delivery cylinder. The compressed air opens the inlet valve made in the bottom of the hollow of the baffle and fils internal space of the piston. When a projection provided on the cover of the delivery cylinder enters the hollow of the piston baffle, supplying of the compressed air stops and further compressing of the air begins in the delivery cylinder. When pressure, which is required for consumer, is achieved the outlet valve made in the cover is open and compressed air enters a receiver. The outlet valve is adjusted for pressure which is more higher than blowing pressure. For this reason, the valve do not open at blowing pressure. This excludes lowering of quality of blowing of the working cylinder. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering and can be used in reciprocating internal combustion engines.

Известен двухтактный двигатель со ступенчатым поршнем, имеющий рабочий цилиндр с короткими продувочными каналами, соединяющими продувочные окна с входными отверстиями, расположенными ниже продувочных окон, нагнетательный цилиндр, соосный рабочему, диаметром, превышающим диаметр рабочего цилиндра, полый ступенчатый поршень, размещенный в обоих цилиндрах соответствующими ступенями, меньшая ступень которого управляет открыванием продувочных окон и имеет в боковых стенках перепускные отверстия, совпадающие с входными отверстиями продувочных каналов при нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки. A two-stroke engine with a stepped piston is known, having a working cylinder with short purge channels connecting the purge windows with inlet openings located below the purge windows, an injection cylinder coaxial to the worker with a diameter exceeding the diameter of the working cylinder, a hollow stepped piston placed in both cylinders by the corresponding steps , the smaller step of which controls the opening of the purge windows and has bypass holes in the side walls matching the inlet openings of the casing channels when the piston is near the bottom dead center.

В известной конструкции не может быть обеспечена качественная продувка рабочего цилиндра из-за низкого коэффициента наполнения продувочного насоса, связанного со значительным увеличением "вредного пространства" поршневого насоса на большую величину внутреннего объема длинного ступенчатого поршня; из-за падения давления в продувочном насосе при перемещении поршня из нижней мертвой точки к верхней мертвой точке вблизи нижней мертвой точки, когда меньшая ступень поршня еще не перекрыла сообщение полости продувочного насоса с рабочим цилиндром, а объем продувочного насоса начинает увеличиваться. In the known construction, a high-quality purge of the working cylinder cannot be ensured due to the low filling ratio of the purge pump, associated with a significant increase in the “harmful space” of the piston pump by a large amount of the internal volume of a long step piston; due to the pressure drop in the purge pump when moving the piston from the bottom dead center to the top dead center near the bottom dead center, when the smaller piston stage has not yet blocked the message of the cavity of the purge pump with the working cylinder, and the volume of the purge pump begins to increase.

Целью изобретения является повышение качества продувки рабочего цилиндра двухтактного двигателя внутреннего сгорания, а также получение от двигателя сжатого воздуха для питания посторонних потребителей, давление которого превышает давление продувки рабочего цилиндра двигателя. The aim of the invention is to improve the quality of the purge of the working cylinder of a two-stroke internal combustion engine, as well as receiving compressed air from the engine to power outside consumers, the pressure of which exceeds the purge pressure of the working cylinder of the engine.

Для достижения цели ступенчатый поршень со стороны нагнетания имеет перегородку с выполненным в ней впускным клапаном, а при необходимости получения от двигателя сжатого воздуха в перегородке, соосно поршню выполнено цилиндрической углубление, крышка нагнетательного насоса снабжена цилиндрическим выступом, соосным углублению и обращенным к нему, с возможностью входа в последнее с зазором, а клапан размещен в дне углубления. To achieve the goal, the stepped piston on the discharge side has a baffle with an inlet valve made in it, and if it is necessary to receive compressed air from the engine in the baffle, a cylindrical recess is made coaxial with the piston, the cover of the discharge pump is provided with a cylindrical protrusion coaxial with the recess and facing it, with the possibility of the entrance to the latter with a gap, and the valve is placed in the bottom of the recess.

В качестве примера конкретного выполнения предлагается конструкция двухтактного двигателя с противоположно движущимися поршнями и одним коленчатым валом, продувочный насос которого используется в качестве компрессора, поставляющего потребителю сжатый воздух с давлением, превышающим давление наддува, схема которого изображена на фиг.1. As an example of a specific implementation, a two-stroke engine design with oppositely moving pistons and one crankshaft is proposed, the purge pump of which is used as a compressor supplying the consumer with compressed air with a pressure exceeding the boost pressure, the circuit of which is shown in figure 1.

Двигатель содержит коленчатый вал 1 с тремя кривошипами, средний из которых соединяется шатуном 2 с выпускным поршнем 3, управляющим открыванием выпускных окон 4 в рабочем цилиндре 5, а два крайних соединяются двумя шатунами 6 со ступенчатым поршнем 7, ступень меньшего диаметра которого помещается в рабочем цилиндре, а ступень большего диаметра в нагнетательном цилиндре 8. Ступенчатый поршень 7 управляет в рабочем цилиндре 5 открыванием продувочных окон 9 и содержит впускной клапан 10, расположенный на конце цилиндрического углубления 11 в центре днища большего диаметра, а в центре крышки 12 нагнетательного цилиндра 8 соосно углублению 11 расположен цилиндрический выступ 13, высота и диаметр которого позволяют ему входить с небольшим зазором в углубление 11 в поршне 7. В боковой поверхности меньшей ступени поршня 7 выполнены перепускные отверстия 14, которые при нахождении поршня 7 вблизи нижней мертвой точки совпадают с входными отверстиями 15 пpодувочных каналов 16, выполненных в боковой поверхности рабочего цилиндра. В крышке 12 цилиндра 8 размещается впускной клапан 17 для впуска воздуха из атмосферы и выпускной клапан 18, соединяющий нагнетательный цилиндр 8 с потребителем сжатого воздуха, давление открывания которого должно превышать давление наддува. The engine contains a crankshaft 1 with three cranks, the middle of which is connected by a connecting rod 2 to the exhaust piston 3, which controls the opening of the exhaust windows 4 in the working cylinder 5, and the two outer ones are connected by two connecting rods 6 with a stepped piston 7, the lower diameter of which is placed in the working cylinder and a step of a larger diameter in the injection cylinder 8. A step piston 7 controls the opening of the purge windows 9 in the working cylinder 5 and contains an inlet valve 10 located at the end of the cylindrical recess 11 the bottom of the larger diameter, and in the center of the cover 12 of the injection cylinder 8 coaxially with the recess 11 there is a cylindrical protrusion 13, the height and diameter of which allow it to enter with a small gap in the recess 11 in the piston 7. In the side surface of the lower piston stage 7, bypass holes 14 are made, which, when the piston 7 is located near the bottom dead center, coincide with the inlet holes 15 of the blowing channels 16, made in the side surface of the working cylinder. In the cover 12 of the cylinder 8 is located an inlet valve 17 for air inlet from the atmosphere and an exhaust valve 18 connecting the pressure cylinder 8 to a consumer of compressed air, the opening pressure of which must exceed the boost pressure.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

При рабочем ходе в рабочем цилиндре 5 поршни 3, 7 движутся из верхних мертвых точек к нижним мертвым точкам, сжимая воздух в нагнетательном цилиндре 8, под воздействием которого открывается впускной клапан 10 в днище ступенчатого поршня 7 и внутреннее пространство поршня 7 наполняется сжатым в цилиндре 8 воздухом. Поступление воздуха внутрь поршня 7 продолжается до достижения днищем поршня 7 цилиндрического выступа 13 на крышке 12, который, входя в углубление 11, перекрывает поступление сжатого воздуха из цилиндра во внутреннее пространство поршня 7, а при дальнейшем движении поршня 7 давление в цилиндре 8 повышается, и открывается выпускной клапан 18, пропуская сжатый воздух к его потребителям. В то же время при подходе поршня 7 к нижней мертвой точке отверстия 14 в боковых поверхностях меньшей ступени поршня 7 совмещаются с отверстиями 15 продувочных каналов 16 в стенках рабочего цилиндра 5, и сжатый воздух из внутренней полости поршня 7 через продувочные каналы 16, выходящие в рабочий цилиндр 5 окнами 9, поступает в последний, вытесняя из цилиндра отработавшие газы. При обратном движении поршней 3 и 7 в рабочем цилиндре осуществляется сжатие рабочей смеси, а в нагнетательном цилиндре 8 через открытый впускной клапан 18 происходит впуск из атмосферы новой порции воздуха. During the working stroke in the working cylinder 5, the pistons 3, 7 move from the top dead center to the bottom dead center, compressing the air in the discharge cylinder 8, under the influence of which the inlet valve 10 at the bottom of the stepped piston 7 opens and the inner space of the piston 7 is filled compressed in the cylinder 8 by air. The intake of air into the piston 7 continues until the piston bottom 7 reaches the cylindrical protrusion 13 on the cover 12, which, entering the recess 11, blocks the flow of compressed air from the cylinder into the interior of the piston 7, and with the further movement of the piston 7, the pressure in the cylinder 8 increases, and the exhaust valve 18 opens, passing compressed air to its consumers. At the same time, when the piston 7 approaches the bottom dead center, the holes 14 in the lateral surfaces of the lower piston stage 7 are aligned with the holes 15 of the purge channels 16 in the walls of the working cylinder 5, and the compressed air from the inner cavity of the piston 7 through the purge channels 16 leading to the working cylinder 5 with windows 9, enters the latter, displacing exhaust gases from the cylinder. With the reverse movement of the pistons 3 and 7 in the working cylinder, the working mixture is compressed, and in the discharge cylinder 8, through the open intake valve 18, a new portion of air is admitted from the atmosphere.

Другим примером конкретного выполнения может служить конструкция двухтактного одноцилиндрового двигателя с одним ступенчатым поршнем и кривошипно-камерной системой наддува, схема которого изображена на фиг.2. Another example of a specific implementation can serve as the design of a two-stroke single-cylinder engine with one step piston and a crank-chamber pressurization system, a diagram of which is shown in figure 2.

Двигатель содержит ступенчатый цилиндр, ступень которого с меньшим диаметром является рабочим диаметром 19, в его головке 20 расположен выпускной клапан 21, а ступень цилиндра большего диаметра является нагнетательным цилиндром 22 и примыкает к кривошипной камере 23 с расположенным в ней коленчатым валом 24, соединенным с расположенным в цилиндрах 19 и 22 ступенчатым полым поршнем 25 посредством шатуна 26. Полость цилиндра 22, расположенная со стороны кривошипной камеры 23, образует с последней объемный насос для продувки рабочего цилиндра 19. Для этого поршень 25 со стороны цилиндра 22, обращенной к кривошипной камере 23, снабжен перегородкой 27 с впускным клапаном 28, а в боковой поверхности ступени поршня 25 меньшего диаметра выполняются перепускные отверстия 29, которые при нахождении поршня 25 вблизи нижней мертвой точки совмещаются с входными отверстиями 30 продувочных каналов 31, выполненных в нижней части рабочего цилиндра 19, оканчивающихся продувочными окнами 32, выходящими в надпоршневое пространство рабочего цилиндра 19. Кольцевая полость цилиндра 22, расположенная со стороны рабочего цилиндра 19, может быть использована в качестве компрессора, для чего в кольцевой крышке 23 цилиндра 22 выполняются впускной 34 и выпускной 25 клапаны, а при отсутствии необходимости в компрессоре на место клапанов 34 и 35 устанавливается сапун. Для впуска воздуха из атмосферы в кривошипную камеру 23 в последней выполняется впускной клапан 36. The engine contains a stepped cylinder, the stage of which with a smaller diameter is the working diameter 19, the exhaust valve 21 is located in its head 20, and the stage of the cylinder of a larger diameter is the injection cylinder 22 and is adjacent to the crank chamber 23 with the crankshaft 24 located in it, connected to in cylinders 19 and 22 with a stepped hollow piston 25 by means of a connecting rod 26. The cavity of the cylinder 22, located on the side of the crank chamber 23, forms a volume pump with the latter for purging the working cylinder 19. For this The piston 25 from the side of the cylinder 22 facing the crank chamber 23 is provided with a baffle 27 with an inlet valve 28, and bypass holes 29 are made in the lateral surface of the piston stage 25 of a smaller diameter, which, when the piston 25 is near the bottom dead center, is aligned with the inlet holes 30 purge channels 31, made in the lower part of the working cylinder 19, ending with the purge windows 32, overlooking the super-piston space of the working cylinder 19. The annular cavity of the cylinder 22, located on the working side of the cylinder 19 may be used as a compressor, for which the annular cover 23 of the cylinder 22 are performed inlet 34 and outlet 25 valves, and without the need for a compressor in place of valves 34 and 35 installed breather. For air inlet from the atmosphere into the crank chamber 23, an inlet valve 36 is formed in the latter.

При рабочем ходе в цилиндре 19 поршень 25 движется из верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, сжимая воздух в кривошипной камере 23, который через впускной клапан 28 в перегородке 27 поршня 25 поступает в его внутреннюю полость, из которой через отверстия 29 при совпадении с входными отверстиями 30 продувочных каналов 31, что происходит при движении поршня 25 вблизи нижней мертвой точки, сжатый воздух из внутренней полости поршня 25 поступает в надпоршневое пространство рабочего цилиндра 19, вытесняя из него продукты сгорания, выходящие из цилиндра 19 через выпускной клапан 21. При обратном движении поршня 25 впускной клапан 28 в нем закрывается, а впускной клапан 36 кривошипной камеры 23 открывается под воздействием разрежения в кривошипной камере, и она наполняется воздухом из атмосферы. During the stroke in the cylinder 19, the piston 25 moves from the top dead center to the bottom dead center, compressing the air in the crank chamber 23, which through the inlet valve 28 in the baffle 27 of the piston 25 enters its internal cavity, from which through the holes 29 coincide with the inlet openings 30 of the purge channels 31, which occurs when the piston 25 moves near the bottom dead center, compressed air from the internal cavity of the piston 25 enters the supra-piston space of the working cylinder 19, displacing combustion products from the cylinder the core 19 through the exhaust valve 21. During the reverse movement of the piston 25, the inlet valve 28 closes therein, and the inlet valve 36 of the crank chamber 23 opens under the influence of vacuum in the crank chamber, and it is filled with air from the atmosphere.

Claims

1. Two-stroke internal combustion engine, comprising a working cylinder made with purge channels having inlet openings and purge windows, and an exhaust member, an injection cylinder made coaxial with a working cylinder having a diameter greater than the diameter of the latter, and having a cover with an inlet member and a step a piston placed in both cylinders by respective steps, controlling a step of a smaller diameter by blowdown windows, made hollow and having bypass openings made on its side howl surface chance coincidence with inlets purge channel when the piston is near bottom dead center, characterized in that the piston from the discharge cylinder provided with a partition with an inlet valve.

2. The engine according to claim 1, characterized in that a cylindrical recess is made coaxially with the piston in the baffle, the discharge cylinder cover is provided with a cylindrical protrusion, coaxially with the recess and facing it with the possibility of entering the latter with a gap, and the inlet valve is located at the bottom of the recess .