RU2053388C1

RU2053388C1 - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2053388C1
Application number: RU9494020118A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Плющев; С.Н. Девянин
Original assignee: Совместное предприятие (АОЗТ) "ДИАКС"
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: two-stroke internal combustion engine is provided with blowing receiver 11, that encloses cylinder 1 in the zone of location of blowing ports 4 and is connected with port 4, and by-passes 12 connected with compressor chambers 9 through by-pass ports 3. Chambers 9 are provided with displacers 15, outer side of which is answered to the side of skirt 16 of pistons 6. Fresh air compressed in chambers 9 enters receiver 11 and, when the blowing ports are open, intensively blows working chamber 8 to remove residual gases and fill it. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

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

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с выполненными в нем впускными, перепускными, продувочными и выпускными окнами и поршень с приводным штоком, размещенный в цилиндре и разделяющий его на надпоршневую рабочую камеру, имеющую свечу зажигания и связанную через выпускные окна с системой выпуска отработавших газов, и подпоршневую компрессорную камеру, снабженную вытеснителем с уплотнительным элементом и направляющей втулкой, перемещающейся с приводным штоком, причем компрессорная камера выполнена с возможностью соединения с впускными окнами и через перепускные окна, каналы и продувочные окна с рабочей камерой. A two-stroke internal combustion engine is known, comprising at least one cylinder with inlet, bypass, purge and exhaust windows made therein, and a piston with a drive rod located in the cylinder and dividing it into a supra-piston working chamber having a spark plug and connected through exhaust windows to exhaust gas system, and a piston compressor chamber equipped with a displacer with a sealing element and a guide sleeve moving with the drive rod, and Camera arranged to be connected with inlet ports and through the bypass ports, channels and scavenging ports to the working chamber.

Однако в известном двигателе при движении поршня к нижней мертвой точке свежий заряд, сжимающийся в компрессорной камере и вытесняемый из нее вытеснителем, перетекает в перепускные каналы, имеющие одинаковое сечение по всей длине. В результате при открытии поршнем продувочных окон сжатый свежий заряд, рассредоточенный по всему объему перепускных каналов, недостаточно интенсивно продувает рабочую камеру от остаточных газов, что ухудшает наполнение цилиндра и тем самым снижает удельную мощность и КПД двигателя. However, in the known engine, when the piston moves to bottom dead center, a fresh charge, compressed in the compressor chamber and displaced from it by the displacer, flows into the bypass channels having the same cross section along the entire length. As a result, when the piston opens the purge windows, the compressed fresh charge dispersed over the entire volume of the bypass channels does not sufficiently blow through the working chamber from the residual gases, which impairs the filling of the cylinder and thereby reduces the specific power and efficiency of the engine.

Целью изобретения является повышение удельной мощности и КПД двигателя за счет улучшения наполнения цилиндра. The aim of the invention is to increase the specific power and engine efficiency by improving the filling of the cylinder.

Указанная цель достигается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорани, содержащий по меньшей мере один цилиндр с выполненными в нем впускными, перепускными и продувочными окнами и по меньшей мере один поршень с приводным штоком, размещенный в цилиндре и разделяющий его на надпоршневую рабочую камеру, имеющую источник воспламенения рабочего заряда и систему выпуска отработавших газов, и подпоршневую компрессорную камеру, снабженную вытеснителем, уплотнительным элементом и направляющей втулкой, причем компрессорная камера выполнена с возможностью соединения с впускными окнами и через перепускные окна каналы и продувочные окна с рабочей камерой, снабжен продувочным ресивером, охватывающим цилиндр и сообщенным с продувочными окнами и перепускными каналами. При этом вытеснитель и направляющая втулка могут быть выполнены заодно. This goal is achieved by the fact that a two-stroke internal combustion engine comprising at least one cylinder with inlet, bypass and blow-out windows made therein and at least one piston with a drive rod located in the cylinder and separating it into the over-piston working chamber having a source the ignition of the working charge and the exhaust system, and the piston compressor chamber, equipped with a displacer, a sealing element and a guide sleeve, and the compressor chamber flax with the possibility of connection with inlet windows and through the bypass windows channels and purge windows with a working chamber, equipped with a purge receiver covering the cylinder and in communication with the purge windows and bypass channels. In this case, the displacer and the guide sleeve can be made at the same time.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 presents the proposed engine; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Двигатель содержит цилиндр 1, который может быть выполнен ступенчатым. В цилиндре 1 выполнены впускные 2, перепускные 3, продувочные 4 и выпускные 5 окна и размещены два противоположно движущихся поршня 6 с приводными штоками 7. Поршни 6 делят цилиндр 1 на общую надпоршневую рабочую камеру 8 и индивидуальные подпоршневые компрессорные камеры 9. Рабочая камера 8 имеет источник воспламенения рабочего заряда, например топливную форсунку 10, и через выпускные окна 5 сообщена с системой выпуска отработавших газов (не показана). Поршни 6 управляют продувочными 4 и выпускными 5 окнами и имеют угол рассогласования, равный 7-15^о угла поворота вала (не показан). Двигатель снабжен общим продувочным ресивером 11, охватывающим цилиндр 1 в зоне расположения продувочных окон 4 и сообщенным с последними, и перепускными каналами 12, которые через перепускные окна 3 соединены с компрессорными камерами 9. Штоки 7 обоих поршней 6 размещены в направляющих втулках 13, расположенных в компрессорных камерах 9. Для герметизации последних между втулками 13 и штоками 7 имеются уплотнительные элементы 14. Камеры 9 снабжены также вытеснителями, наружная оребренная поверхность 15 которых имеет форму, соответствующую внутренней поверхности юбки 16 поршней 6. Вытеснители 15 могут быть выполнены заодно со своими втулками 13. В одном или обоих вытеснителях 15 может быть выполнен теплообменник 17 с системой 18 подвода и отвода охлаждающей жидкости. На юбке 16 каждого поршня 6 может быть выполнен радиальный паз 19 со сквозными отверстиями 20 и установлен кольцевой клапан 21 Г-образного сечения с уплотнительным кольцом 22 на поверхности, контактирующей с цилиндром 1. Между юбками 16 и стенками частей цилиндра 1 большего диаметра образуются кольцевые полости 23, ограниченные с одной стороны кольцевыми клапанами 21 и периодически соединяющиеся с впускными окнами 2.The engine contains a cylinder 1, which can be made stepwise. Inlet 1, inlet 3, purge 4, and exhaust 5 windows are made in cylinder 1 and two oppositely moving pistons 6 with drive rods 7 are placed. Pistons 6 divide cylinder 1 into a common over-piston working chamber 8 and individual under-piston compressor chambers 9. The working chamber 8 has a source of ignition of the working charge, for example, a fuel injector 10, and through the exhaust ports 5 is in communication with an exhaust system (not shown). The pistons 6 control the purge 4 and exhaust 5 windows and have a mismatch angle of 7-15 ^{about the} angle of rotation of the shaft (not shown). The engine is equipped with a common purge receiver 11, covering the cylinder 1 in the area of the purge windows 4 and communicated with the last and bypass channels 12, which are connected through the bypass ports 3 to the compressor chambers 9. The rods 7 of both pistons 6 are located in the guide bushings 13 located in compressor chambers 9. For sealing the latter between the bushings 13 and the rods 7 there are sealing elements 14. The chambers 9 are also equipped with displacers, the outer fin surface 15 of which has a shape corresponding to the inner the surface of the skirt 16 of the pistons 6. The displacers 15 can be made integral with their bushings 13. In one or both of the displacers 15, a heat exchanger 17 with a system 18 for supplying and discharging coolant can be made. On the skirt 16 of each piston 6, a radial groove 19 with through holes 20 can be made and an annular valve 21 of a L-shaped section with a sealing ring 22 can be installed on the surface in contact with the cylinder 1. Annular cavities are formed between the skirts 16 and the walls of the cylinder parts 1 of a larger diameter 23, bounded on one side by annular valves 21 and periodically connected to the inlet windows 2.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

При нахождении поршней 6 во внутренней мертвой точке (ВМТ) их юбки 16 перекрывают продувочные 4 и выпускные 5 окна, а кольцевые клапаны 21 впускные окна 2. В рабочей камере 8 происходит сгорание рабочего заряда, образованного впрыском в сжатый свежий заряд топлива форсункой 10. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни движутся к наружным мертвым точкам (НМТ), сжимая при помощи вытеснителей 15 свежий заряд в камерах 9, который, перетекая через перепускные окна 3 и каналы 12, сосредоточивается в продувочном ресивере 11 напротив продувочных окон 4. При этом поршни 6 смещаются относительно неподвижных в этот момент клапанов 21, которые таким образом отсекают камеры 9 от соответствующих полостей путем перекрытия отверстий 20. В определенный момент кромка паза 19 каждого поршня 6 подходит к своему клапану 21 и начинает его смещать, открывая впускные окна 2. Свежий заряд всасывается через впускные окна 2 в полости 23 за счет разрежения, возникающего в них при смещении клапанов 21 к НМТ. При подходе поршней 6 к НМТ сначала одним из них открываются выпускные окна 5, и отработавшие газы выбрасываются из рабочей камеры 8 в систему выпуска. Несколько позже по времени, обусловленном углом рассогласования поршней 6, другой поршень открывает продувочные окна 4. Сжатый свежий заряд, сосредоточенный в продувочном ресивере 11, интенсивно продувает рабочую камеру 8 от остаточных газов и наполняет ее для совершения следующего рабочего цикла. При положении поршней в НМТ клапаны 21 закрывают перепускные окна 3. В начале движения поршней 6 к ВМТ клапаны 21, оставаясь неподвижными, продолжают перекрывать окна 3, изолируя ресивер 11, в котором осталась под повышенным давлением часть свежего заряда, от компрессорных камер 9, в которых начинает возникать разрежение. При этом отверстия 20 пазов 19, также смещаясь относительно клапанов 21, сообщают полости 23 с камерами 9, и свежий заряд перепускается из полостей 23 в камеры 9. По мере движения поршней 6 к ВМТ они перекрывают продувочные 4 и выпускные 5 окна, кромки пазов 19 подходят к клапанам 21, которые, двигаясь вместе с поршнями 6, открывают окна 3, а свежий заряд продолжает поступать в камеры 9 через отверстия 20 пазов 19, полости 23 и впускные окна 2 до перекрытия последних клапанами 21 вблизи ВМТ. Одновременно в рабочей камере 8 поршни 6 сжимают свежий заряд. Охлаждение в компрессорных камерах 9 свежего заряда теплообменниками 17 позволяет увеличить наполнение камер 9 и рабочей камеры 8. When the pistons 6 are in the internal dead center (TDC), their skirts 16 overlap the purge 4 and exhaust 5 windows, and the annular valves 21 are the inlet windows 2. In the working chamber 8, the working charge generated by the injection of fresh compressed fuel into the nozzle 10 is burned. the action of expanding combustion products, the pistons move to the external dead center (BDC), compressing with the help of displacers 15 a fresh charge in the chambers 9, which, flowing through the bypass windows 3 and channels 12, is concentrated in the purge receiver 11 opposite to the purge windows 4. In this case, the pistons 6 are displaced relative to the valves 21 which are stationary at that moment, which thus cut off the chambers 9 from the corresponding cavities by overlapping the openings 20. At a certain moment, the edge of the groove 19 of each piston 6 approaches its valve 21 and begins to displace it, opening inlet windows 2. Fresh charge is absorbed through the inlet windows 2 in the cavity 23 due to the rarefaction that occurs in them when the valves 21 are displaced to the BDC. When the pistons 6 approach the BDC, one of them first opens the exhaust ports 5, and the exhaust gases are emitted from the working chamber 8 into the exhaust system. A little later in time, due to the mismatch angle of the pistons 6, the other piston opens the purge windows 4. The compressed fresh charge concentrated in the purge receiver 11 intensively purges the working chamber 8 from the residual gases and fills it for the next working cycle. With the position of the pistons in the BDC, the valves 21 close the bypass windows 3. At the beginning of the movement of the pistons 6 to the TDC, the valves 21, while still stationary, continue to block the windows 3, isolating the receiver 11, in which part of the fresh charge remained under increased pressure, from the compressor chambers 9, which rarefaction begins to occur. In this case, the openings 20 of the grooves 19, also shifted relative to the valves 21, are communicated by the cavity 23 with the chambers 9, and a fresh charge is transferred from the cavities 23 to the chambers 9. As the pistons 6 move towards TDC, they overlap the purge 4 and outlet 5 windows, the edges of the grooves 19 approach the valves 21, which, moving together with the pistons 6, open the windows 3, and fresh charge continues to enter the chambers 9 through the openings 20 of the grooves 19, the cavities 23 and the inlet windows 2 until the latter closes with the valves 21 near the TDC. At the same time, in the working chamber 8, the pistons 6 compress a fresh charge. Cooling in the compressor chambers 9 fresh charge heat exchangers 17 allows you to increase the filling of the chambers 9 and the working chamber 8.

Claims

1. Two-stroke internal combustion engine, comprising at least one cylinder with inlet, bypass and blow-out windows made therein and at least one piston with a drive rod, placed in the cylinder and dividing it into a super-piston working chamber having a source of ignition of the working charge and an exhaust system, and a piston compressor chamber provided with a displacer, a sealing element and a guide sleeve, the compressor chamber being configured to be connected to launch windows and through the bypass windows, channels and purge windows - with a working chamber, characterized in that it is equipped with a purge receiver covering the cylinder and in communication with the purge windows and bypass channels.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the displacer and the guide sleeve are integral.