RU2070975C1

RU2070975C1 - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2070975C1
Application number: RU9292003780A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Плющев
Original assignee: Осауленко Вячеслав Николаевич; Плющев Валерий Георгиевич
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: automotive industry; mechanical engineering. SUBSTANCE: radial slot with through holes is made on piston skirt. Ring valve is installed in slot coaxially with piston for axial displacement and overlapping of slot holes and intake ports. Piston skirt, ring valve and compression portion of cylinder with intake ports form variable displacement space communicating, during part of piston stoke, with compression chamber through holes in piston skirt slot. EFFECT: enlarged operating capabilities. 7 cl, 9 dwg ЫЫЫ1

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий ступенчатый цилиндр, больший диаметр которого образует компрессорную камеру, к которой подключен впускной клапан с установленным в нем обратным пластинчатым клапаном, а меньший рабочую камеру, имеющую выпускной канал, размещенный в цилиндре поршень, кинематически связанный с коленчатым валом, и промежуточную камеру, подключенную к рабочей камере при помощи по меньшей мере одного перепускного канала и изолированную от картера ДВС. Known two-stroke internal combustion engine (ICE), containing a stepped cylinder, the larger diameter of which forms a compressor chamber to which an inlet valve is connected with a check valve installed in it, and a smaller working chamber having an exhaust channel, a piston kinematically connected with the cylinder crankshaft, and an intermediate chamber connected to the working chamber using at least one bypass channel and isolated from the ICE crankcase.

Однако применение пластинчатого обратного клапана во впускном канале повышает газодинамическое сопротивление впускной системы. Кроме того, поскольку для открывания указанного клапана необходим перепад давления, время открывания впускных окон уменьшается до 150 160^oC угла поворота вала в зависимости от упругости обратного клапана. В результате уменьшается время-сечение впуска в компрессорный цилиндр и ухудшается его наполнение свежим зарядом. Использование в известном ДВС перепускной камеры, имеющей значительный паразитный объем и связанной с рабочей камерой через управляемый поршнем перепускной канал, приводит к обратному сбросу части свежего заряда из рабочей камеры в промежуточную в начале такта сжатий. Это делает неэффективной фазу наддува ДВС и ухудшает наполнение цилиндра. Наличие указанных недостатков приводит к снижению удельной мощности и КПД в известном ДВС.However, the use of a plate check valve in the inlet increases the gas-dynamic resistance of the inlet system. In addition, since a pressure drop is required to open the specified valve, the opening time of the inlet windows is reduced to 150 160 ^o C the angle of rotation of the shaft depending on the elasticity of the check valve. As a result, the time-section of the inlet to the compressor cylinder decreases and its filling with a fresh charge deteriorates. The use of a bypass chamber in a known internal combustion engine, which has a significant parasitic volume and is connected to the working chamber through a bypass channel controlled by the piston, leads to the reverse discharge of a part of the fresh charge from the working chamber to the intermediate at the beginning of the compression stroke. This makes the ICE boost phase ineffective and impairs cylinder filling. The presence of these disadvantages leads to a decrease in specific power and efficiency in the known internal combustion engine.

Цель изобретения повышение удельной мощности и КПД ДВС за счет улучшения наполнения цилиндра. The purpose of the invention is to increase the specific power and efficiency of the internal combustion engine by improving the filling of the cylinder.

Для достижения цели в двухтактном ДВС, содержащем по меньшей мере один основной ступенчатый цилиндр, больший диаметр которого образует компрессорную камеру, имеющую систему впуска свежего заряда, а меньший рабочую камеру, имеющую систему выпуска отработавших газов, размещенный в основном
цилиндре поршень с юбкой, разделяющий компрессорную и рабочую камеры и кинематически связанный с выходным валом, система впуска свежего заряда выполнена в виде пояса впускных окон, на юбке поршня выполнен радиальный паз со сквозными отверстиями, а в пазу соосно поршню установлен кольцевой клапан с возможностью осевого перемещения и перекрытия отверстий паза, причем юбка поршня, кольцевой клапан и компрессорная часть основного цилиндра, содержащая впускные окна, образуют полость переменного объема, сообщающуюся на части хода поршня с компрессорной камерой через отверстия в пазу юбки поршня. В одном из вариантов ДВС в стенке компрессорной камеры могут быть выполнены перепускные окна, а в стенке рабочей камеры управляющие поршнем продувочные окна, сообщенные с перепускными окнами посредством перепускного канала, при этом контактирующая с цилиндром поверхность кольцевого клапана имеет ширину не менее ширины перепускных окон. В другом варианте ДВС в днище поршня выполнен перепускной канал с клапаном, а система выпуска отработавших газов выполнена в виде управляемых поршнем выпускных окон в стенке рабочей камеры. Оба варианта могут быть реализованы на основе ДВС с противоположно движущимися поршнями и применимы,как в ДВС с воспламенением от сжатия, так и с искровым зажиганием. В компрессорной камере по меньшей мере одного цилиндра на втулке может быть размещен оребренный теплообменник, наружная поверхность которого выполнена в форме, соответствующей профилю внутренней поверхности поршня, причем теплообменник снабжен системой подвода и отвода охлаждающей среды. Поверхность кольцевого клапана, контактирующая с цилиндром, может быть снабжена по меньшей мере одним уплотнительным кольцом и имеет ширину не менее ширины впускных окон.To achieve the goal in a two-stroke ICE containing at least one main stepped cylinder, the larger diameter of which forms a compressor chamber having a fresh charge intake system, and a smaller working chamber having an exhaust system, located mainly
the cylinder has a piston with a skirt separating the compressor and working chambers and kinematically connected to the output shaft, the fresh charge intake system is made in the form of an intake window belt, a radial groove with through holes is made on the piston skirt, and an annular valve with axial displacement is installed coaxially with the piston groove and overlapping the groove holes, the piston skirt, the annular valve and the compressor part of the main cylinder containing the inlet windows, form a cavity of variable volume, communicating on the piston stroke part with the compressor chamber through the holes in the groove of the piston skirt. In one of the internal combustion engine variants, overflow windows can be made in the wall of the compressor chamber, and purge windows controlled by the piston in communication with the bypass windows through the bypass channel in the wall of the working chamber, while the surface of the annular valve in contact with the cylinder has a width not less than the width of the bypass windows. In another embodiment, the internal combustion engine has a bypass channel with a valve in the piston bottom, and the exhaust system is made in the form of exhaust windows controlled by the piston in the wall of the working chamber. Both options can be implemented on the basis of internal combustion engines with oppositely moving pistons and are applicable both to internal combustion engines with compression ignition and spark ignition. In the compressor chamber of at least one cylinder, a finned heat exchanger can be placed on the sleeve, the outer surface of which is made in the form corresponding to the profile of the inner surface of the piston, and the heat exchanger is equipped with a system for supplying and removing cooling medium. The surface of the annular valve in contact with the cylinder may be provided with at least one o-ring and has a width not less than the width of the inlet windows.

Сущность изобретения заключается в том, что кольцевой клапан, установленный на юбке поршня с образованием полости переменного объема, совмещает функции трех клапанов: впускного и двух перепускных (из полости переменного объема в компрессорную камеру и из последней в рабочую камеру), а также контролирует объем уплотнительной полости. Газораспределение в заявленном ДВС полностью управляется поршнем с многофункциональным кольцевым клапаном, что позволяет отказаться от традиционных упругих элементов обратных клапанов,
обуславливающих потерю части хода поршня на стадии впуска как в прототипе. Благодаря этому существенно уменьшено газодинамическое сопротивление на впуске и перепуске, а также достигнута полная синхронизация между всеми стадиями газораспределения, положением поршня и процессами в цилиндре. Стадия впуска в компрессорную камеру увеличена почти до 180^o угла поворота вала. Кроме того, использование кольцевого клапана, смещающегося относительно поршня на ширину паза в юбке при изменении направления движения поршня, позволяет исключить обратный сброс смеси по перепускным каналам в компрессорную камеру с началом такта сжатия в рабочей камере. Наличие подключенной к впускным окнам полости переменного, управляемого кольцевым клапаном объема дает возможность увеличить до 320^o продолжительность фазы впуска свежего заряда в цилиндр двухтактного ДВС. Таким образом, организация практически непрерывного потока свежего заряда при уменьшении потерь давления и энергии на впуске позволяет с большой эффективностью использовать турбонаддув компрессорной камеры, увеличить наполнение компрессора и количество продувочного воздуха, улучшив при этом охлаждение поршня и цилиндра. Расчетный коэффициент наполнения компрессорной камеры ДВС равен 0,9 1. Тем самым достигается цель повышение удельной мощности и КПД, особенно на больших оборотах.The essence of the invention lies in the fact that the annular valve mounted on the piston skirt with the formation of a cavity of variable volume, combines the functions of three valves: inlet and two bypass valves (from a cavity of variable volume into the compressor chamber and from the latter into the working chamber), and also controls the volume of the sealing cavities. The gas distribution in the declared ICE is fully controlled by a piston with a multifunctional ring valve, which allows you to abandon the traditional elastic elements of the check valves,
causing the loss of part of the piston stroke at the inlet stage as in the prototype. Due to this, the gas-dynamic resistance at the inlet and bypass is significantly reduced, and complete synchronization is achieved between all stages of gas distribution, the position of the piston and the processes in the cylinder. The stage of inlet into the compressor chamber is increased to almost 180 ^{o the} angle of rotation of the shaft. In addition, the use of an annular valve that moves relative to the piston by the width of the groove in the skirt when the direction of movement of the piston changes, eliminates the reverse discharge of the mixture through the bypass channels into the compressor chamber with the start of the compression stroke in the working chamber. The presence of a variable cavity connected to the inlet windows, controlled by a ring volume valve, makes it possible to increase the duration of the phase of the fresh charge inlet to the cylinder of a two-stroke ICE to 320 ^o . Thus, the organization of an almost continuous stream of fresh charge while reducing pressure and energy losses at the inlet allows the turbocharging of the compressor chamber to be used with great efficiency, increasing the filling of the compressor and the amount of purge air, while improving the cooling of the piston and cylinder. The calculated filling factor of the ICE compressor chamber is 0.9 1. This thereby achieves the goal of increasing the specific power and efficiency, especially at high speeds.

На фиг. 1 7 схематично изображена цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) двухтактного дизеля на разных стадиях цикла: фиг. 1 поршень расположен во внутренней мертвой точке (ВМТ); фиг. 2 начало рабочего хода поршня, впускные окна перекрыты; фиг. 3 рабочий ход; фиг. 4 поршень расположен в наружной мертвой точке (НМТ); фиг. 5 начало такта сжатия и впуска в компрессорную камеру; фиг. 6 движение поршня к ВМТ, перекрытие продувочных окон; фиг. 7 - середина такта сжатия; на фиг. 8 изображен вариант ЦПГ заявляемого ДВС с противоположно движущимися поршнями, продольный разрез; на фиг. 9 вариант выполнения ДВС с противоположно движущимися поршнями, содержащими перепускные тарельчатые клапаны, продольный разрез (оба
последних варианта ДВС снабжены теплообменниками, расположенными в компрессорных камерах.In FIG. 1 7 schematically shows a cylinder-piston group (CPG) of a two-stroke diesel engine at different stages of the cycle: FIG. 1 piston is located at internal dead center (TDC); FIG. 2 beginning of the piston stroke, intake ports are closed; FIG. 3 working stroke; FIG. 4 the piston is located at the outer dead center (BDC); FIG. 5 the beginning of the compression stroke and the intake into the compressor chamber; FIG. 6 the movement of the piston to TDC, overlapping the purge windows; FIG. 7 - the middle of the compression stroke; in FIG. 8 shows a variant of the CPG of the inventive ICE with oppositely moving pistons, a longitudinal section; in FIG. 9 embodiment of ICE with oppositely moving pistons containing bypass poppet valves, longitudinal section (both
The latest ICE versions are equipped with heat exchangers located in the compressor chambers.

П р и м е р 1. (фиг. 1 7). Двухтактный дизель содержит ступенчатый цилиндр 1, больший диаметр которого образует компрессорную камеру 2, а меньший диаметр рабочую камеру 3. Эти камеры разделены поршнем 4 с юбкой 5, который жестко соединен с приводным штоком 6. Шток размещен во втулке 7, которая расположена в компрессорной камере 2, и связан с преобразовательным механизмом (не показан). В компрессорной части цилиндра выполнены пояса впускных 8 и перепускных 9 окон. Рабочая камера выполнена с поясом продувочных окон 10, которые соединены с перепускными окнами 9 перепускными каналами 11. В головке 12 цилиндра установлены форсунка 13 и выпускной клапан 14, закрывающий выхлопной канал 15. На юбке поршня выполнен радиальный паз 16, в котором, в свою очередь, выполнены сквозные отверстия 17 и установлен кольцевой клапан 18 Г-образного сечения с уплотнительным кольцом 19 на поверхности, контактирующей с цилиндром 1. Между юбкой 5 и стенкой компрессорной части 2 цилиндра образуется кольцевая полость 20 переменного объема, ограниченная с одной стороны кольцевым клапаном 18 и периодически соединяющаяся с впускными окнами 8. PRI me R 1. (Fig. 1 7). A two-stroke diesel engine contains a stepped cylinder 1, the larger diameter of which forms the compressor chamber 2, and the smaller the diameter of the working chamber 3. These chambers are separated by a piston 4 with a skirt 5, which is rigidly connected to the drive rod 6. The rod is located in the sleeve 7, which is located in the compressor chamber 2, and is associated with a conversion mechanism (not shown). In the compressor part of the cylinder made inlet belt 8 and bypass 9 windows. The working chamber is made with a purge window belt 10, which are connected to the bypass windows 9 bypass channels 11. In the cylinder head 12 there is a nozzle 13 and an exhaust valve 14 covering the exhaust channel 15. A radial groove 16 is made on the piston skirt, in turn , through holes 17 are made and an annular valve 18 of an L-shaped section with a sealing ring 19 is installed on the surface in contact with the cylinder 1. An annular cavity 20 of variable volume is formed between the skirt 5 and the wall of the compressor part 2 of the cylinder Bounded on the one hand an annular valve 18 and periodically connecting to inlet ports 8.

Двигатель по примеру 1 работает следующим образом. The engine of example 1 operates as follows.

При расположении поршня 4 в ВМТ (фиг. 1) юбка 5 поршня перекрывает продувочные окна 10, кольцевой клапан 18 впускные окна 8, а выпускной клапан 14 выхлопной канал 15. В рабочей камере 3 начинается сгорание топлива, впрыснутого форсункой 13. Под действием продуктов сгорания поршень 4 начинает двигаться к НМТ, сжимая свежий заряд в компрессорной камере 2 и перепускных каналах 11. При этом поршень 4 смещается относительно неподвижного в этот момент кольцевого клапана 18, который таким образом отсекает компрессорную камеру 2 от полости 20 переменного объема путем перекрытия отверстий 17 паза 16 (фиг. 2). В определенный момент рабочего хода поршня, зависящий от ширины радиального паза 16, правая (на чертеже) кромка этого паза подходит к кольцевому клапану 18 и начинает его смещать, открывая впускные окна 8 (фиг. 3). Дальнейшее движение поршня 4 к НМТ происходит вместе с кольцевым клапаном 18. Свежий заряд засасывается через впускные окна 8 в полость 20 за счет разрежения,
возникающего в ней при смещении кольцевого клапана 18 к НМТ. Одновременно нарастает степень сжатия в компрессорной камере 2 и перепускных каналах 11. При подходе поршня 4 к НМТ (фиг. 4) открывается выпускной клапан 14 и отработавшие газы выбрасываются из рабочей камеры 3 через выхлопной канал 15. Несколько позже днищем поршня 4 открываются продувочные окна 10, начинается вытеснение остатков продуктов сгорания из рабочей камеры 3 и заполнение ее свежим зарядом, подаваемым под давлением из компрессорной камеры 2 по перепускным каналам 11. В конце продувки выхлопной канал 15 перекрывается клапаном 14, поршень 4 находится в НМТ и кольцевой канал 18 закрывает перепускные окна 9. В начале такта сжатия (фиг. 5) кольцевой клапан 18 продолжает перекрывать перепускные окна 9, изолируя перепускные каналы 11, в которых осталась под повышенным давлением часть свежего заряда, от компрессорной камеры 2, в которой начинается разряжение при отходе поршня от НМТ. Сначала поршень 4 движется к ВМТ относительно неподвижного кольцевого клапана 18, скользящего по радиальному пазу 16. При этом отверстия 17 паза, также смещаясь относительно кольцевого клапана 18, открывают полость 20, и новая порция свежего заряда из впускных окон 8 через полость 20 начинает поступать в компрессорную камеру 2 в самом начале такта сжатия. Как только днище поршня 4 перекрывает продувочные окна 10 (фиг. 6), левая (по чертежу) кромка паза 16 подходит к кольцевому клапану 18, и он начинает двигаться вместе с поршнем 4, открывая при этом перепускные окна 9 (фиг. 7). Наполнение компрессорной камеры 2 через отверстия 17 паза и впускные окна 8 продолжается вплоть до перекрытия последних кольцевых клапанов 18 вблизи ВМТ (фиг. 1). Одновременно завершается сжатие воздушного заряда в рабочей камере 3, форсунка 13 впрыскивает топливо, которое воспламеняется от сжатия. Поршень 4 находится в ВМТ. Цикл повторяется.When the piston 4 is located at the TDC (Fig. 1), the piston skirt 5 overlaps the purge windows 10, the annular valve 18 inlet windows 8, and the exhaust valve 14 exhaust channel 15. In the working chamber 3, combustion of fuel injected by the nozzle 13 begins. Under the action of combustion products the piston 4 begins to move to the BDC, compressing the fresh charge in the compressor chamber 2 and the bypass channels 11. In this case, the piston 4 is shifted relative to the stationary at the moment of the annular valve 18, which thus cuts off the compressor chamber 2 from the cavity 20 of variable volume by overlapping the holes 17 of the groove 16 (Fig. 2). At a certain moment of the piston stroke, depending on the width of the radial groove 16, the right (in the drawing) edge of this groove approaches the annular valve 18 and begins to displace it, opening the inlet windows 8 (Fig. 3). Further movement of the piston 4 to the BDC occurs together with the annular valve 18. Fresh charge is sucked through the inlet windows 8 into the cavity 20 due to rarefaction,
arising in it with the displacement of the annular valve 18 to the BDC. At the same time, the compression ratio increases in the compressor chamber 2 and the bypass channels 11. When the piston 4 approaches the BDC (Fig. 4), the exhaust valve 14 opens and the exhaust gases are discharged from the working chamber 3 through the exhaust channel 15. Somewhat later, the purge windows 10 open with the bottom of the piston 4 begins the displacement of residual combustion products from the working chamber 3 and filling it with a fresh charge supplied under pressure from the compressor chamber 2 through the bypass channels 11. At the end of the purge, the exhaust channel 15 is closed by valve 14, the piston 4 n located in the BDC and the annular channel 18 closes the bypass ports 9. At the beginning of the compression stroke (Fig. 5), the annular valve 18 continues to block the bypass ports 9, isolating the bypass channels 11, in which part of the fresh charge remained under increased pressure, from the compressor chamber 2, in which the discharge begins when the piston moves away from the BDC. First, the piston 4 moves to the TDC relative to the stationary annular valve 18, sliding along the radial groove 16. In this case, the holes 17 of the groove, also shifted relative to the annular valve 18, open the cavity 20, and a new portion of fresh charge from the inlet windows 8 through the cavity 20 begins to flow into compressor chamber 2 at the very beginning of the compression stroke. As soon as the bottom of the piston 4 overlaps the purge windows 10 (Fig. 6), the left (according to the drawing) edge of the groove 16 approaches the annular valve 18, and it begins to move with the piston 4, while opening the bypass windows 9 (Fig. 7). The filling of the compressor chamber 2 through the holes 17 of the groove and the inlet windows 8 continues until the last annular valves 18 are closed near the TDC (Fig. 1). At the same time, the compression of the air charge in the working chamber 3 is completed, the nozzle 13 injects fuel, which is ignited by compression. Piston 4 is located at TDC. The cycle repeats.

П р и м е р 2 (фиг. 8). ДВС может содержать две ЦПГ, соединенный с образованием общей рабочей камеры 21, ограниченной днищами противоположно движущихся поршней 4, аналогичных по конструкции поршню по примеру 1. В этом случае обе компрессорные камеры 2 содержат впускные 8 и перепускные 9 окна, а рабочая камера 21 кроме пояса продувочных окон 10, управляемых одним поршнем,
имеет пояс выпускных окон 22, управляемых вторым поршнем. Эти управляющие газораспределением поршни имеют угол рассогласования, равный 7 15^o угла поворота вала. Перепускные окна 9 обоих цилиндров 1 соединены отдельными перепускными каналами 11 с общим для них поясом продувочных окон 10. В компрессорной камере одного или обоих цилиндров на втулке 7 штока может быть размещен оребренный теплообменник 23 с системой подвода и отвода охлаждающей жидкости (трубопроводы 24). Наружная поверхность (оребрение 25) теплообменника имеет форму, соответствующую внутренней поверхности юбки 5 поршня.PRI me R 2 (Fig. 8). The internal combustion engine may contain two CPGs connected with the formation of a common working chamber 21, bounded by the ends of the opposing pistons 4, similar in design to the piston of example 1. In this case, both compressor chambers 2 contain inlet 8 and bypass 9 windows, and the working chamber 21 except for the belt purge windows 10 controlled by a single piston,
has a belt of exhaust ports 22 controlled by a second piston. These pistons controlling the gas distribution have a mismatch angle equal to 7 15 ^{o the} angle of rotation of the shaft. The bypass windows 9 of both cylinders 1 are connected by separate bypass channels 11 with a common purge window belt 10. In the compressor chamber of one or both cylinders, a fin heat exchanger 23 with a coolant supply and exhaust system can be placed on the stem sleeve 7 (pipelines 24). The outer surface (fins 25) of the heat exchanger has a shape corresponding to the inner surface of the piston skirt 5.

Двигатель по примеру 2 работает следующим образом. The engine of example 2 operates as follows.

Кольцевой клапан 14 в обоих цилиндрах управляет впускными 8 и перепускными 9 окнами так же, как описано в примере 1. Обе компрессорные камеры 2 используются для продувки и наполнения свежим зарядом рабочей камеры 3 через общий для них пояс продувочных окон 10, который открывается в рабочую камеру 3 позже открывания пояса выпускных окон 22 на время, обусловленное углом рассогласования поршней. В процессе наполнения компрессорных камер 2 свежим зарядом (при движении поршней 4 к ВМТ) и при сжатии свежего заряда в этих камерах (рабочий ход поршней) происходит интенсивное омывание зарядом холодных оребренных поверхностей 25 теплообменников 23, в результате чего температура заряда уменьшается, а наполнение компрессорных и рабочей камер увеличивается. An annular valve 14 in both cylinders controls the inlet 8 and the bypass 9 windows in the same way as described in example 1. Both compressor chambers 2 are used to purge and refill the working chamber 3 with a fresh charge through the common purge window belt 10, which opens into the working chamber 3 after opening the belt of the exhaust windows 22 for a time due to the angle of mismatch of the pistons. In the process of filling the compressor chambers 2 with a fresh charge (when the pistons 4 move to TDC) and when the fresh charge is compressed in these chambers (piston stroke), the charge finders cold washing surfaces 25 of the heat exchangers 23 intensively, as a result of which the charge temperature decreases, and the compressor and working cameras increases.

П р и м е р 3 (фиг. 9). ДВС с противоположно движущимися поршнями 26, расположенными в ступенчатом цилиндре 27, содержит общую рабочую камеру 28 и две подпоршневые компрессорные камеры 29. В стенках цилиндра меньшего диаметра выполнены два пояса выпускных окон 30, управляемые днищами поршней 26, а в стенках большего диаметра два пояса впускных окон 31 по одному в каждой компрессорной камере 29. Кроме того, в компрессорных камерах размещены оребренные теплообменники 32 с системами 33 циркуляции хладагента, а в рабочей камере установлена свеча 34 зажигания. Впускные окна 31 соединены впускными трубопроводами с карбюратором (не показан). На юбках 35 обоих поршней 26 аналогично поршню из примера 1 выполнены радиальные пазы 36 с отверстиями 37 и установлены кольцевые клапаны 38 с уплотнительными кольцами 39. В днищах поршней
26 выполнены перепускные каналы 40, закрываемые подпружиненными и размещенными в штоке 41 тарельчатыми клапанами 42. Описанная конструкция ДВС может работать в дизельном варианте, при этом свеча зажигания заменяется на топливную форсунку, а система впуска отключается от карбюратора.PRI me R 3 (Fig. 9). An internal combustion engine with oppositely moving pistons 26 located in a stepped cylinder 27 contains a common working chamber 28 and two piston compressor chambers 29. In the walls of the cylinder of smaller diameter there are two belts of exhaust windows 30, controlled by piston bottoms 26, and in walls of a larger diameter there are two inlet belts windows 31, one in each compressor chamber 29. In addition, finned heat exchangers 32 with refrigerant circulation systems 33 are placed in the compressor chambers, and a spark plug 34 is installed in the working chamber. The inlet ports 31 are connected by inlet pipes to a carburetor (not shown). On the skirts 35 of both pistons 26, similarly to the piston of Example 1, radial grooves 36 with openings 37 are made and annular valves 38 are installed with O-rings 39. In the piston bottoms
26, bypass channels 40 are made, which are closed by spring-loaded poppet valves 42 located in the stem 41. The described engine design can operate in a diesel version, the spark plug being replaced with a fuel nozzle and the intake system disconnected from the carburetor.

Двигатель по примеру 3 работает следующим образом. The engine of example 3 operates as follows.

При расположении поршней 26 во внутренней мертвой точке выпускные окна перекрыты юбками 35 поршней, а впускные окна кольцевыми клапанами 38. Тарельчатые клапаны 42 закрывают перепускные каналы 40. Под действием продуктов сгорания горючей смеси, подожженной в рабочей камере 28 свечой 34, поршни совершают рабочий ход, сжимая при этом в компрессорных камерах 29 накопленный ранее свежий заряд смеси. Расположенная ближе к днищу поршня кромка паза 36 входит в контакт с кольцевым клапаном 38 и начинает перемещать его по направлению к НМТ, открывая при этом пояс впускных отверстий 31. В кольцевой полости 43 переменного объема образовавшейся между юбкой 35 и стенкой цилиндра, накапливется свежий заряд для следующего цикла. Свежий заряд, находящийся в компрессорной камере 29, сжимается между оребрением теплообменника 32, эффективно охлаждаясь при этом. Вблизи НМТ днища поршней проходят пояса выпускных окон 30. Давление в рабочей камере 28 падает. Под действием перепада давления в камерах 28 и 29 (или под действием толкателя в штоке) открывается тарельчатые клапаны 42 и свежий заряд под давлением по каналам 40 перепускается в рабочую камеру 28. С началом движения поршней 26 к ВМТ выпускные окна 30 и перепускные каналы 40 закрываются. Происходит перекладка кольцевого клапана 38 на другую кромку паза 36, расположенную дальше от днища поршня. При этом кольцевая полость 43 открывается через отверстия 37 паза в компрессорную камеру 29 и поток свежего заряда из этой полости и из впускных окон 31 попадает на оребрение теплообменника 32, охлаждаясь при этом. Давление горючей смеси в рабочей камере нарастает, и вблизи ВМТ свеча поджигает смесь. Накопление свежего заряда в компрессорной камере продолжается вплоть до подхода поршней к ВМТ. Цикл повторяется. When the pistons 26 are located in the internal dead center, the exhaust windows are blocked by the piston skirts 35 and the inlet windows by the annular valves 38. The poppet valves 42 close the bypass channels 40. Under the action of the combustion products of the combustible mixture ignited by the candle 34 in the working chamber 28, the pistons move, while compressing the previously accumulated fresh charge of the mixture in the compressor chambers 29. The edge of the groove 36 located closer to the bottom of the piston makes contact with the annular valve 38 and begins to move it towards the BDC, opening the belt of the inlet openings 31. In the annular cavity 43 of variable volume formed between the skirt 35 and the cylinder wall, a fresh charge accumulates for next cycle. A fresh charge located in the compressor chamber 29 is compressed between the fins of the heat exchanger 32, while cooling effectively. Near the BDC of the piston head are the belts of the exhaust windows 30. The pressure in the working chamber 28 drops. Under the action of the pressure drop in the chambers 28 and 29 (or under the action of a pusher in the stem), poppet valves 42 open and the fresh charge under pressure is transferred through the channels 40 to the working chamber 28. With the start of the movement of the pistons 26 to the TDC, the outlet windows 30 and the bypass channels 40 are closed . The annular valve 38 is shifted to the other edge of the groove 36, located further from the piston bottom. In this case, the annular cavity 43 opens through the openings 37 of the groove into the compressor chamber 29 and the stream of fresh charge from this cavity and from the inlet windows 31 enters the fins of the heat exchanger 32, while cooling. The pressure of the combustible mixture in the working chamber increases, and near the TDC, the candle ignites the mixture. The accumulation of fresh charge in the compressor chamber continues until the pistons approach TDC. The cycle repeats.

Claims

1. A two-stroke internal combustion engine containing at least one main stepped cylinder, the larger diameter of which forms a compressor chamber having a fresh charge inlet system, and the smaller one is a working chamber having an exhaust system, a piston with a skirt located in the main cylinder separating compressor and working chambers and kinematically connected with the output shaft, characterized in that the fresh charge intake system is made in the form of a belt of intake windows, a radial groove is made on the piston skirt with through holes, and in the groove coaxial to the piston, an annular valve is installed with the possibility of axial movement and overlapping of the groove holes, the piston skirt, the annular valve and the compressor part of the main cylinder containing the inlet windows form a cavity of variable volume communicating with the compressor chamber on the piston stroke part through the holes in the groove of the piston skirt.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the surface of the annular valve in contact with the cylinder is made not less than the width of the inlet windows.

3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it is equipped with an additional cylinder with a piston connected to the main cylinder to form a common working chamber, limited by the piston bottoms of the main and additional cylinders, and the exhaust system is made in the form of piston-controlled exhaust windows in the wall of the working chamber.

4. The engine according to claims 1 to 3, characterized in that bypass windows are made in the wall of the compressor chamber and purge windows controlled by the piston communicated with the bypass channels by the bypass channels in the wall of the working chamber, and the surface of the annular valve in contact with the cylinder has a width not less than the width of the bypass windows.

5. The engine according to claims 1-3, characterized in that a bypass channel with a valve is made in the piston bottom.

6. The engine according to claims 1-5, characterized in that a sleeve is installed in the compressor chamber, and on the last there is a heat exchanger, which is equipped with a supply and exhaust system of a cooling medium and has a finned outer surface made in the form corresponding to the profile of the inner surface of the piston, moreover, the piston is rigidly connected to the drive rod located in the sleeve.

7. The engine according to paragraphs. 1-6, characterized in that the surface of the annular valve in contact with the cylinder is provided with at least one o-ring.