RU2098646C1

RU2098646C1 - Two-stroke internal combustion engine with chamber gas-exchange system

Info

Publication number: RU2098646C1
Application number: RU9595118352A
Authority: RU
Inventors: А.А. Благонравов; В.В. Болотов
Original assignee: Благонравов Александр Александрович
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has cylindrical stator and two rotors with pistons connected with working shaft by means of articulated lever mechanisms. Scavenging chambers are formed in cylindrical stator between end face surfaces of pistons secured on unlike rotors connected with working shaft with phase shift close to 180 degrees. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular, to internal combustion engines.

Известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания с петлевой кривошипно-камерной схемой газообмена, получившие широкое распространение на мотоциклах, например, двигатель ИЖ-10 [1]
Недостатком таких двигателей является повышенный расход масла, так как его приходится добавлять в топливо для смазки кривошипного механизма, через полость которого осуществляется газообмен.Known two-stroke internal combustion engines with a loop crank-chamber gas exchange scheme, widely used on motorcycles, for example, the IZH-10 engine [1]
The disadvantage of such engines is the increased oil consumption, since it has to be added to the fuel to lubricate the crank mechanism through which the gas is exchanged.

Преимуществом таких двигателей является использование для газообмена поршневой камеры, в результате чего отпадает необходимость в компрессоре или продувочном насосе. The advantage of such engines is the use of a piston chamber for gas exchange, as a result of which there is no need for a compressor or a purge pump.

Известен двигатель внутреннего сгорания, у которого в тороидальном статоре размещены два ротора с поршнями, совершающими колебательное движение в противоположном направлении [2] Но этот двигатель не имеет постоянной геометрической связи роторов с выходным валом (соединены с помощью механизмов свободного хода) и не является двигателем с камерной схемой газообмена. A known internal combustion engine, in which two rotors with pistons are placed in a toroidal stator, oscillating in the opposite direction [2] But this engine does not have a constant geometric connection of the rotors with the output shaft (connected by freewheeling mechanisms) and is not an engine with chamber gas exchange scheme.

Известен двигательно-компрессорный агрегат, у которого в цилиндрическом корпусе также размещены два ротора с лопатками (поршнями), совершающими колебательное движения в противоположном направлении [3] Но этот агрегат не имеет выходного вала и не является двигателем с камерной схемой газообмена. A motor-compressor unit is known in which two rotors with blades (pistons) oscillating in the opposite direction are also placed in a cylindrical body [3] But this unit does not have an output shaft and is not an engine with a chamber gas exchange scheme.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена [4] (прототип). Двигатель имеет цилиндрический статор с радиальными перегородками, которые разграничивают камеры, ротор с лопатками (поршнями), совершающий переменное угловое перемещение, и шарнирно-рычажный механизм, соединяющий вал ротора с вторичным валом. Продувочные камеры образуются в статоре между тыльной поверхностью поршней и перегородками. Необходимость добавления масла во всасываемый заряд в этом случае отпадает. Known two-stroke internal combustion engine with a chamber gas exchange scheme [4] (prototype). The engine has a cylindrical stator with radial baffles that delimit the chambers, a rotor with blades (pistons), making a variable angular movement, and a linkage mechanism connecting the rotor shaft to the secondary shaft. Purge chambers are formed in the stator between the rear surface of the pistons and the baffles. In this case, there is no need to add oil to the suction charge.

Недостатком такого двигателя является то, что продувка рабочего объема осуществляется по петлевой схеме которая, как известно (Теория двигателей внутреннего сгорания. п/р Н.X. Дьяченко, Ленинград. Машиностроение, 1974) существенно уступает прямоточной щелевой схеме газообмена, обеспечивающей лучшую очистку от продуктов сгорания, лучшее наполнение рабочего объема при сравнительно малом расходе продувочного воздуха (смеси) и меньшую долю потери рабочего хода. The disadvantage of such an engine is that the displacement of the working volume is carried out according to a loop scheme which, as is known (Theory of Internal Combustion Engines. N.a. N.X. Dyachenko, Leningrad. Mechanical Engineering, 1974), is significantly inferior to the direct-flow slotted gas exchange scheme that provides the best cleaning from combustion products, better filling of the working volume with a relatively low flow rate of purge air (mixture) and a smaller fraction of the loss of working stroke.

Таким образом, хотя у прототипа имеется только один ротор, совершающий колебательное движение, известны примеры, когда имеются два ротора, а радиальные перегородки в корпусе отсутствуют. Но заявителю не известны примеры двухтактных двигателей внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, имеющие прямоточную щелевую продувку. Thus, although the prototype has only one rotor oscillating, examples are known when there are two rotors and there are no radial partitions in the housing. But the applicant is not aware of examples of two-stroke internal combustion engines with a chamber gas exchange scheme having straight-through slotted blowing.

Для повышения энергетических показателей двухтактного двигателя внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена путем обеспечения прямоточной щелевой продувки, в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, содержащем цилиндрический статор и два ротора с поршнями, соединенные с рабочим валом с помощью шарнирно-рычажных механизмов, роторы соединены с рабочим валом так, что продувочные камеры образованы в цилиндрическом статоре между тыльными поверхностями поршней, установленных на разноименных роторах. To increase the energy performance of a two-stroke internal combustion engine with a chamber gas exchange scheme by providing direct-flow slotted blowing, in a two-stroke internal combustion engine with a chamber gas exchange scheme containing a cylindrical stator and two rotors with pistons connected to the working shaft by articulated link mechanisms, the rotors are connected with the working shaft so that the purge chambers are formed in a cylindrical stator between the rear surfaces of the pistons mounted on unlike rotors .

На фиг. 1 изображен предлагаемых двигатель, разрез А-А; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке В на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 3. In FIG. 1 shows a proposed engine, section AA; in FIG. 2 - section BB in FIG. one; in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 2; in FIG. 4 - section GG in FIG. 3.

В корпусе 1, имеющем продувочные каналы 2 и 3, впускные окна 4 и 5 и выпускные окна 6 и 7, соосно установлены два ротора 8 и 9 с поршнями. Роторы с помощью коромысел 10 и 11 и шатунов 12 и 13 подвижно соединены с эксцентриками 14 и 15, закрепленными на рабочем валу 16 со сдвигом по фазе, близким к 180^o.In the housing 1 having purge channels 2 and 3, inlet ports 4 and 5 and outlet ports 6 and 7, two rotors 8 and 9 with pistons are coaxially mounted. The rotors using the rocker arms 10 and 11 and the connecting rods 12 and 13 are movably connected to the eccentrics 14 and 15, mounted on the working shaft 16 with a phase shift close to 180 ^o .

Двигатель работает следующим образом. При максимальном сближении поршней роторов 8 и 9 у горизонтальной плоскости (фиг. 1) между ними образуются две камеры сгорания. Такое положение соответствует верхней мертвой точке поршневого двигателя. При этом между тыльными сторонами этих же поршней образуются две продувочные камеры, соединенные с всасывающим коллектором через впускные окна 4 и 5. При рабочем ходе ротор 9 поворачивается по часовой стрелке, а ротор 8 против часовой стрелки. При этом поршни ротора 6 перекрывают впускные окна 4 и 5 и происходит сжатие заряда в продувочных камерах. Рабочий ход продолжается до тех пор, пока поршни ротора 8 не откроют выпускные окна 6 и 7. При этом начинается выпуск отработавших газов. Несколько позже (в зависимости от размера окон и конкретной величины сдвига по фазе в установке эксцентриков 14 и 15 на валу 16) поршни ротора 9 открывают продувочные окна продувочных каналов 2 и 3, что обеспечивает продувку рабочего объема свежим зарядом. Полное открытие продувочных окон соответствует нижней мертвой точке. При дальнейшем повороте рабочего вала 16 начинается поворот роторов в противоположном направлении. При этом поршни ротора 8 перекрывают выпускные окна 6 и 7, а поршни ротора 9 одновременно или несколько позже перекрывают продувочные окна продувочных каналов 2 и 3. Дальнейший поворот роторов вызывает сжатие заряда в рабочих камерах и разряжение в продувочных камерах, которые после открытия впускных окон 4 и 5 снова заполняются свежим зарядом из впускного коллектора. После достижения положения верхней мертвой точки процесс повторяется. Зажигание может быть искровым или с воспламенением от сжатия. The engine operates as follows. With the maximum approximation of the pistons of the rotors 8 and 9 at the horizontal plane (Fig. 1), two combustion chambers are formed between them. This position corresponds to the top dead center of the piston engine. In this case, two purge chambers are formed between the rear sides of the same pistons, connected to the intake manifold through the inlet windows 4 and 5. During the working stroke, the rotor 9 rotates clockwise and the rotor 8 counterclockwise. In this case, the pistons of the rotor 6 overlap the inlet windows 4 and 5 and the charge is compressed in the purge chambers. The stroke continues until the pistons of the rotor 8 open the exhaust ports 6 and 7. At the same time, the exhaust gas discharge begins. A little later (depending on the size of the windows and the specific magnitude of the phase shift in the installation of the eccentrics 14 and 15 on the shaft 16), the pistons of the rotor 9 open the purge windows of the purge channels 2 and 3, which ensures a fresh charge of the working volume. The full opening of the purge windows corresponds to the bottom dead center. With further rotation of the working shaft 16 begins the rotation of the rotors in the opposite direction. In this case, the pistons of the rotor 8 overlap the outlet windows 6 and 7, and the pistons of the rotor 9 simultaneously or somewhat later block the purge windows of the purge channels 2 and 3. Further rotation of the rotors causes compression of the charge in the working chambers and discharge in the purge chambers, which, after opening the inlet windows 4 and 5 are again filled with fresh charge from the intake manifold. After reaching the top dead center position, the process is repeated. The ignition may be spark or compression ignition.

В предлагаемом двухтактном двигателе с камерной схемой газообмена вместо петлевой продувки осуществляется прямоточная щелевая продувка, которая обеспечивает лучшую очистку рабочего объема от продуктов сгорания, лучшее наполнение и меньшую долю потери рабочего хода. In the proposed two-stroke engine with a chamber gas exchange scheme, instead of a loop purge, a straight-through slotted purge is carried out, which provides better cleaning of the working volume from combustion products, better filling and a smaller fraction of the loss of stroke.

Claims

A two-stroke internal combustion engine with a chamber gas exchange scheme, comprising a cylindrical stator and two rotors with pistons connected to the working shaft by articulated lever mechanisms, characterized in that the rotors are connected to the working shaft so that the purge chambers are formed in the cylindrical stator between the rear surfaces of the pistons, mounted on opposite rotors.