RU2122130C1

RU2122130C1 - Two-stroke engine

Info

Publication number: RU2122130C1
Application number: RU96113764/06A
Authority: RU
Inventors: О.Н. Смирнов
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-11-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; two-stroke internal combustion engines. SUBSTANCE: to provide nonsymmetrical timing phases of engine with crankcase displacement scavenging it is proposed to impart rotary motion to piston at which lip (projection) on piston crown and cutout on piston skirt provide spool control of opening of timing system ports. Device converting reciprocating motion of piston into rotary motion is made in form of connecting rod whose big end is formed by hinge joint with three degrees of freedom. Rotating member of engine is made in form of crank whose axis of rotation is arranged at acute angle to longitudinal axis of cylinder. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания, которые могут быть использованы для переносного моторного инструмента, для привода транспортных средств, мотоблоков, в качестве стационарных силовых установок. The invention relates to the field of engine building, in particular to two-stroke internal combustion engines that can be used for portable motor tools, for driving vehicles, motoblocks, as stationary power plants.

Известны двухтактные двигатели с кривошипно-камерной продувкой, в которых давление газов на поршень через шатун преобразуется во вращательное движение вращательного звена (кривошипного вала). Впуском свежего заряда и выпуском отработавших газов управляет поршень, который при своем движении открывает и закрывает окна системы газораспределения цилиндра. Конструкции таких двигателей используются для привода самых разнообразных машин и механизмов, требующих малогабаритных, легких двигателей [1, 2]. Known two-stroke engines with a crank-chamber purge, in which the gas pressure on the piston through the connecting rod is converted into the rotational movement of the rotational link (crank shaft). A fresh piston inlet and exhaust is controlled by a piston, which, when moving, opens and closes the windows of the cylinder timing system. The designs of such engines are used to drive a wide variety of machines and mechanisms requiring small-sized, light engines [1, 2].

Недостатком данных двигателей является плохая очистка цилиндра от отработавших газов и удаление части свежего заряда из цилиндра вместе с выхлопными газами, что является следствием симметричных фаз газораспределения, свойственных данной конструктивной схеме. С учетом этого предпочтительней двигатель с несимметричным газораспределением. The disadvantage of these engines is the poor cleaning of the cylinder from the exhaust gases and the removal of part of the fresh charge from the cylinder together with the exhaust gases, which is a consequence of the symmetrical valve timing inherent in this design. With this in mind, an engine with asymmetrical gas distribution is preferable.

Известны некоторые конструкции двигателей, в которых оптимизация фаз газораспределения достигается сочетанием возвратно-поступательного и вращательного движения поршня (или вращением гильзы цилиндра), позволяет добиться несимметричных фаз газораспределения. Some engine designs are known in which the optimization of the valve timing is achieved by a combination of reciprocating and rotational motion of the piston (or by rotation of the cylinder liner), which allows for asymmetric valve timing.

В двигателе [3] осуществляется вращение гильзы цилиндра в корпусе двигателя и синхронное вращательное и возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. In the engine [3], the cylinder liner is rotated in the engine housing and the synchronous rotational and reciprocating motion of the piston in the cylinder.

Указанное движение поршня в известном техническом решении [3] обеспечено двумя конструктивными вариантами. В первом варианте вращательное движение поршня вместе с гильзой цилиндра обеспечивается с помощью синусоидальной канавки на корпусе двигателя, на которую опираются концы пальца поршня. The specified piston movement in the known technical solution [3] is provided by two structural options. In the first embodiment, the rotational movement of the piston together with the cylinder liner is provided by means of a sinusoidal groove on the engine housing, on which the ends of the piston finger are supported.

Во втором случае - с помощью вала, установленного под углом к оси цилиндра, на кривошипе которого установлен шатун, связанный с поршнем. Вращательно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала. Но при любых из указанных вариантов вращательное движение поршня осуществляется одновременно с цилиндром. Цилиндр, вращающийся в корпусе двигателя, играет роль золотника, открывая и закрывая соответствующие окна системы газораспределения, что позволяет достичь нессимметричного газораспределения. In the second case - using a shaft mounted at an angle to the axis of the cylinder, on the crank of which a connecting rod connected to the piston is installed. Rotational-translational motion of the piston is converted into rotational motion of the shaft. But with any of these options, the rotational movement of the piston is carried out simultaneously with the cylinder. A cylinder rotating in the engine housing plays the role of a slide valve, opening and closing the corresponding windows of the gas distribution system, which allows achieving asymmetric gas distribution.

Однако наличие вращающегося в корпусе двигателя цилиндра сильно усложняет и утяжеляет конструкцию и требует дополнительных уплотнений. However, the presence of a cylinder rotating in the engine casing greatly complicates and aggravates the structure and requires additional seals.

Наличие канавок в первом варианте конструкции двигателя требует высокой точности их изготовления для исключения перекосов между поршнем и цилиндром и связано с большими потерями на трение, или применением роликов для движения по канавкам. Эти обстоятельства усложняют и утяжеляют конструкцию поршня. Во втором варианте требуется сложное сочленение вала и шатуна, который воспринимает значительные нагрузки. The presence of grooves in the first embodiment of the engine design requires high precision in their manufacture to eliminate distortions between the piston and cylinder and is associated with large friction losses, or the use of rollers for movement along the grooves. These circumstances complicate and weight the piston design. In the second embodiment, a complex joint of the shaft and connecting rod, which takes up significant loads, is required.

Известен также двигатель [4], в котором поршень жестко соединен с валом. Оси поршня и вала совпадают. На валу насажен промежуточный преобразователь в виде кольца на спицах. Кольцо имеет синусоидальный профиль. С боков его охватывают два ролика. При перемещении поршня кольца, взаимодействуя с роликом, поворачивает вал с поршнем вокруг оси вращения. Конец вала входит в отверстие муфты, в которой вращательно-поступательное движение поршня с валом преобразуется во вращательное движение выходного вала. An engine [4] is also known, in which the piston is rigidly connected to the shaft. The axis of the piston and shaft match. An intermediate transducer in the form of a ring on spokes is mounted on the shaft. The ring has a sinusoidal profile. Two rollers cover it from the sides. When moving the piston of the ring, interacting with the roller, it rotates the shaft with the piston around the axis of rotation. The end of the shaft enters the hole of the coupling, in which the rotational-translational motion of the piston with the shaft is converted into the rotational motion of the output shaft.

Однако, наличие в данной конструкции двигателя промежуточного преобразователя приводит к усложнению, увеличению материалоемкости, что ограничивает возможности использования известного двигателя в компоновке переносных моторных инструментов, ограниченных по массе, в частности, для бензопил. However, the presence in this design of the engine of an intermediate converter leads to a complication, an increase in material consumption, which limits the possibility of using the known engine in the layout of portable motor tools, limited in weight, in particular for chainsaws.

Кроме того, наличие в известном техническом решении большого количества поверхностей трения значительно снижает эффективность двигателя. In addition, the presence in a known technical solution of a large number of friction surfaces significantly reduces engine efficiency.

Известно наиболее близкое техническое решение к заявляемому, в котором поршень двигателя имеет возвратно-поступательное и вращательное движение [5] . Known closest technical solution to the claimed, in which the engine piston has a reciprocating and rotational motion [5].

Вращательное звено двигателя [5] выполнено в виде кривошипа, ось вращения которого параллельна и эксцентрична продольной оси поршня, который снабжен установленным на части наружной кромки его днища козырьком для перекрытия окон системы газораспределения, при этом преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное выполнен в виде установленной на поршне эксецентрично его продольной оси шарнирной опоры, с внутренним отверстием которой соединен с образованием поступательной пары шип кривошипа, причем шип расположен под острым углом к поворотному звену, а эксценприситет шарнирной опоры e₁, соответствует значению R≥e₁≥e, где R - радиус поршня, e - эксцентриситет оси поворота кривошипа относительно продольной оси поршня. При работе двигателя поршень под действием давления газов, взаимодействуя с вращающимся звеном (кривошипным валом) и стенками цилиндра поворачивает кривошипный вал и совершает поступательное движение и одновременно вращательное движение (винтовое движение). За один оборот вала осуществляется один оборот поршня в том же направлении и два хода поршня (вверх и вниз). На днище поршня установлен козырек (ступенька), а юбка поршня имеет вырез. Наличие козырька и выреза обеспечивают при винтовом движении поршня своевременное открытие и закрытие окон системы газораспределения, обеспечивая оптимальные фазы впуска, продувки и выхлопа.The rotary link of the engine [5] is made in the form of a crank, the axis of rotation of which is parallel and eccentric to the longitudinal axis of the piston, which is equipped with a visor installed on a part of the outer edge of its bottom for blocking the gas distribution system windows, while the reciprocating to rotary motion converter is made in the form of an installed on the piston eccentrically its longitudinal axis of the articulated support, with the inner bore of which is connected with the formation of the translational pair of the crank spike, and the spike is located under an acute angle to the pivot link, and the eccentricity of the articulated support e ₁ corresponds to the value R≥e ₁ ≥e, where R is the radius of the piston, e is the eccentricity of the axis of rotation of the crank relative to the longitudinal axis of the piston. When the engine is operating, the piston under the action of gas pressure interacting with a rotating link (crank shaft) and the cylinder walls rotates the crank shaft and performs a translational motion and simultaneously rotational motion (screw motion). For one revolution of the shaft, one piston revolution in the same direction and two piston strokes (up and down) are carried out. A visor (step) is installed on the piston bottom, and the piston skirt has a notch. The presence of a visor and a cut-out provide for the timely opening and closing of the gas distribution system windows during screw movement of the piston, providing optimal phases of intake, purge and exhaust.

Однако наличие длинных поверхностей трения в поступательном сочленении шип вала-шарнир поршня увеличивает габариты двигателя и создает значительные трудности в компоновке двигателя и в применении стандартных подшипников трения. Возникающие значительные боковые реакции между поршнем и стенками цилиндра увеличивают потери на трение и износ, снижают эффективность двигателя. However, the presence of long friction surfaces in the translational joint shaft spike-piston hinge increases the size of the engine and creates significant difficulties in the layout of the engine and in the use of standard friction bearings. The significant side reactions that occur between the piston and the cylinder walls increase friction and wear losses and reduce engine efficiency.

Описанная схема двигателя [5] с несимметричными фазами газораспределения, в котором управление подачи горючей смеси и выпуском отработавших газов осуществляется посредством возвратно-поступательного и вращательного движения поршня, выбрана в качестве прототипа. The described engine circuit [5] with asymmetric valve timing, in which the control of the supply of the combustible mixture and the exhaust gas is carried out by the reciprocating and rotational movement of the piston, is selected as a prototype.

Цель изобретения - создание двигателя внутреннего сгорания с несимметричными фазами газораспределения с двухтактным циклом, повышенной мощности, низкой материалоемкости и простой конструкции, имеющей к комплектации унифицированные детали (элементы) с традиционными ДВС. Поставленная цель достигается тем, что в двигателе, содержащем корпус, цилиндр с окнами системы газораспределения и поршнем, кинематически связанным через преобразователь его возвратно-поступательного движения во вращательное с шипом кривошипного вала, при этом цилиндр двигателя имеет по меньшей мере один продувочный канал, вход которого расположен в подпоршневой полости, а выход - в надпоршневой, часть днища поршня имеет выступ (или козырек) для перекрытия окон системы газораспределения при вращении поршня, обеспечивая несимметричные фазы газораспределения, согласно изобретения, преобразователь возвратно-поступательного движения поршня по вращательное выполнен в виде шатуна, кривошипная головка которого образована шарнирным сочленением, имеющим входную и выходную шарнирные пары, образованные соответственно соосными сочленениями втулка - тело шатуна, втулка - шип или шип (втулка) - ось, которые соединены между собой дополнительной шарнирной парой с вращательным звеном, расположенным под прямым углом к оси вращения входной шарнирной пары, причем последняя соединена с телом шатуна через упорный подшипник. Как вариант, кривошипная головка может быть выполнена в виде шарового шарнира - взаимодействующего с ответной поверхностью, расположенной на шине кривошипа или на его вращающемся звене, причем ось вращения кривошипа в любых вариантах выполнения кривошипной головки ориентирована под острым углом к продольной оси цилиндра или параллельна ей (оси при этом не совпадают). Величина угла должна удовлетворять условию 0^o ≤ A < 90^o.The purpose of the invention is the creation of an internal combustion engine with asymmetric valve timing with a push-pull cycle, increased power, low material consumption and a simple design that has standardized parts (elements) with traditional internal combustion engines for picking. This goal is achieved by the fact that in the engine containing the housing, the cylinder with the gas distribution system windows and the piston kinematically connected through the converter of its reciprocating motion to rotary with a crank of the crank shaft, the engine cylinder has at least one purge channel, the input of which it is located in the sub-piston cavity, and the outlet is in the sup-piston cavity, part of the piston bottom has a protrusion (or visor) to overlap the windows of the gas distribution system when the piston rotates, providing asymmetric gas distribution phases, according to the invention, the reciprocating piston to rotational transducer is made in the form of a connecting rod, the crank head of which is formed by an articulated joint having inlet and outlet articulated pairs formed respectively by coaxial joints of the sleeve - the body of the connecting rod, the sleeve - spike or spike (sleeve) - the axis, which are interconnected by an additional hinge pair with a rotational link located at right angles to the axis of rotation of the input hinge pair, the latter being connected with the connecting rod body through the thrust bearing. Alternatively, the crank head can be made in the form of a ball joint interacting with a mating surface located on the crank tire or on its rotating link, and the axis of rotation of the crank in any embodiment of the crank head is oriented at an acute angle to the longitudinal axis of the cylinder or parallel to it ( axes do not coincide). The angle must satisfy the condition 0 ^o ≤ A <90 ^o .

Указанное выполнение двигателя независимо от предлагаемых конструктивных особенностей исполнения преобразователя возвратно-поступательного движения поршня во вращательное способствует упрощению конструкции двигателя за счет унификаций его узлов с традиционными ДВС, повышению эффективности его работы за счет снижения усилия трения между стенками цилиндра и поршнем, уменьшению габаритов двигателя. The specified engine design, regardless of the proposed design features of the reciprocating piston to rotary converter, helps to simplify the design of the engine by unifying its components with traditional ICEs, increasing its efficiency by reducing the friction force between the cylinder walls and the piston, and reducing the size of the engine.

Приведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что заявленное техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым техническим результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения. Все это свидетельствует о наличии у предложения изобретательского уровня новизны и промышленной применимости, что подтверждается в нижеприведенном разделе описания. The above scientific and technical analysis of the proposal and the state of the art indicates that the claimed technical solution for a specialist does not follow explicitly from the state of the art, while the features of the set described above are interrelated, are causally related to the expected technical result, and are necessary and sufficient for its receipt. All this indicates that the proposal has an inventive step of novelty and industrial applicability, which is confirmed in the description section below.

На приведенных чертежах изображено:
На фиг. 1 показан двигатель с вариантом сочленения в кривошипной головке шатуна втулка-шип (продольное сечение).The drawings show:
In FIG. 1 shows an engine with an articulation variant in the crank head of the connecting rod sleeve-stud (longitudinal section).

На фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, сечение Б-Б. In FIG. 2 is the same as in FIG. 1, section BB.

На фиг. 3 - то же, что на фиг. 2 сечение В-В. In FIG. 3 is the same as in FIG. 2 section BB.

На фиг. 4 - то же, что на фиг. 3 сечение Г-Г. In FIG. 4 is the same as in FIG. 3 section GG.

На фиг. 5 - вариант выполнения кривошипной головки шатуна в виде шарового шарнира. In FIG. 5 - an embodiment of the crank head of the connecting rod in the form of a ball joint.

На фиг. 6 - двигатель с вариантом сочленения в кривошипной головке шип (втулка) - ось в продольном сечении. In FIG. 6 - an engine with a variant of articulation in the crank head spike (sleeve) - axis in longitudinal section.

На фиг. 7 - то же, что на фиг. 6 сечение Б-Б. In FIG. 7 is the same as in FIG. 6 section BB.

На фиг. 8 - то же, что на фиг. 7 сечение В-В. In FIG. 8 is the same as in FIG. 7 section BB.

На фиг. 9 - кинематическая схема двигателя, вариант выполнения кривошипной головки шатуна с шарнирными парами втулка - тело шатуна, втулка - шип, в соответствии с фиг. 1-3. In FIG. 9 is a kinematic diagram of an engine, an embodiment of a crank head of a connecting rod with hinged pairs: sleeve — connecting rod body, sleeve — spike, in accordance with FIG. 1-3.

На фиг. 10 - то же, что на фиг. 9, вариант выполнения кривошипной головки с шарнирными парами втулка - тело шатуна, шип (втулка) - ось, в соответствии с фиг. 6-8. In FIG. 10 is the same as in FIG. 9, an embodiment of a crank head with hinged pairs: sleeve - connecting rod body, stud (sleeve) - axis, in accordance with FIG. 6-8.

На фиг. 11, 12, 13, 14 показано взаимное расположение основных узлов и деталей двигателя с шаровым шарниром в кривошипной головке шатуна в зависимости от поворота кривошипного вала последовательно на 90^o от ВМТ, соответственно вид сверху и сбоку для каждого случая.In FIG. 11, 12, 13, 14 show the relative position of the main components and engine parts with a ball joint in the crank head of the connecting rod depending on the rotation of the crank shaft sequentially 90 ^o from TDC, respectively, a top and side view for each case.

Двухтактный двигатель содержит корпус 1, цилиндр 2, имеющий впускные 3, продувочные 4 и выпускные 5 окна системы газораспределения и поршень 6 кинематически связанный через преобразователь его возвратно-поступательного движения во вращательное с шипом кривошипного вала 8, при этом цилиндр имеет, по меньшей мере, один продувочный канал 9, вход которого расположен в подпоршневой полости, а выход - в надпоршневой. Часть днища поршня имеет выступ 10 или козырек (например, в соответствии с фиг. 11 - 14), для перекрытия окон системы газораспределения при вращении поршня. Преобразователь возвратно поступательного движения поршня во вращательное выполнен в виде шатуна 11, кривошипная головка 12 которого образована шарнирным сочленением, имеющим входную и выходную шарнирные пары, образованные соответственно соосными соединениями втулка - тело шатуна 13, втулка - шип 14 (фиг. 9) или шип (втулка) - ось 15 (фиг. 10), которые соединены между собой дополнительной шарнирной парой 16 с вращательным звеном, расположенным под прямым углом к оси вращения входной шарнирной пары, причем последняя соединена с телом шатуна через упорный подшипник 17. Соединения втулка-шип 14, шип (втулка) - ось 15 и шарнирное соединение 16 (фиг. 9 и 10) могут оснащаться игольчатыми подшипниками 18 (фиг. 1 - 3, фиг. 6 - 8). Выходная шарнирная пара втулка - шип 14 для восприятия нагрузок от шатуна вдоль оси шипа 7 и снижения потерь на трение дополнительно может оснащаться упорным подшипником 19 (фиг. 1). Кривошипная головка шатуна может быть также выполнена в виде шарового шарнира 20, взаимодействующего с ответной поверхностью 21, расположенной на шипе 7 кривошипа или на его вращающемся звене 8. Ось вращения 22 кривошипа в любых вариантах исполнения кривошипной головки ориентирована под острым углом A к продольной оси цилиндра или параллельна ей. Величина угла должна удовлетворять условиям 0^o ≤ A < 90^o. При A = 0^o ось вращения 22 кривошипа и продольная ось цилиндра параллельны, при этом указанные оси не совпадают. Чем больше наклон угла A к продольной оси цилиндра и чем ближе проходит ось цилиндра к вершине B (фиг. 9 и 10) траектории 1, тем больше величина хода поршня при данном радиусе кривошипа. Область 1 ограничена радиусом кривошипа при его вращении.The two-stroke engine contains a housing 1, a cylinder 2 having inlet 3, purge 4 and exhaust 5 windows of the gas distribution system and a piston 6 kinematically connected through a converter of its reciprocating motion to rotary with a spike of the crank shaft 8, while the cylinder has at least one purge channel 9, the input of which is located in the sub-piston cavity, and the output is in the supra-piston cavity. Part of the piston bottom has a protrusion 10 or a visor (for example, in accordance with Fig. 11 - 14), for blocking the windows of the gas distribution system when the piston rotates. The reciprocating piston to rotary transducer is made in the form of a connecting rod 11, the crank head 12 of which is formed by a hinge, having input and output hinge pairs formed respectively by coaxial connections of the sleeve - the body of the connecting rod 13, the sleeve - spike 14 (Fig. 9) or spike ( bushing) - axis 15 (Fig. 10), which are interconnected by an additional hinge pair 16 with a rotational link located at right angles to the axis of rotation of the input hinge pair, the latter being connected to the connecting rod body via molecular weight compounds bearing 17. The sleeve-spike 14 spike (sleeve) - the axis 15 and the pivotal connection 16 (Figure 9 and 10.) can be equipped with needle bearing 18 (Figure 1 -. 3, Fig 6 -. 8). The output hinged pair of the sleeve - the spike 14 for the perception of the loads from the connecting rod along the axis of the spike 7 and reduce friction losses can additionally be equipped with a thrust bearing 19 (Fig. 1). The crank head of the connecting rod can also be made in the form of a ball joint 20 interacting with a mating surface 21 located on the crank pin 7 or on its rotating link 8. The axis of rotation 22 of the crank in any embodiment of the crank head is oriented at an acute angle A to the longitudinal axis of the cylinder or parallel to it. The angle must satisfy the conditions 0 ^o ≤ A <90 ^o . When A = 0 ^{o the} axis of rotation 22 of the crank and the longitudinal axis of the cylinder are parallel, while these axes do not coincide. The greater the inclination of the angle A to the longitudinal axis of the cylinder and the closer the axis of the cylinder to the vertex B (Figs. 9 and 10) of trajectory 1, the greater the magnitude of the piston stroke for a given radius of the crank. Region 1 is limited by the radius of the crank during its rotation.

Причем, для того, чтобы поршень вращался, совершая полный оборот вокруг своей оси при совершении одного оборота вала, продольная ось цилиндра должна пересекать плоскость области 1. В случае, если ось цилиндра пройдет вне указанной области, поршень будет совершать возвратно-качательные движения относительно своей оси. Moreover, in order for the piston to rotate, making a complete revolution around its axis during one revolution of the shaft, the longitudinal axis of the cylinder must intersect the plane of region 1. If the axis of the cylinder passes outside the specified region, the piston will oscillate relative to its axis.

Поршень на юбке может иметь вырез 28 для управления открытием впускного окна в кривошипной камере двигателя. The piston on the skirt may have a notch 28 for controlling the opening of the inlet window in the crank chamber of the engine.

Двухтактный двигатель кроме описанных выше конструктивных узлов и деталей содержит также систему питания с карбюратором (не показано), глушитель шума 23, систему зажигания для воспламенения рабочей смеси (не показано), систему охлаждения преимущественно воздушную. Система охлаждения может быть оснащена как приведенным на фиг. 1 и 3 осевым вентилятором-маховиком 24 с дефлектором 25 и продольными ребрами охлаждения 26 цилиндра 2, а так и центробежным вентилятором, применяющимся в традиционных схемах подобных двигателей (не показано). Смазка двигателя, оснащенного шарнирными парами типа ось-втулка 13 - 16 подшипниками качения 17, 18, 19, осуществляется путем добавляемых к топливу смазочных масел, что аналогично смазке двухтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой. Смазка двигателя с шаровым шарниром 20 (фиг. 5) может быть осуществлена смазочным маслом, подаваемым маслонасосом по каналам 27 к трущимся поверхностям двигателя. The two-stroke engine, in addition to the structural components and parts described above, also contains a power system with a carburetor (not shown), a noise muffler 23, an ignition system for igniting the working mixture (not shown), and a cooling system mainly air. The cooling system may be equipped as shown in FIG. 1 and 3 by an axial fan-flywheel 24 with a deflector 25 and longitudinal cooling fins 26 of the cylinder 2, as well as a centrifugal fan used in traditional schemes of such engines (not shown). Lubrication of an engine equipped with axle-sleeve 13–16 articulated pairs of rolling bearings 17, 18, 19 is carried out by means of lubricating oils added to the fuel, which is similar to lubrication of two-stroke engines with a crank-chamber purge. Lubrication of the engine with a ball joint 20 (Fig. 5) can be carried out by lubricating oil supplied by the oil pump through channels 27 to the rubbing surfaces of the engine.

Работа двигателя осуществляется следующим образом: поршень 6 под давлением газов, двигаясь от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), воздействует на шатун 11, который передает это воздействие вдоль своей оси через кривошипную головку на кривошип вала 8, поворачивая его вращающее звено на 180^o. Движение поршня от НМТ к ВМТ осуществляется воздействием на поршень кривошипного вала с маховиком 21, используя инерцию вращающихся масс.The operation of the engine is as follows: the piston 6 under gas pressure, moving from the top dead center (TDC) to the bottom dead center (BDC), acts on the connecting rod 11, which transfers this effect along its axis through the crank head to the crank shaft 8, turning it 180 ^o rotating link. The movement of the piston from BDC to TDC is carried out by acting on the piston of the crank shaft with flywheel 21, using the inertia of the rotating masses.

Поршневая головка шатуна кинематически связана с осью цилиндра посредством традиционно используемого шарнирного соединения, а кривошипная головка осуществляет вращательное движение, вращаясь вместе с вращательным звеном кривошипа. Причем продольная ось цилиндра проходит внутри траектории 1, описываемой кривошипной головкой шатуна, что обеспечивает вращение поршня совместно с телом шатуна относительно оси цилиндра. The piston rod head is kinematically connected to the axis of the cylinder by means of a traditionally used articulated joint, and the crank head rotates in rotation, rotating together with the rotational link of the crank. Moreover, the longitudinal axis of the cylinder passes inside the path 1 described by the crank head of the connecting rod, which ensures rotation of the piston together with the body of the connecting rod relative to the axis of the cylinder.

Взаимное перемещение описанных деталей двигателя, согласно фиг. 9, 10, осуществляется следующим образом: возвратно-поступательное и вращательное движение поршня через поршневую головку передается на шатун, происходит вращение шатуна вдоль своей оси с одновременным поворотом его кривошипной головки вместе с кривошипном по траектории 1, описанной радиусом вращения кривошипа. Благодаря выполнению кривошипной головки с шарнирным сочленением, имеющим входную шарнирную пару 13 и выходную шарнирную пару 14 или 15 с наличием между ними дополнительной шарнирной пары 16, вращательное звено которой расположено под прямым углом к входной шарнирной паре 13, при передаче возвратно-поступательного движения от поршня через шатун на шип кривошипа происходит поворот тела шатуна во втулке шарнирной пары 13, передача вращательного движения через дополнительную шарнирную пару 16 на выходную шарнирную пару 14 или 15. Наличие шарнирных пар 13, 14, 16 (фиг. 9) и 13, 15, 16 (фиг. 10) обеспечивает компенсацию угловых смещений описанных выше звеньев кинематической цепи, при работе двигателя. Mutual movement of the described engine parts according to FIG. 9, 10, is carried out as follows: the reciprocating and rotational movement of the piston through the piston head is transmitted to the connecting rod, the connecting rod rotates along its axis with the simultaneous rotation of its crank head along with the crank along the path 1 described by the radius of rotation of the crank. Due to the implementation of the crank head with a hinge having an input hinge pair 13 and an output hinge pair 14 or 15 with the presence of an additional hinge pair 16 between them, the rotational link of which is located at right angles to the input hinge pair 13, when transmitting reciprocating motion from the piston through the connecting rod to the crank spike, the connecting rod body rotates in the sleeve of the hinge pair 13, the rotational movement is transmitted through the additional hinge pair 16 to the output hinge pair 14 or 15. The presence of the hinge pairs 13, 14, 16 (FIG. 9) and 13, 15, 16 (FIG. 10) provides compensation for angular displacements above described kinematic chain links, during engine operation.

В целом выполнение кинематической схемы двигателя с указанным выше выполнением кривошипной головки (фиг. 9 и 10) шатуна, которая имеет шарнирные пара 13, 14, 15, а также дополнительную шарнирную пару 16 имитирует работу универсального шарового шарнира, согласно фиг. 5. Это во всех вариантах обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное. Работа двигателя с шаровым шарниром в кривошипной головке шатуна показана на фиг. 11, 12, 13, 14. In general, the execution of the kinematic diagram of the engine with the above-described execution of the crank head (Figs. 9 and 10) of the connecting rod, which has hinge pairs 13, 14, 15, as well as an additional hinge pair 16 imitates the operation of the universal ball joint, according to FIG. 5. This in all cases provides the conversion of the reciprocating motion of the piston into rotational. The operation of the engine with a ball joint in the crank head of the connecting rod is shown in FIG. 11, 12, 13, 14.

Установка оси вращения кривошипа под острым углом к оси цилиндра уменьшает угол наклона шатуна к оси цилиндра вблизи мертвых точек хода поршня (ВМТ и НМТ), что способствует уменьшению боковой составляющей силы реакции между поршнем и цилиндром и соответственно уменьшению силы трения. Setting the axis of rotation of the crank at an acute angle to the axis of the cylinder reduces the angle of inclination of the connecting rod to the axis of the cylinder near the dead points of the piston stroke (TDC and BDC), which helps to reduce the lateral component of the reaction force between the piston and the cylinder and, accordingly, reduce the friction force.

Для двигателей с малым ходом поршня и соответствующей компоновкой возможно использование конструктивной схемы с параллельными осями вала и цилиндра. Для совершения хода поршня указанные оси не должны совпадать. For engines with a small piston stroke and the corresponding layout, it is possible to use a design scheme with parallel axes of the shaft and cylinder. To perform the piston stroke, the indicated axes must not coincide.

Работа системы газораспределения с кривошипно-камерной продувкой осуществляется следующим образом. Топливная смесь от карбюратора поступает в подпоршневую полость при движении поршня от НМТ к ВМТ. После прохождения ВМТ при движении поршня вниз, вырез 28 на юбке поршня своей кромкой перекрывает впускное окно 3, предотвращая обратный выброс заряда во впускной патрубок. В надпоршневой полости цилиндра при движении поршня вниз кромка днища поршня открывает выпускное окно цилиндра, происходит выпуск отработавших газов, продувочное окно при этом закрыто козырьком 10 поршня. При дальнейшем движении вниз, поршень, поворачиваясь, открывает краем козырька продувочное окно и начинает прикрывать выпускное окно противоположной боковой кромкой козырька, происходит продувка цилиндра. Поршень проходит НМТ и начинает подниматься. Козырек полностью закрывает выпускное окно, предотвращая выброс свежего заряда с выхлопом, продувочное окно при этом еще открыто, что обеспечивает дополнительный дозаброс свежего заряда в камеру сгорания. Тангенциальный наклон выпускного патрубка и продувочного канала на входе в цилиндр создает вихревое движение заряда, способствуя более полному сгоранию топливной смеси, позволяя осуществлять устойчивое сгорание обедненной топливной смеси. The gas distribution system with a crank-chamber purge is as follows. The fuel mixture from the carburetor enters the piston cavity when the piston moves from BDC to TDC. After the passage of the top dead center with the piston moving downward, cut-out 28 on the piston skirt overlaps the inlet window 3 with its edge, preventing the charge from being ejected back into the inlet pipe. In the above-piston cavity of the cylinder, when the piston moves downward, the piston bottom edge opens the exhaust window of the cylinder, exhaust gas is released, the purge window is closed by the piston visor 10. With further downward movement, the piston, turning, opens the purge window with the edge of the visor and begins to cover the exhaust window with the opposite lateral edge of the visor, the cylinder is purged. The piston passes the BDC and begins to rise. The visor completely closes the exhaust window, preventing the release of fresh charge with the exhaust, while the purge window is still open, which provides additional dosing of fresh charge into the combustion chamber. The tangential inclination of the exhaust pipe and the purge channel at the inlet of the cylinder creates a vortex charge movement, contributing to a more complete combustion of the fuel mixture, allowing stable combustion of the lean fuel mixture.

Источники информации
1. Ленин И.М. Теория автомобильных двигателей, - М.: 1958, с. 87.Sources of information
1. Lenin I.M. Theory of automobile engines, - M .: 1958, p. 87.

2. Полищук А.П. Моторный инструмент для лесозаготовок. - М.: 1970. 2. Polishchuk A.P. Motor tool for logging. - M .: 1970.

3. US, патент, 4553506, кл. 123-45, 1985. 3. US patent 4,553,506, cl. 123-45, 1985.

4. US, патент, 2962008, кл. 123-45, 1960. 4. US Patent, 2962008, CL 123-45, 1960.

5. RU, патент, 2023894, 1992. 5. RU, patent, 2023894, 1992.

Claims

1. A two-stroke engine comprising a housing, a cylinder with gas distribution windows and a piston kinematically connected through a converter of its reciprocating motion to rotary with a crank of a crank shaft, wherein the cylinder has at least one purge channel, the input of which is located in the piston cavity, and the output is in the piston, and the piston bottom part has a protrusion (or visor) for blocking the gas distribution system windows during piston rotation, providing asymmetric gas distribution phases that distinguish the fact that the reciprocating piston to rotary converter is made in the form of a connecting rod, the crank head of which is formed by a hinge, having input and output hinge pairs, respectively formed by the coaxial joints of the sleeve - the body of the connecting rod, the sleeve - spike or spike (sleeve) - axis which are interconnected by an additional hinge pair with a rotational link located at right angles to the axis of rotation of the input hinge pair, the latter being connected to the connecting rod body via a thrust bearing nickname, or the crank head of the connecting rod is made in the form of a ball joint interacting with the counter surface located on the crank spike or on its rotating link.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of the crank is oriented at an acute angle to the longitudinal axis of the cylinder or parallel to it.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the piston skirt has a cutout.