RU2206758C2 - Two-stroke internal combustion engine - Google Patents
Two-stroke internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206758C2 RU2206758C2 RU2001105867/06A RU2001105867A RU2206758C2 RU 2206758 C2 RU2206758 C2 RU 2206758C2 RU 2001105867/06 A RU2001105867/06 A RU 2001105867/06A RU 2001105867 A RU2001105867 A RU 2001105867A RU 2206758 C2 RU2206758 C2 RU 2206758C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- working
- combustion chamber
- supercharger
- pistons
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двухтактным двухцилиндровым ДВС с прямоточной продувкой цилиндров. The invention relates to a two-stroke two-cylinder internal combustion engine with straight-through cylinder blowing.
Известен двухтактный ДВС Штельцера, содержащий соосно расположенных и жестко связанных два рабочих поршня со штоками и 2 рабочих цилиндра с прямоточной продувкой и кольцевыми камерами сгорания в головках цилиндра (патент SU 1192635, М.кл. F 02 В 71/00). Known two-stroke ICE Stelzer, containing coaxially located and rigidly connected two working pistons with rods and 2 working cylinders with straight-through purge and annular combustion chambers in the cylinder heads (patent SU 1192635, M.cl. F 02 B 71/00).
Его недостатки:
1. Двигатель совершенно неуравновешен.Its disadvantages:
1. The engine is completely unbalanced.
2. Нет преобразования возвратно-поступательных перемещений поршней во вращательное для привода транспортных средств. 2. There is no conversion of the reciprocating movements of the pistons into rotational for driving vehicles.
3. Большие потери смеси (или воздуха) при продувке из-за размещения выпускных окон в стенках цилиндра, а продувочных - в центральной части цилиндра. 3. Large losses of the mixture (or air) during the purge due to the placement of exhaust windows in the cylinder walls, and purge - in the central part of the cylinder.
4. Большой осевой габарит, увеличивающийся при установке преобразователя энергии возвратно-поступательных перемещений поршней во вращательное. 4. A large axial dimension that increases when the reciprocating piston rotary energy converter is installed.
5. Большие тепловые потери из-за непосредственного контакта горящей смеси со стенками рабочей камеры и штока. 5. Large heat losses due to direct contact of the burning mixture with the walls of the working chamber and the rod.
Известен также двухтактный ДВС, содержащий поршень, выполненный заодно со штоком и связанный с приводным валом, рабочий цилиндр с прямоточной продувкой, соосно расположенный и связанный с приводным валом поршневой нагнетатель (пат. России 2008461, Мкл. F 02 В 33/02, F 02 B 25/20), принятый за прототип. A two-stroke ICE is also known, comprising a piston integral with the rod and connected to the drive shaft, a direct-blowing working cylinder, a piston supercharger coaxially located and connected to the drive shaft (US Pat. Russia 2008461, Ml. F 02
Его недостатки:
1. Двигатель неуравновешен.Its disadvantages:
1. The engine is unbalanced.
2. Большой поперечный габарит. 2. Large transverse dimension.
3. Большие потери воздуха или смеси при продувке, из-за нахождения выпускных окон в боковых стенках цилиндра, а продувочных - в центральной его части, большой нагрев центральной части двигателя неблагоприятен для его работы. 3. Large losses of air or mixture during purging, due to the location of the exhaust windows in the side walls of the cylinder, and the purge - in its central part, large heating of the central part of the engine is unfavorable for its operation.
4. Большие тепловые потери из-за непосредственного контакта горящей смеси со стенками рабочей камеры и штока. 4. Large heat losses due to direct contact of the burning mixture with the walls of the working chamber and the rod.
Цель изобретения - достижение полной уравновешенности работы двигателя и повышение его эффективности. The purpose of the invention is to achieve complete balance of the engine and increase its efficiency.
С этой целью в двухтактном ДВС, содержащем поршень, выполненный заодно со штоком и связанный с кривошипным валом, рабочий цилиндр с прямоточной продувкой, соосно расположенный, связанный с кривошипным валом поршень нагнетателя, такие же детали введены и зеркально расположены с противоположной стороны кривошипного вала и одноименные детали жестко связаны, нагнетательные поршни выполнены кольцевыми, охватывающими нижние части рабочих цилиндров и взаимодействующими с кривошипным валом в противофазе рабочим поршням. For this purpose, in a push-pull ICE containing a piston integral with the rod and connected to the crank shaft, a direct-purge working cylinder, coaxially arranged, connected to the crank shaft of the supercharger piston, the same parts are introduced and are mirrored on the opposite side of the crank shaft and of the same name the parts are rigidly connected, the delivery pistons are made circular, covering the lower parts of the working cylinders and interacting with the crank shaft in antiphase to the working pistons.
Новыми отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:
1. Зеркально с противоположной стороны кривошипного вала введены вторые жестко связанные с первыми поршень со штоком, рабочий цилиндр и поршень нагнетателя, поршневые нагнетатели выполнены кольцевыми, охватывающими нижние части рабочих цилиндров и взаимодействующими с кривошипным валом в противофазе рабочим поршням.New distinctive features in comparison with the prototype are:
1. The second piston with a rod, the working cylinder and the supercharger piston are rigidly connected from the opposite side of the crank shaft, the piston superchargers are made circular, covering the lower parts of the working cylinders and working pistons interacting with the crank shaft in antiphase.
2. В рабочих цилиндрах управление впускными окнами осуществляется рабочими поршнями, а выпускными - их штоками. 2. In the working cylinders, the inlet windows are controlled by working pistons, and the exhaust by their rods.
3. В штоках и поршнях выполнены сопловые камеры с устьями, примыкающими соответственно к малому и большому диаметрам днища поршня. 3. In the rods and pistons are made nozzle chambers with mouths adjacent respectively to the small and large diameters of the piston bottom.
4. Кольцевые камеры сгорания выполнены с радиальными ребрами-перегородками, а поверхность камер покрыта каталитическим слоем. 4. The annular combustion chambers are made with radial partitions, and the surface of the chambers is coated with a catalytic layer.
5. Нагнетатель выполнен с двухступенчатыми поршнями и цилиндрами, внутренняя ступень связана с воздушными и продувочными каналами, внешняя ступень связана каналами с карбюратором и автоматическими клапанами. 5. The supercharger is made with two-stage pistons and cylinders, the inner stage is connected with air and purge channels, the external stage is connected with channels with a carburetor and automatic valves.
На фиг. 1 изображен продольный разрез двигателя; на фиг.2 - поперечный разрез двигателя на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез двигателя при рабочем ходе верхнего поршня и такте сжатия в нижнем цилиндре; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 - продольный разрез двигателя со ступенчатыми нагнетательными поршнями. In FIG. 1 shows a longitudinal section of an engine; figure 2 is a transverse section of the engine in figure 1; figure 3 is a longitudinal section of the engine during the working stroke of the upper piston and the compression stroke in the lower cylinder; figure 4 is a section aa in figure 1; figure 5 is a longitudinal section of an engine with stepped discharge pistons.
Двигатель содержит соосные поршни 1, 2, жестко связанные перемычками 3 и выполненными заодно со штоками 4, 5, рабочие цилиндры 6, 7 с рабочими камерами 8, 9 и кольцевыми камерами сгорания 10, 11, нагнетатель 12 с соосными кольцевыми поршнями 13, 14, жестко связанные массивными перемычками 15 /фиг. 2/ и расположенными в соосных цилиндрах 16, 17, кривошипный вал 18 взаимодействует при помощи сухаря 19 с нижними частями /кулисами/ 20, 21 поршней 1, 2 и при помощи двух цилиндрических кулачков /эксцентриков/ 22, 23 с днищами нагнетательных поршней 13, 14. В штоках 4, 5 и рабочих поршнях 1, 2 расположены сопловые камеры 24, 25 с сопловыми устьями 26, 27. В камерах сгорания 10, 11 установлены автоматические клапаны 26 подачи сжатого газа или богатой топливовоздушной смеси. Камера сгорания 10, 11 имеет радиально расположенные ребра-перегородки 29. The engine contains
На фиг.1, 2 жестко связанные рабочие поршни 1, 2 находятся в самом верхнем положении, в верхнем рабочем цилиндре 6 поршень 1 в.м.т., идет процесс сгорания и начинается рабочий ход. В нижнем рабочем цилиндре 7 поршень 2 находится в н.м.т., идет выпуск и продувка чистым воздухом, открываются автоматические клапаны 28 подачи сжатого газа или богатой смеси. А в нагнетателе 12 жестко связанные нагнетательные поршни 13, 14 находятся в самом нижнем положении, в верхнем нагнетательном цилиндре 16 поршень в н.м.т. Идет впуск воздуха через пластинчатый клапан 30. В нижнем нагнетательном цилиндре 17 поршень 14 находится в в.м.т, осуществляется подача сжатого воздуха через продувочные каналы 31 в нижний рабочий цилиндр 7. После поворота кривошипного вала 18 на 180o процессы в цилиндрах 6, 7, 16, 17 происходят наоборот.In figure 1, 2, the rigidly connected working
В конце рабочего хода поршня 1 /2/ открывается выпускное окно 32, начинается выпуск ОГ, потом открываются продувочные окна 31, начинается продувка воздухом, давление в рабочей камере 8 /9/ падает, открываются автоматические клапаны 26 и горючий газ или богатая бензиновоздушная смесь под давлением, большем чем давление воздуха при продувке, поступает в камеру сжатия /КС/ 10 /11/. После прохождения поршнем 1 /2/ н.м.т., при подъеме поршня 1 /2/ перекрываются продувочные 31 и выпускное 32 окна, в рабочей камере 8 /9/ начинается сжатие, давление повышается, воздух начинает заходить в сопловые камеры 24, 25, а автоматические клапаны 28 закрываются с запаздыванием ввиду инерции деталей клапана 28 и газ /смесь/ благодаря кинетической энергии потока продолжает поступать в КС 10 /11/, происходит дозарядка топливного заряда после закрытия выпускного окна 32. При дальнейшем подъеме поршня 1 /2/ в сопловые камеры поступает воздух, потом газ /смесь/. При подходе поршня 1 /2/ к в.м.т. происходит зажигание смеси, воспламенение и начало горения. Давление в рабочей камере 8 /9/ растет, миграция смеси в сопловые камеры 24, 25 увеличивается, вблизи в.м.т. при максимальном давлении происходит зарядка сопловых камер 24, 25. Этому благоприятствует особенность применяемого кривошипно-кулисного механизма - большее время нахождение поршня 1 /2/ у В. М. Т. Поступаемая в сопловые камеры 24, 25 горячая смесь, отдавая тепло стенкам сопел 26, 27, заходит без завихрений и перемешивания с ранее вошедшими воздухом и смесью. At the end of the
При опускании поршня 1 /2/ ниже в.м.т. давление в рабочей камере 8 /9/ становится меньше, чем в сопловых камерах 24, 25, поэтому вошедшая последней в сопловые камеры 24 /25/ богатая горячая смесь с большой скоростью, благодаря эффекту сопла, возвращается обратно в кольцевой очаг пламени КС 10 /11, усиливая его и, благодаря двухстороннему касательному направлению сопловых потоков, закручивая в торообразный вихрь 33. Шток 4 и сегментообразная форма КС 10 /11/ способствуют зарождению и сохранению вихря 33. Внешний слой оболочки вихря 33, контактируя с холодными стенками рабочей камеры 8 /9/ и подпитываясь холодными потоками смеси и воздуха из сопел 26, 27, не участвует в горении. Торообразный вихрь 33 сравнительно устойчив и сохраняется в рабочей камере 8 /9/ до н.м.т. Встречное направление скоростных потоков из сопловых камер 24, 25 в КС 10 /11/ после в.м.т. и торообразный вихрь 33 при рабочем ходе поршня 1 /2/ обеспечивают большую скорость сгорания смеси и большое давление в рабочей камере 8 /9/, уменьшается токсичность ОГ и возножность детонации, что позволяет повысить в КС 10 /11/ степень сжатия. When lowering the
Взаимодействие сухаря 19 кривошипа 34 с нижними частями /кулисами/ 20, 21 поршней 1, 2 упрощает конструкцию двухцилидрового двигателя, уменьшаются его поперечный габарит и вес, повышаются возможное число оборотов и мощность двигателя. Соосные, жестко связанные рабочие 1, 2 и нагнетательные 13, 14 поршни взаимодействуют с кривошипами 22 /23/, 34 вала 18, сдвинутыми на 180o, поэтому при работе движутся навстречу друг к другу, при соответствующих их массах и радиусах кривошипов 22 /23/, 34 обеспечивается полная уравновешенность двигателя. Благодаря свободному выбору внешнего диаметра нагнетательных поршней 13, 14 и величины камеры сжатия 10, 11 возможно получить оптимальные величины производительности и давления нагнетания для качественной продувки и зарядки цилиндров 6, 7 двигателя, возможно уменьшить ход нагнетательных поршней 13, 14, их скорость движения и насосные потери. Становится возможным разместить нагнетатель 12 ниже продувочных окон 31, использовать в качестве кривошипов эксцентрики 22, 23, что упрощает конструкцию кривошипного вала 18.The interaction of the
Поршни 13, 14 нагнетателя 12 снабжены буферными пружинами 35, это позволяет получить силовой колебательный контур и уменьшить максимальные нагрузки в деталях привода. The
При работе двигателя поперечные нагрузки на сдвоенные поршни 1, 2, возникающие при рабочем ходе поршней 1, 2 при смещении центра кривошипа 34 от оси цилиндров 6, 7, воспринимаются боковыми поверхностями двух поршней 1, 2, расположенных на противоположных сторонах кривошипного вала 18, это уменьшает их величину и снижает потери мощности на трение, уменьшает износы. When the engine is running, the transverse loads on the
Жесткая связь поршней 1, 2 осуществлена внутри зеркала их цилиндров 6, 7, это уменьшает вес сдвоенных поршней 1, 2, упрощает конструкцию и технологию изготовления, повышается надежность соединения. Открытие и закрытие выпускного окна 32 производится штоком 4 /5/, а продувочных окон 31 - поршнем 1 /2/. Площадь выпускного окна 32 меньше площади продувочных окон 31, поэтому потери нагнетаемого воздуха через закрываемое позже выпускное окно 32 меньше / в прототипе наоборот/. При выпуске давление ОГ воздействует на торцевую поверхность штока 4 /5/ и дополнительно увеличивает силовое воздействие на поршень 1, /2/, повышая крутящий момент двигателя. A rigid connection of the
Становится возможным осуществить продувку вращающимся вокруг штока 4 /5/ воздухом путем тангенциального наклона продувочных каналов 31, улучшается охлаждение и очистка от ОГ рабочей камеры 8 /9/. Осевое вращение воздуха особенно необходимо при использовании в качестве топлива сжатого газа - для его перемешивания с воздухом перед зажиганием. Эффективная прямоточная продувка сжатым воздухом позволяет уменьшить высоту окон 31, 32, повысить степень использования рабочего хода поршня. It becomes possible to purge by rotating around the
Радиальные ребра-перегородки 29 в камере сгорания 10, 11 при сжатии смеси, при подходе поршня 1, 2 к в.м.т. замедляют скорость вращения заряда вокруг штока 4, /5/, это увеличивает надежность зажигания при пуске. Наличие каталитического слоя /например, слоя платины толщиной 20 мкм/ на стенках КС 10, 11 обеспечивает самовоспламенение смеси в конце такта сжатия /свечи только для пуска двигателя/. При использовании в качестве топлива бензина нагнетатели 12 выполняются со ступенчатыми поршням 13а, 14а и цилиндрами для раздельного сжатия воздуха и бензиновоздушной смеси. Процессы в ступенях нагнетателя совпадают, это упрощает их изоляцию друг от друга /фиг.5/. The
Сниженные максимальные давления и температуры сгорания у в.м.т. обеспечивают мягкую работу двигателя и малое количество окислов азота в ОГ. Догорание основной массы смеси в торообразном вихре 33 при большой скорости потоков и при изоляции слоем воздуха от холодных стенок рабочей камеры 8 /9/ обеспечивает большую скорость сгорания смеси, большую температуру и давление, увеличивает работу расширяющихся газов и уменьшает токсичность ОГ. Уменьшаются тепловые потери, происходит внутренняя адиабатизация - с "холодными", стенками рабочей камеры, улучшаются условия смазки поршней 1 /2/, уменьшаются механические потери. Reduced maximum combustion pressures and temperatures provide soft engine operation and a small amount of nitrogen oxides in the exhaust gas. The combustion of the bulk of the mixture in a
Преимущества двигателя:
- полная уравновешенность,
- плавная и мягкая работа,
- раздельная смазка,
- эффективная прямоточная продувка чистым, сжатым в нагнетателе 12 воздухом,
- надежное зажигание при пуске и работе,
- расслоение топливного заряда обеспечивает низкий расход топлива,
- интенсифицированный тепловой процесс и внутренняя адиабатизация при сравнительно холодных стенках рабочей камеры,
- малая токсичность ОГ,
- качественное и частично качественное регулирование мощности при работе соответственно на газе и бензине,
- малый поперечный габарит и вес,
- малые механические потери.Advantages of the engine:
- complete balance,
- smooth and soft work,
- separate lubrication,
- effective direct-flow purge with clean compressed air in the
- reliable ignition during start-up and operation,
- stratification of the fuel charge provides low fuel consumption,
- intensified thermal process and internal adiabatization with relatively cold walls of the working chamber,
- low exhaust emissions
- high-quality and partially high-quality power control when working on gas and gasoline, respectively
- small transverse dimension and weight,
- small mechanical losses.
Все это повышает эффективность работы двигателя. All this increases the efficiency of the engine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105867/06A RU2206758C2 (en) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | Two-stroke internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105867/06A RU2206758C2 (en) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | Two-stroke internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2206758C2 true RU2206758C2 (en) | 2003-06-20 |
RU2001105867A RU2001105867A (en) | 2003-06-20 |
Family
ID=29209355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001105867/06A RU2206758C2 (en) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | Two-stroke internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2206758C2 (en) |
-
2001
- 2001-03-01 RU RU2001105867/06A patent/RU2206758C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5031581A (en) | Crankless reciprocating machine | |
CA2704963C (en) | Monoblock valveless opposing piston internal combustion engine | |
US8033265B2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
EP0787252B1 (en) | A dual piston internal combustion engine | |
JP2012500941A5 (en) | ||
US4491096A (en) | Two-stroke cycle engine | |
JPS63502045A (en) | Two-stroke internal combustion engine and its cylinder head | |
JP2005500450A (en) | Internal combustion engine having opposed cylinders with opposed pistons with a single crankshaft | |
KR20000017886A (en) | O-ring type rotary engine | |
JPS592766B2 (en) | Structural improvements in two-stroke opposed piston engines operated by layered charge | |
US6155215A (en) | Rotary valve internal combustion engine | |
US2111282A (en) | Internal combustion engine | |
RU2206758C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
CN102022178A (en) | Rotary distribution engine | |
CN101000016A (en) | Rotating piston engine with compressing working independent chamber | |
CN107587936A (en) | Eccentric rotor engine and its work by combustion method | |
AU629238B2 (en) | Crankless reciprocating two stroke internal combustion engin e | |
RU2383752C1 (en) | Opposed-piston engines | |
RU2265129C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
CN208281053U (en) | A kind of inner cylinder liner component, inner cylinder body and rotary combustion engine | |
RU2032815C1 (en) | Valve gear for internal combustion engine | |
RU2243387C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
JPH0828274A (en) | Combustion chamber and combustion method for contracted combustion chamber type internal combustion engine | |
CN108468591A (en) | A kind of outer cylinder body and rotary combustion engine | |
KR20170035333A (en) | 2 Stroke 1 Cycle Engine with External Compressed Air Supplying System |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040302 |