RU2330970C2 - Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine) - Google Patents

Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine) Download PDF

Info

Publication number
RU2330970C2
RU2330970C2 RU2004129711/06A RU2004129711A RU2330970C2 RU 2330970 C2 RU2330970 C2 RU 2330970C2 RU 2004129711/06 A RU2004129711/06 A RU 2004129711/06A RU 2004129711 A RU2004129711 A RU 2004129711A RU 2330970 C2 RU2330970 C2 RU 2330970C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
cylinder
piston
additional piston
exhaust valve
Prior art date
Application number
RU2004129711/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004129711A (en
Inventor
Борис Владимирович Солдатов (RU)
Борис Владимирович Солдатов
Original Assignee
Борис Владимирович Солдатов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Владимирович Солдатов filed Critical Борис Владимирович Солдатов
Priority to RU2004129711/06A priority Critical patent/RU2330970C2/en
Publication of RU2004129711A publication Critical patent/RU2004129711A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330970C2 publication Critical patent/RU2330970C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to two-stroke ICE with an additional piston. The invention allows higher reliability of the engines of the said type by making intake means in the form of, at least, one lower intake opening in the cylinder wall communicating with the charger. The said means represent an exhaust valve incorporating valve head with the valve stem and exhaust valve seat arranged in the cylinder head aligned with the cylinder. The exhaust valve features an axial space with moving connecting rod of the additional piston with a ledge on its top end. Here note that the axial space is blocked by a plug at its top part, while, at the bottom, the space has an internal ledge against which the rod head rests in down stroke thus limiting the travel of the additional piston. The exhaust valve is furnished with a drive incorporating one or several lifters arranged on the additional piston rod and acting on the valve, the latter being provided with a damper to soften the exhaust valve shock against its seat on closing. The said valve contains also means to keep it open in cleaning the cylinder of residual waste gases the combustion chamber is arranged between the cylinder head and additional piston in its extreme top position. The said piston travels between the combustion chamber and the intake opening top edge. The additional piston is linked with the main piston so that the lengthwise travel of the former relative to the latter is limited to provided for a fixed distance between them in filling the cylinder with a new charge.
EFFECT: higher-reliability two-stroke internal combustion engine.

Description

Изобретение относится к двухтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а именно к двухтактным двигателям с дополнительным поршнем, т.е. с разделением процессов впуска и выпуска с помощью дополнительного поршня, разделяющего отработанные газы и топливно-воздушную смесь или воздух во время очистки и нового наполнения цилиндра. Изобретение может быть использовано как в карбюраторных двигателях, так и в двигателях с впрыском топлива, в том числе дизельных.The invention relates to two-stroke internal combustion engines (ICE), namely to two-stroke engines with an additional piston, i.e. with the separation of the intake and exhaust processes using an additional piston separating the exhaust gases and the air-fuel mixture or air during cleaning and new filling of the cylinder. The invention can be used both in carburetor engines and in engines with fuel injection, including diesel engines.

Известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания, в которых рабочий цикл совершается за два такта, т.е. за один оборот коленчатого вала: первый такт "сжатие" и второй такт "рабочий ход", в конце которого происходит продувка цилиндра сжатым воздухом от нагнетателя или продувка топливно-воздушной смесью в бензиновых двигателях с кривошипно-камерной схемой продувки (Кузнецов А.В. "Устройство и эксплуатация двигателей внутреннего сгорания", М.: Высшая школа, 1984, стр.10-13). Известны двухтактные ДВС с дополнительным поршнем, который разделяет топливно-воздушную смесь и отработанные газы во время очистки и нового наполнения цилиндра.Two-stroke internal combustion engines are known in which the duty cycle takes two cycles, i.e. for one revolution of the crankshaft: the first cycle is “compression” and the second cycle is “working stroke”, at the end of which the cylinder is purged with compressed air from the supercharger or purged with a fuel-air mixture in gasoline engines with a crank-chamber purge circuit (A.V. Kuznetsov "The device and operation of internal combustion engines", M .: Higher school, 1984, p. 10-13). Known two-stroke internal combustion engines with an additional piston that separates the fuel-air mixture and exhaust gases during cleaning and new filling of the cylinder.

Например, известен двухтактный ДВС с дополнительным поршнем (патент Японии, кл. 51 A1, (F02b), №47-50522, заявл. 23.02.70, опубл. 19.12.72).For example, a push-pull ICE with an additional piston is known (Japanese Patent, CL 51 A1, (F02b), No. 47-50522, claimed 23.02.70, publ. 19.12.72).

Известный двигатель имеет над поршнем (П) дополнительный поршень (ДП), движущийся по определенному закону в результате взаимодействия штока ДП с кулачком, приводимым от коленчатого вала. Поршни движутся в цилиндре, в стенке которого выполнено выпускное окно (средство выпуска), а в головке цилиндра - впускной клапан (средство впуска). В конце рабочего хода П открывает выпускное окно и за время, пока П идет до НМТ и обратно, выпускное окно открыто; ДП под действием кулачка идет вниз, производит очистку цилиндра и одновременно осуществляет всасывание свежей порции смеси через верхний впускной клапан. Затем ДП под действием кулачка резко перемещается вверх, при этом топливно-воздушная смесь (свежий заряд) через перепускной клапан (элемент перепуска смеси), образованный перепускным каналом с обратным клапаном в теле ДП, перепускается в пространство между поршнями. П закрывает впускное окно и производит сжатие смеси; ДП в это время находится в верхнем крайнем положении. Между поршнями образуется камера сгорания, где смесь поджигается, и далее происходит рабочий ход, во время которого ДП находится в верхнем положении.The known engine has an additional piston (DP) above the piston (P), which moves according to a certain law as a result of the interaction of the DP stem with a cam driven from the crankshaft. Pistons move in a cylinder, in the wall of which an outlet window (exhaust means) is made, and in the cylinder head an inlet valve (inlet means). At the end of the stroke, P opens the outlet window and, while P goes to the BDC and vice versa, the outlet window is open; DP under the action of the cam goes down, cleans the cylinder and simultaneously sucks a fresh portion of the mixture through the upper inlet valve. Then, under the action of the cam, the DP moves sharply upward, while the air-fuel mixture (fresh charge) through the bypass valve (mixture bypass element), formed by the bypass channel with the check valve in the body of the DP, is transferred into the space between the pistons. P closes the inlet window and compresses the mixture; DP at this time is in the upper extreme position. A combustion chamber is formed between the pistons, where the mixture is ignited, and then a working stroke occurs, during which the DP is in the upper position.

Недостатком известного двигателя, в частности, является наличие перепускного клапана в теле дополнительного поршня, который работает в условиях высоких температур и больших инерционных нагрузок, что уменьшает надежность работы перепускного клапана и двигателя в целом. Кроме того, расположение камеры сгорания между основным и вспомогательным поршнем делает ее некомпактной, что увеличивает склонность к детонации смеси, а конструктивная схема с верхним впускным клапаном и нижним выпускным окном в стенке цилиндра ведет к большим тепловым нагрузкам на поршень.A disadvantage of the known engine, in particular, is the presence of a bypass valve in the body of the additional piston, which operates at high temperatures and high inertial loads, which reduces the reliability of the bypass valve and the engine as a whole. In addition, the location of the combustion chamber between the main and auxiliary pistons makes it non-compact, which increases the susceptibility to detonation of the mixture, and the design with the upper inlet valve and lower exhaust window in the cylinder wall leads to large thermal loads on the piston.

Известен двухтактный циклический двигатель, имеющий дополнительный поршень, клапанное приспособление и присоединенный механизм привода (патент США F02B 33/04 №4206727, приоритет 11.12.1978 г., опубликован 10.06.1980 г.), взятый за прототип.Known two-stroke cyclic engine having an additional piston, valve device and attached drive mechanism (US patent F02B 33/04 No. 4206727, priority 11/12/1978, published 06/10/1980), taken as a prototype.

Этот двигатель содержит цилиндр с нижним выпускным окном (средство выпуска), головку цилиндра с вращающимся впускным клапаном (средство впуска), основной поршень (поршень мощности), связанный с коленчатым валом двигателя, выше которого установлен дополнительный поршень с полым стержнем (штоком), разделяющий смесь и отработанные газы во время очистки и нового наполнения цилиндра и имеющий специальный привод, связанный с коленчатым валом двигателя. Привод обеспечивает и ограничивает движение дополнительного поршня между головкой цилиндра и нижним выпускным окном в стенке цилиндра. Для перепуска смеси (свежего заряда) в камеру сгорания, которая образуется в пространстве между поршнями, имеется элемент перепуска в виде перепускного клапана в теле дополнительного поршня. Когда основной поршень подходит к ВМТ, на свечу зажигания подается электрический разряд, топливно-воздушная смесь между поршнями загорается и происходит рабочий ход основного поршня, во время которого дополнительный поршень находится вверху. После открытия выпускного окна основным поршнем давление в цилиндре падает и в это время дополнительный поршень под действием привода идет вниз, выталкивает остаточные газы и производит всасывание смеси через впускной клапан. Когда основной поршень начинает двигаться вверх и закрывает выпускное окно, дополнительный поршень также движется вверх под действием привода и производит сжатие и перепуск смеси через перепускной клапан в пространство между поршнями, после чего останавливается в верхнем положении. Основной поршень сжимает смесь, которую поджигают с помощью свечи, и цикл повторяется.This engine contains a cylinder with a lower exhaust window (exhaust means), a cylinder head with a rotating inlet valve (intake means), a main piston (power piston) connected to the engine crankshaft, above which an additional piston with a hollow rod (rod) is installed, separating mixture and exhaust gases during cleaning and new filling of the cylinder and having a special drive associated with the crankshaft of the engine. The drive provides and limits the movement of the additional piston between the cylinder head and the lower exhaust window in the cylinder wall. To transfer the mixture (fresh charge) into the combustion chamber, which is formed in the space between the pistons, there is a bypass element in the form of a bypass valve in the body of the additional piston. When the main piston approaches TDC, an electric discharge is supplied to the spark plug, the fuel-air mixture between the pistons lights up and the main piston moves during which the additional piston is at the top. After opening the outlet window with the main piston, the pressure in the cylinder drops and at this time the additional piston, under the action of the drive, goes down, pushes out the residual gases and sucks the mixture through the inlet valve. When the main piston starts to move up and closes the outlet window, the additional piston also moves up under the action of the drive and compresses and passes the mixture through the bypass valve into the space between the pistons, and then stops in the upper position. The main piston compresses the mixture, which is set on fire with a candle, and the cycle repeats.

К недостаткам этого двигателя можно отнести следующие: дополнительный поршень имеет специальный привод, связанный с коленчатым валом, который усложняет конструкцию двигателя и уменьшает его надежность, конструктивная схема с верхним впускным клапаном и нижним выпускным окном не выгодна, т.к. ведет к большим тепловым нагрузкам на основной поршень (поршень мощности) и поэтому в двухтактных двигателях, как правило, не применяется; расположение камеры сгорания между основным и вспомогательным поршнем делает ее некомпактной, что увеличивает склонность к детонации смеси; элемент перепуска смеси в камеру сгорания выполнен в виде перепускного клапана в теле дополнительного поршня, что усложняет и утяжеляет его конструкцию, что, в конечном счете, уменьшает надежность двигателя в целом, т.к. работа перепускного клапана в условиях высоких температур и высоких инерционных нагрузок становится ненадежной; впускной клапан с приводом от коленчатого вала также усложняет конструкцию, т.к. содержит обычно звездочки, цепи и другие детали механизма привода клапана.The disadvantages of this engine include the following: the additional piston has a special drive associated with the crankshaft, which complicates the design of the engine and reduces its reliability, the design with the upper intake valve and lower exhaust window is not profitable, because leads to large thermal loads on the main piston (power piston) and therefore, as a rule, is not used in two-stroke engines; the location of the combustion chamber between the main and auxiliary pistons makes it non-compact, which increases the tendency to detonate the mixture; the element for transferring the mixture to the combustion chamber is made in the form of a bypass valve in the body of the additional piston, which complicates and complicates its design, which, ultimately, reduces the reliability of the engine as a whole, because the operation of the bypass valve at high temperatures and high inertial loads becomes unreliable; an inlet valve driven by a crankshaft also complicates the design, as usually contains sprockets, chains and other parts of the valve actuator mechanism.

Перед изобретением поставлена задача сделать двухтактный ДВС с дополнительным поршнем более надежным.The invention has the task to make a two-stroke ICE with an additional piston more reliable.

Поставленная задача решается за счет того, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с дополнительным поршнем, включающем, по меньшей мере, один цилиндр, головку цилиндра, средство впуска, средство выпуска, камеру сгорания, основной поршень с поршневыми кольцами и юбкой, движущийся в цилиндре возвратно-поступательно и связанный с коленчатым валом двигателя; дополнительный поршень, движущийся в цилиндре выше основного поршня, дополнительный поршень снабжен штоком, закрепленным на нем сверху, с возможностью ограничения хода дополнительного поршня; элемент перепуска свежего заряда в камеру сгорания, согласно изобретению средство впуска-выполнено в виде, как минимум, одного нижнего впускного окна в стенке цилиндра, которое сообщено с нагнетателем; средство выпуска выполнено в виде выпускного клапана, содержащего тарелку со стержнем клапана и седла выпускного клапана, установленных в головке цилиндра, в выпускном клапане выполнена осевая полость, в которой подвижно размещен шток дополнительного поршня с выступом в виде головки на его верхнем конце, при этом осевая полость сверху ограничена заглушкой, а снизу в полости образован внутренний выступ, в который упирается головка штока при ходе вниз. ограничивая ход дополнительного поршня, выпускной клапан оснащен приводом, содержащим один или несколько толкателей, размещенных на штоке дополнительного поршня и воздействующих на клапан, обеспечивая его работу; выпускной клапан оснащен амортизатором; выпускной клапан оснащен средством удержания клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных отработанных газов; камера сгорания размещена между головкой цилиндра и дополнительным поршнем при его верхнем крайнем положении; дополнительный поршень связан с основным поршнем с возможностью его ограниченного продольного перемещения относительно основного поршня для обеспечения фиксированного расстояния между поршнями во время наполнения цилиндра свежим зарядом.The problem is solved due to the fact that in a two-stroke internal combustion engine with an additional piston, including at least one cylinder, cylinder head, intake means, exhaust means, a combustion chamber, the main piston with piston rings and a skirt, which moves backward in the cylinder - progressively and associated with the crankshaft of the engine; an additional piston moving in the cylinder above the main piston, the additional piston is provided with a rod mounted on it from above, with the possibility of limiting the stroke of the additional piston; the fresh charge bypass element to the combustion chamber, according to the invention, the intake means is made in the form of at least one lower inlet window in the cylinder wall, which is in communication with the supercharger; the release means is made in the form of an exhaust valve containing a plate with a valve stem and exhaust valve seats installed in the cylinder head, an axial cavity is made in the exhaust valve, in which the rod of the additional piston with a protrusion in the form of a head at its upper end is movable, while the cavity at the top is bounded by a plug, and an internal protrusion is formed at the bottom in the cavity, against which the rod head abuts during the downward stroke. restricting the stroke of the additional piston, the exhaust valve is equipped with an actuator containing one or more pushers placed on the rod of the additional piston and acting on the valve, ensuring its operation; exhaust valve equipped with a shock absorber; the exhaust valve is equipped with a means of holding the valve in the open position while cleaning the cylinder from residual exhaust gases; a combustion chamber is placed between the cylinder head and the additional piston at its upper extreme position; an additional piston is connected to the main piston with the possibility of its limited longitudinal movement relative to the main piston to ensure a fixed distance between the pistons during filling of the cylinder with a fresh charge.

В двухтактном двигателе внутреннего сгорания (ДВС) в нижней внутренней части седла выпускного клапана может быть выполнена цилиндрическая расточка размером под наружный диаметр тарелки клапана, в которую подвижно входит эта тарелка при закрытии клапана.In a two-stroke internal combustion engine (ICE) in the lower inner part of the outlet valve seat, a cylindrical bore can be made the size of the outer diameter of the valve plate, into which this plate moves when the valve is closed.

В двухтактном ДВС привод выпускного клапана может содержать один толкатель, в качестве которого использована головка штока, которая размещена в осевой полости выпускного клапана с возможностью взаимодействия с заглушкой полости при ходе штока вверх и с внутренним выступом полости при ходе штока вниз, обеспечивая закрытие и открытие выпускного клапана.In a push-pull ICE, the exhaust valve actuator may contain one pusher, which is used as a rod head, which is placed in the axial cavity of the exhaust valve with the possibility of interaction with the cavity plug during the upward stroke and with the internal protrusion of the cavity during the downward stroke, providing closing and opening of the exhaust valve.

В двухтактном двигателе привод выпускного клапана может содержать два толкателя, верхний и нижний, при этом в качестве верхнего толкателя использована головка штока, взаимодействующая с внутренним выступом осевой полости клапана при ходе штока вниз, а нижним толкателем является дополнительный поршень, закрепленный в нижней части штока с возможностью воздействия на клапан при подходе дополнительного поршня к его крайнему верхнему положению.In a two-stroke engine, the exhaust valve actuator may contain two pushers, an upper and a lower one, while the rod head interacting with the internal protrusion of the axial cavity of the valve during the down stroke is used as the upper pusher, and the additional piston mounted in the lower part of the rod with the possibility of acting on the valve when the additional piston approaches its extreme upper position.

В двухтактном ДВС амортизатор выпускного клапана может быть выполнен в виде гидроамортизатора, который содержит гидроцилиндр, заполненный жидкостью и закрепленный в головке цилиндра, в котором подвижно установлен гидропоршень с наклонными боковыми продольными пазами, закрепленный на стержне клапана.In a two-stroke internal combustion engine, the exhaust valve shock absorber can be made in the form of a hydraulic shock absorber, which contains a hydraulic cylinder filled with liquid and fixed in the cylinder head, in which a hydraulic piston with inclined lateral longitudinal grooves is mounted on the valve stem.

В двухтактном ДВС выпускной клапан может иметь возвратную пружину, установленную под гидропоршнем на стержне клапана.In a push-pull ICE, the exhaust valve may have a return spring mounted under the hydraulic piston on the valve stem.

В двухтактном ДВС средство удержания выпускного клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных газов может содержать упругое разрезное кольцо, установленное на стержне клапана с натягом, размещенное в кольцевой канавке, выполненной в отверстии под стержень, и кольцевую канавку на стержне клапана.In a two-stroke ICE, the means for holding the exhaust valve in the open position during cleaning of the cylinder from residual gases may include an elastic split ring mounted on the valve stem with interference, placed in an annular groove made in the hole for the rod, and an annular groove on the valve stem.

В двухтактном ДВС средство удержания выпускного клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных газов может быть выполнено в виде пружины, создающей постоянное давление на клапан, направленное вниз.In a two-stroke internal combustion engine, the means for holding the exhaust valve in the open position during cleaning of the cylinder from residual gases can be made in the form of a spring, which creates constant pressure on the valve directed downward.

В двухтактном ДВС камера сгорания может быть выполнена в виде одной или нескольких открытых снизу полостей в нижнем торце головки цилиндра, имеющих боковое расположение относительно продольной оси цилиндра и примыкающих сбоку снаружи к седлу выпускного клапана, при этом в каждой из них может быть установлена свеча зажигания и/или топливная форсунка.In a two-stroke ICE, the combustion chamber can be made in the form of one or more cavities open at the bottom at the lower end of the cylinder head, having a lateral location relative to the longitudinal axis of the cylinder and adjacent from the outside to the side of the exhaust valve seat, and in each of them an spark plug can be installed and / or fuel injector.

В двухтактном ДВС дополнительный поршень подвижно связан с основным поршнем, например, с помощью нижнего штока, закрепленного в дополнительном поршне снизу и подвижно установленного в отверстии ограничительной втулки, которая закреплена в днище основного поршня, при этом на нижнем конце нижнего штока выполнен упор.In a two-stroke internal combustion engine, the additional piston is movably connected to the main piston, for example, by means of a lower rod fixed in the additional piston from below and movably mounted in the hole of the restriction sleeve, which is fixed in the bottom of the main piston, and a stop is made on the lower end of the lower rod.

В двухтактном ДВС фиксированное расстояние между дополнительным и основным поршнем во время наполнения цилиндра, умноженное на степень повышения давления в нагнетателе, может быть меньше полной длины хода дополнительного поршня в цилиндре двигателя и может составлять 50-60% от полной длины хода дополнительного поршня.In a two-stroke ICE, the fixed distance between the additional and the main piston during cylinder filling, multiplied by the degree of pressure increase in the supercharger, may be less than the total stroke length of the additional piston in the engine cylinder and may be 50-60% of the total stroke length of the additional piston.

В двухтактном ДВС компрессионные кольца могут быть установлены в верхней и нижней частях юбки основного поршня, а маслосъемное кольцо - в нижней части юбки.In a two-stroke ICE, compression rings can be installed in the upper and lower parts of the skirt of the main piston, and the oil scraper ring can be installed in the lower part of the skirt.

В двухтактном ДВС дополнительный поршень может быть выполнен из титана или стали, при этом толщина его днища может составлять 5% и меньше от его наружного диаметра.In a two-stroke ICE, the additional piston can be made of titanium or steel, while the thickness of its bottom can be 5% or less of its outer diameter.

В двухтактном ДВС дополнительный поршень может быть снабжен упругой тарельчатой шайбой, закрепленной на нем сверху, которая может быть выполнена из титана.In a two-stroke ICE, the additional piston can be equipped with an elastic disk washer mounted on top of it, which can be made of titanium.

В двухтактном ДВС элемент перепуска свежего заряда в камеру сгорания может быть выполнен в виде одного или нескольких углублений в верхней части внутренней поверхности стенки цилиндра, выходящих в камеру сгорания и образующих перепускные каналы, сообщающие камеру сгорания с рабочей полостью цилиндра при крайнем верхнем положении дополнительного поршня.In a two-stroke internal combustion engine, the fresh charge transfer element into the combustion chamber can be made in the form of one or more recesses in the upper part of the inner surface of the cylinder wall, extending into the combustion chamber and forming bypass channels communicating with the working chamber of the cylinder at the extreme upper position of the additional piston.

Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный ДВС с дополнительным поршнем совершенствуется по нескольким направлениям, а именно средство впуска выполнено в виде нижнего впускного окна, которое сообщено с нагнетателем, что позволяет отказаться от механизма привода дополнительного поршня, т.к. дополнительный поршень получает возможность двигаться вверх за счет избыточного давления свежего заряда, создаваемого нагнетателем. Это повышает надежность и быстроходность двигателя. Выпускной клапан, установленный в головке цилиндра соосно с цилиндром двигателя, имеет осевую полость, в которой подвижно размещен шток дополнительного поршня с выступом в виде головки на его верхнем конце, при этом осевая полость сверху ограничена заглушкой, а снизу в полости образован внутренний выступ, выполненный, например, в виде кругового выступа, в который упирается головка штока, ограничивая ход дополнительного поршня. Одно из назначений этого узла - ограничить ход дополнительного поршня, т.е. остановить его в районе верхней кромки впускного окна и за счет этого обеспечить надежное разделение отработанных газов и свежего заряда во время открытия впускного окна. Такое конструктивное выполнение клапана и штока с выступом в виде головки позволяет обеспечить движение дополнительного поршня между камерой сгорания и верхней кромкой впускного окна, при этом термин "между" верхней кромкой впускного окна обозначает, что верхняя кромка дополнительного поршня при движении вниз не переходит верхнюю кромку впускного окна, т.к. в противном случае нарушается работоспособность двигателя в целом.The essence of the invention lies in the fact that a two-stroke internal combustion engine with an additional piston is improved in several directions, namely, the intake means is made in the form of a lower inlet window, which is in communication with a supercharger, which makes it possible to abandon the drive mechanism of the additional piston, because the additional piston gets the opportunity to move up due to the excess pressure of the fresh charge created by the supercharger. This increases the reliability and speed of the engine. The exhaust valve installed in the cylinder head coaxially with the engine cylinder has an axial cavity in which the rod of the additional piston is movably placed with a protrusion in the form of a head at its upper end, while the axial cavity is bounded above by a plug, and an internal protrusion is formed below , for example, in the form of a circular protrusion, in which the rod head abuts, limiting the stroke of the additional piston. One of the purposes of this unit is to limit the stroke of the additional piston, i.e. stop it in the region of the upper edge of the inlet window and thereby ensure reliable separation of exhaust gases and fresh charge during the opening of the inlet window. Such a design of the valve and the stem with a protrusion in the form of a head allows the additional piston to move between the combustion chamber and the upper edge of the inlet window, the term “between” the upper edge of the inlet window means that the upper edge of the additional piston does not cross the upper edge of the inlet when moving down windows because otherwise, the overall engine performance is impaired.

Выпускной клапан оснащен приводом, содержащим один или несколько толкателей, размещенных на штоке дополнительного поршня. При выполнении привода с одним толкателем в качестве толкателя использована головка штока, которая размещена в осевой полости выпускного клапана с возможностью взаимодействия с заглушкой полости и с внутренним выступом полости, т.е. головка штока толкает клапан вверх, закрывая его, и вниз, открывая клапан. При выполнении привода выпускного клапана с двумя толкателями в качестве верхнего толкателя использована головка штока, взаимодействующая с внутренним выступом осевой полости, а нижним толкателем является дополнительный поршень, установленный в нижней части штока с возможностью воздействия на клапан при подходе дополнительного поршня к своему верхнему крайнему положению, т.е. открытие клапана осуществляет головка штока, толкающая клапан вниз, открывая его, а закрывает клапан дополнительный поршень, толкая его снизу.The exhaust valve is equipped with an actuator containing one or more pushers placed on the stem of the additional piston. When performing a drive with one pusher, the rod head is used as a pusher, which is placed in the axial cavity of the exhaust valve with the possibility of interaction with the cavity plug and with the internal protrusion of the cavity, i.e. the stem head pushes the valve up, closing it, and down, opening the valve. When performing an exhaust valve actuator with two pushers, the rod head interacting with the internal protrusion of the axial cavity is used as the upper pusher, and the additional piston is installed in the lower part of the rod with the possibility of acting on the valve when the additional piston approaches its upper extreme position, those. valve opening is carried out by the rod head, pushing the valve downward, opening it, and an additional piston closes the valve, pushing it from below.

Вышеуказанное выполнение привода выпускного клапана значительно проще и надежнее механизма привода клапанов, применяющегося в известных двигателях, т.к. в качестве толкателей используются элементы конструкции двигателя, которые имеют другое назначение, и отпадает необходимость введения дополнительных элементов, выполняющих функции толкателей, а также отпадает необходимость в распределительном вале, цепи, звездочках и т.д.The above embodiment of the exhaust valve drive is much simpler and more reliable than the valve drive mechanism used in known engines, because as pushers, engine design elements that have a different purpose are used, and there is no need to introduce additional elements that perform the functions of pushers, and there is no need for a camshaft, chain, sprockets, etc.

Выпускной клапан оснащен амортизатором, обеспечивающим смягчение удара клапана о седло, при его закрытии, если амортизатор выполнен гидравлическим, он попутно выполняет роль гидротормоза для дополнительного поршня при его подходе к своему крайнему верхнему положению. Это позволяет тормозить не только клапан, но и дополнительный поршень. Выпускной клапан может быть оснащен возвратной пружиной, установленной под гидропоршнем и толкающей клапан вверх, которая помогает закрывать клапан и обеспечивает его более четкую работу.The exhaust valve is equipped with a shock absorber, which mitigates the impact of the valve on the seat, when it is closed, if the shock absorber is hydraulic, it simultaneously acts as a hydraulic brake for the additional piston when it approaches its extreme upper position. This allows you to brake not only the valve, but also an additional piston. The exhaust valve can be equipped with a return spring mounted under the hydraulic piston and pushing the valve up, which helps to close the valve and ensures its more accurate operation.

Выпускной клапан оснащен средством удержания клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных отработанных газов, которое может содержать упругое разрезное кольцо, установленное на стержне клапана с натягом, размещенное в кольцевой канавке, выполненной в отверстии под стержень клапана в гидроцилиндре, и кольцевую канавку на стержне клапана под кольцо. Или средство удержания выпускного клапана в открытом положении может быть выполнено в виде пружины, создающей постоянное давление на клапан, направленное вниз, в этом случае возвратная пружина клапана не устанавливается. Вышеназванные средства не допускают самопроизвольного закрытия выпускного клапана от разности давлений под клапаном и над клапаном во время очистки цилиндра от остаточных газов.The exhaust valve is equipped with a means of holding the valve in the open position while cleaning the cylinder from residual exhaust gases, which may contain an elastic split ring mounted on the valve stem with interference, placed in an annular groove made in the hole for the valve stem in the hydraulic cylinder, and an annular groove on valve stem under the ring. Or, the means for holding the exhaust valve in the open position can be made in the form of a spring, which creates constant pressure on the valve directed downward, in which case the valve return spring is not installed. The above means do not allow spontaneous closing of the exhaust valve from the pressure difference under the valve and above the valve during cleaning of the cylinder from residual gases.

Камера сгорания размещена между головкой цилиндра и дополнительным поршнем при его верхнем крайнем положении. Это позволяет выполнить ее в виде одной или нескольких, например двух, открытых снизу полостей в нижнем торце головки цилиндра, имеющих боковое расположение относительно продольной оси цилиндра и примыкающих сбоку снаружи к седлу выпускного клапана, при этом в каждой полости может быть установлена свеча зажигания и/или топливная форсунка. Такое выполнение камеры сгорания делает ее более компактной, а значит уменьшает тепловые потери и склонность к детонации, что позволяет также увеличить быстроходность двигателя, т.к. фронт пламени от свечи распространяется со скоростью примерно 40 м/с, что определяет размеры камеры сгорания.The combustion chamber is placed between the cylinder head and the additional piston at its upper extreme position. This allows it to be performed in the form of one or several, for example, two cavities open at the bottom in the lower end of the cylinder head, having a lateral location relative to the longitudinal axis of the cylinder and adjacent laterally to the outlet valve seat from the outside, with a spark plug and / or fuel injector. This embodiment of the combustion chamber makes it more compact, and therefore reduces heat loss and a tendency to detonation, which also allows to increase the engine speed, because the flame front from the candle propagates at a speed of about 40 m / s, which determines the size of the combustion chamber.

Дополнительный поршень подвижно связан с основным поршнем, с возможностью его ограниченного продольного перемещения относительно основного поршня, для обеспечения фиксированного расстояния между поршнями во время наполнения цилиндра свежим зарядом. Такая связь может быть выполнена с помощью нижнего штока, закрепленного на дополнительном поршне снизу и подвижно установленного в отверстии ограничительной втулки, которая закреплена в днище основного поршня, при этом на нижнем конце нижнего штока выполнен упор, упирающийся в ограничительную втулку и обеспечивающий фиксированное расстояние между поршнями во время наполнения цилиндра свежим зарядом. Такое выполнение подвижной связи между поршнями позволяет простыми средствами контролировать движение дополнительного поршня относительно основного и обеспечить фиксированное расстояние между поршнями, а значит и фиксированный объем свежего заряда, подаваемого в цилиндр.The additional piston is movably connected with the main piston, with the possibility of its limited longitudinal movement relative to the main piston, to ensure a fixed distance between the pistons during filling of the cylinder with a fresh charge. Such a connection can be made using the lower rod mounted on the additional piston from the bottom and movably mounted in the hole of the restrictive sleeve, which is fixed in the bottom of the main piston, while at the lower end of the lower rod there is a stop abutting against the limit sleeve and providing a fixed distance between the pistons while filling the cylinder with a fresh charge. This embodiment of the movable connection between the pistons allows simple means to control the movement of the additional piston relative to the main one and to provide a fixed distance between the pistons, and hence a fixed amount of fresh charge supplied to the cylinder.

Фиксированное расстояние между дополнительным и основным поршнем во время наполнения цилиндра, умноженное на степень повышения давления в нагнетателе, может быть меньше полной длины хода дополнительного поршня в цилиндре, оптимально, оно может составлять 50-60% от полной длины хода дополнительного поршня. Это позволяет осуществлять работу двигателя с перерасширением (дополнительным расширением) сгоревшей смеси во время рабочего хода, что увеличивает термодинамический кпд цикла, а значит и топливную экономичность двигателя.The fixed distance between the additional and the main piston during filling of the cylinder, multiplied by the degree of increase in pressure in the supercharger, may be less than the total stroke length of the additional piston in the cylinder, optimally, it can be 50-60% of the total stroke length of the additional piston. This allows the engine to operate with over-expansion (additional expansion) of the burnt mixture during the stroke, which increases the thermodynamic efficiency of the cycle, and hence the fuel economy of the engine.

Элемент перепуска свежего заряда в камеру сгорания может быть выполнен в виде одного или нескольких углублений в верхней части внутренней поверхности цилиндра, выходящих в камеру сгорания и образующих каналы, сообщающие камеру сгорания с рабочей полостью цилиндра, при крайнем верхнем положении дополнительного поршня.The fresh charge bypass element to the combustion chamber can be made in the form of one or more recesses in the upper part of the inner surface of the cylinder, extending into the combustion chamber and forming channels communicating the combustion chamber with the working cavity of the cylinder, with the extreme upper position of the additional piston.

Словосочетание "крайнее верхнее положение дополнительного поршня" означает его наивысшую точку подъема, когда он или его шток упирается в какой-либо ограничивающий элемент конструкции двигателя, например в головку цилиндра, выпускной клапан и т.д. При выполнении камеры сгорания в виде нескольких, например двух, открытых снизу полостей в нижнем торце головки цилиндра, примыкающих сбоку снаружи к седлу выпускного клапана, углубления в верхней части внутренней поверхности цилиндра выходят в каждую полость и обеспечивают сообщение каждой полости камеры сгорания с рабочей полостью цилиндра при крайнем верхнем положении дополнительного поршня.The phrase "extreme upper position of the additional piston" means its highest point of rise when he or his rod abuts against any limiting element of the engine structure, for example, to the cylinder head, exhaust valve, etc. When the combustion chamber is made in the form of several, for example, two cavities open at the bottom of the lower end of the cylinder head and adjacent from the outside to the outlet valve seat, the recesses in the upper part of the inner surface of the cylinder extend into each cavity and provide a message for each cavity of the combustion chamber with the working cavity of the cylinder at the highest position of the additional piston.

Выполнение элемента перепуска вышеуказанным способом позволяет исключить из конструкции ДВС нестабильный и ненадежный элемент. В известных ДВС элемент перепуска, выполненный в виде перепускного клапана, является элементом, подверженным активным динамическим нагрузкам, т.к. расположен в теле дополнительного поршня. Под воздействием сильных динамических нагрузок перепускной клапан подвержен деформациям и т.п., что значительно снижает стабильность и надежность его работы и ограничивает быстроходность двигателя.The implementation of the bypass element in the above way allows you to exclude from the design of the internal combustion engine unstable and unreliable element. In known ICEs, the bypass element, made in the form of a bypass valve, is an element subject to active dynamic loads, because located in the body of the additional piston. Under the influence of strong dynamic loads, the bypass valve is subject to deformations and the like, which significantly reduces the stability and reliability of its operation and limits the speed of the engine.

Дополнительный поршень выполнен из титана или стали, при этом толщина его днища составляет 5% и меньше, преимущественно 1,5-2% размера его наружного диаметра, что позволяет сделать дополнительный поршень легким, прочным и жаростойким, что снижает инерционные нагрузки на дополнительный поршень, увеличивает его надежность и позволяет увеличить быстроходность двигателя.The additional piston is made of titanium or steel, while the thickness of its bottom is 5% or less, mainly 1.5-2% of its outer diameter, which makes the additional piston light, durable and heat-resistant, which reduces the inertial loads on the additional piston, increases its reliability and allows you to increase engine speed.

Совокупность вышеприведенных существенных признаков позволяет увеличить как минимум надежность, а в частных случаях выполнения упростить конструкцию и улучшить топливную экономичность двухтактного ДВС с дополнительным поршнем, что и является техническим результатом изобретения.The combination of the above essential features allows to increase at least reliability, and in particular cases to simplify the design and improve fuel efficiency of a two-stroke ICE with an additional piston, which is the technical result of the invention.

Анализ известных технических решений, касающихся двухтактных двигателей внутреннего сгорания с дополнительным поршнем, а также анализ совокупности существенных признаков заявляемого изобретения позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».Analysis of known technical solutions regarding two-stroke internal combustion engines with an additional piston, as well as analysis of the essential features of the claimed invention allow us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

Возможность обеспечения предлагаемой совокупностью существенных признаков поставленной технической задачи позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию «изобретательский уровень».The ability to provide the proposed combination of essential features of the technical task allows us to conclude that this invention meets the criterion of "inventive step".

Возможность реального осуществления предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».The possibility of real implementation of the invention allows to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability".

Заявленное изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан заявленный двигатель в разрезе, в момент начала рабочего хода. Основной поршень находится в ВМТ (внутренняя мертвая точка), дополнительный поршень прижат к основному и находится в верхнем крайнем положении. Стрелки на основном поршне на всех фигурах означают направление его движения.Figure 1 shows the inventive engine in the context, at the beginning of the stroke. The main piston is located at TDC (internal dead center), the additional piston is pressed against the main piston and is in the upper extreme position. The arrows on the main piston in all figures indicate the direction of its movement.

На фиг.2 показано окончание рабочего хода, момент остановки дополнительного поршня и отрыва от него основного поршня.Figure 2 shows the end of the stroke, the moment the additional piston stops and the main piston is torn off from it.

На фиг.3 - основной поршень в НМТ (наружная мертвая точка) и начинает движение вверх, упор нижнего штока упирается в упорную втулку и обеспечивает фиксированное расстояние между поршнями.Figure 3 - the main piston in the BDC (outside dead center) and begins to move up, the emphasis of the lower rod abuts against the thrust sleeve and provides a fixed distance between the pistons.

На фиг.4 - окончание очистки цилиндра, дополнительный поршень в верхнем крайнем положении, и начинается процесс сжатия смеси основным поршнем и ее перепуск в камеру сгорания.In Fig.4 - the end of the cylinder cleaning, the additional piston in the upper extreme position, and the process of compressing the mixture with the main piston and its transfer to the combustion chamber begins.

На фиг.5 показан вариант выполнения привода выпускного клапана с одним толкателем, а также показано средство удержания выпускного клапана в открытом положении, выполненное в виде пружины.Figure 5 shows an embodiment of the exhaust valve actuator with one pusher, and also shows means for holding the exhaust valve in the open position, made in the form of a spring.

На фиг.6 - сечение по А-А (фиг.2), вариант камеры сгорания с одной боковой полостью.In Fig.6 is a section along aa (Fig.2), a variant of the combustion chamber with one side cavity.

На фиг.7 - сечение по А-А (фиг.2), вариант камеры сгорания с двумя боковыми полостями.In Fig.7 is a section along aa (Fig.2), a variant of the combustion chamber with two side cavities.

Заявленный двухтактный ДВС содержит (фиг.1) цилиндр 1 с нижним впускным окном 2, сообщающимся с нагнетателем 3 с присоединенным к нему карбюратором 4. В полости цилиндра 1 установлен основной поршень 5 с юбкой поршня 6 и наклонными пазами 7 (фиг.4), выполненные на верхней наружной кромке поршня. В верхней и нижней частях юбки 6, на ее наружной поверхности, установлены компрессионные кольца 8, а в нижней части юбки установлено маслосъемное кольцо 9 (фиг.1). Основной поршень 5 связан с коленчатым валом двигателя (не показан) посредством шатуна 10. В рабочей полости цилиндра 1 выше основного поршня 5 установлен дополнительный поршень 11, на котором сверху закреплен шток 12 с выступом на его верхнем конце в виде головки 13. Дополнительный поршень 11 (фиг.3) подвижно связан с основным поршнем 5 с возможностью его ограниченного продольного перемещения относительно основного поршня 5. Связь осуществляется при помощи нижнего штока 14 с упором большего диаметра 15 на его нижнем конце, при этом шток 14 закреплен в дополнительном поршне 11 снизу и подвижно размещен в отверстии ограничительной втулки 16 (фиг.3), закрепленной в днище основного поршня 5, которая ограничивает перемещение дополнительного поршня относительно основного.The claimed two-stroke ICE contains (Fig. 1) a cylinder 1 with a lower inlet window 2 communicating with a supercharger 3 with a carburetor 4 attached to it. A main piston 5 with a piston skirt 6 and inclined grooves 7 is installed in the cylinder 1 cavity (Fig. 4), made on the upper outer edge of the piston. In the upper and lower parts of the skirt 6, on its outer surface, compression rings 8 are installed, and an oil scraper ring 9 is installed in the lower part of the skirt (Fig. 1). The main piston 5 is connected to the crankshaft of the engine (not shown) by means of a connecting rod 10. In the working cavity of the cylinder 1, an additional piston 11 is mounted above the main piston 5, on which the rod 12 is mounted on top with a protrusion at its upper end in the form of a head 13. Additional piston 11 (Fig.3) is movably connected with the main piston 5 with the possibility of its limited longitudinal movement relative to the main piston 5. Communication is carried out using the lower rod 14 with a stop of a larger diameter 15 at its lower end, while the rod 14 is fixed a further piston 11 from below and is movably arranged in the hole of stop collar 16 (Figure 3) fixed at the bottom of the main piston 5, which restricts the movement of the auxiliary piston with respect to the ground.

Цилиндр 1 закрыт сверху головкой цилиндра 17с выпускной трубой 18. Между дополнительным поршнем 11 при его крайнем верхнем положении и головкой цилиндра 17 размещена камера сгорания, содержащая одну (фиг.1, 6) или несколько, например две (фиг.1, 7), открытые снизу полости, левую 19 и правую 20, прилегающие сбоку снаружи к седлу выпускного клапана 21. В каждой полости камеры сгорания установлена свеча зажигания 22. Элемент перепуска свежего заряда выполнен в виде перепускного канала в верхней части внутренней стенки цилиндра 1, образованного одним или несколькими углублениями 23 (фиг.4), выходящими непосредственно в левую полость камеры сгорания 19 и правую полость 20 и сообщающими камеру сгорания с рабочей полостью цилиндра 1 во время сжатия и перепуска смеси. В головке цилиндра 17 соосно с цилиндром 1 установлен выпускной клапан, содержащий тарелку 24 со стержнем клапана 25 (фиг.2). В теле выпускного клапана выполнена осевая полость 26, в которой размещена головка штока 13 с возможностью ее свободного перемещения вдоль полости. В осевой полости снизу образован внутренний выступ 27, выполненный в виде кругового выступа 12 (фиг.1), а сверху полость 26 ограничена заглушкой 28.The cylinder 1 is closed on top of the cylinder head 17c by the exhaust pipe 18. Between the additional piston 11 at its extreme upper position and the cylinder head 17 there is a combustion chamber containing one (several, 1, 6) or several, for example two (figures 1, 7), open bottom cavities, left 19 and right 20, adjacent laterally from the outside to the seat of the exhaust valve 21. An ignition plug 22 is installed in each cavity of the combustion chamber 22. The fresh charge bypass element is made in the form of a bypass channel in the upper part of the inner wall of cylinder 1, formed by one or not Kolk recesses 23 (Figure 4) facing directly into the left cavity combustion chamber 19 and a right chamber 20 and the combustion chamber communicates with the working chamber of the cylinder 1 during the compression and recirculation of the mixture. In the cylinder head 17, coaxially with cylinder 1, an exhaust valve is installed, comprising a plate 24 with a valve stem 25 (FIG. 2). An axial cavity 26 is made in the body of the exhaust valve, in which the rod head 13 is placed with the possibility of its free movement along the cavity. In the axial cavity, an inner protrusion 27 is formed from below, made in the form of a circular protrusion 12 (Fig. 1), and from above the cavity 26 is limited by a plug 28.

Выпускной клапан упирается в седло клапана 21, закрепленное в головке цилиндра, при этом седло клапана и сам клапан установлены соосно с цилиндром двигателя. Для смягчения удара при закрытии выпускного клапана он имеет гидроамортизатор, заполненный маслом, содержащий гидроцилиндр 29 (фиг.4), закрепленный на головке цилиндра 17, в котором установлен гидропоршень 30 с наклонными боковыми продольными пазами 31, закрепленный на стержне клапана 25.The exhaust valve abuts against the valve seat 21, mounted in the cylinder head, while the valve seat and the valve itself are installed coaxially with the engine cylinder. To mitigate the impact when closing the exhaust valve, it has a hydraulic shock absorber filled with oil, containing a hydraulic cylinder 29 (Fig. 4), mounted on the cylinder head 17, in which a hydraulic piston 30 with inclined lateral longitudinal grooves 31, mounted on the valve stem 25 is installed.

Средство удержания выпускного клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных газов содержит упругое, разрезное кольцо 32 (фиг.1), установленное на стержне клапана 25 с натягом и размещенное в кольцевой канавке 33, которая выполнена в отверстии гидроцилиндра 29 под стержень клапана 25, на котором выполнена фиксирующая канавка 34 под кольцо 32. При этом на стержне выпускного клапана 25 под гидропоршнем 30 установлена возвратная пружина 35 (фиг.2), толкающая клапан вверх, но она не является обязательным элементом конструкции. Средство удержания клапана в открытом положении может быть выполнено также в виде пружины 36, создающей постоянное давление на выпускной клапан, направленное вниз (фиг.5), при этом возвратная пружина 35 в конструкции не устанавливается.The means for holding the exhaust valve in the open position during cleaning of the cylinder from residual gases contains an elastic, split ring 32 (Fig. 1) mounted on the valve stem 25 with interference and placed in the annular groove 33, which is made in the hole of the hydraulic cylinder 29 under the valve stem 25 on which the fixing groove 34 is made for the ring 32. At the same time, a return spring 35 is installed on the stem of the exhaust valve 25 under the hydraulic piston 30 (FIG. 2), pushing the valve up, but it is not a mandatory structural element. The means of holding the valve in the open position can also be made in the form of a spring 36, which creates constant pressure on the exhaust valve directed downward (Fig. 5), while the return spring 35 is not installed in the structure.

Выпускной клапан оснащен приводом, содержащим один или несколько, например два, толкателя (верхний и нижний), размещенных на штоке дополнительного поршня 12 и воздействующих на клапан, обеспечивая его работу. Привод выпускного клапана не содержит новых конструктивных элементов, он использует уже имеющиеся, изменяется только их взаимное расположение. При выполнении привода с одним толкателем, в качестве толкателя использована головка штока 13, которая размещена в осевой полости 26 (фиг.5) с возможностью взаимодействия с заглушкой полости 28 при ходе штока вверх и с внутренним выступом 27 при ходе штока вниз. При выполнении привода выпускного клапана с двумя толкателями в качестве верхнего толкателя использована также головка штока 13, взаимодействующая с выступом 27, а нижним толкателем является дополнительный поршень 11, закрепленный в нижней части штока 12 с возможностью воздействия на клапан при подходе дополнительного поршня к его крайнему верхнему положению, т.е. головка штока 13 толкает клапан сверху вниз, открывая его, а дополнительный поршень толкает клапан снизу вверх, закрывая его, в этом случае головка штока 13 не достает до заглушки полости 28 (фиг.1). Тогда, как в случае с одним толкателем, дополнительный поршень 11 не достает до тарелки клапана 24 (фиг.5). Возможен средний вариант, при котором головка штока 13 и дополнительный поршень 11, при его подходе к крайнему верхнему положению, толкают клапан одновременно, закрывая его (на чертеже не показан).The exhaust valve is equipped with an actuator containing one or several, for example two, pushers (upper and lower) located on the stem of the additional piston 12 and acting on the valve, ensuring its operation. The exhaust valve drive does not contain new structural elements, it uses existing ones, only their relative position changes. When performing a drive with one pusher, the rod head 13 is used as the pusher, which is located in the axial cavity 26 (Fig. 5) with the possibility of interacting with the plug of the cavity 28 during the upward stroke of the rod and with the inner protrusion 27 during the downward stroke. When performing an exhaust valve actuator with two pushers, the rod head 13 interacting with the protrusion 27 is also used as the upper pusher, and the additional piston 11 is attached to the lower pusher, which is mounted in the lower part of the rod 12 with the possibility of acting on the valve when the additional piston approaches its extreme upper position, i.e. the rod head 13 pushes the valve from top to bottom, opening it, and an additional piston pushes the valve from bottom to top, closing it, in this case, the rod head 13 does not reach the plug of the cavity 28 (Fig. 1). Then, as in the case of one pusher, the additional piston 11 does not reach the valve disc 24 (Fig. 5). A middle variant is possible in which the head of the stem 13 and the additional piston 11, when approaching the extreme upper position, push the valve at the same time, closing it (not shown in the drawing).

На дополнительном поршне 11 закреплена тарельчатая упругая шайба 37 (фиг.2), смягчающая удар дополнительного поршня о клапан. Чтобы исключить или уменьшить утечку смеси через выпускной клапан во время его закрытия, в нижней внутренней части седла выпускного клапана 21 может быть выполнена цилиндрическая расточка 38 (фиг.2, 4) размером под наружный диаметр тарелки клапана 24 (тарелка - нижняя часть клапана) и в которую свободно входит тарелка при закрытии клапана.A disk elastic washer 37 is mounted on the additional piston 11 (figure 2), which softens the impact of the additional piston on the valve. In order to eliminate or reduce leakage of the mixture through the exhaust valve during its closure, a cylindrical bore 38 (FIGS. 2, 4) the size of the outer diameter of the valve plate 24 (plate is the bottom of the valve) can be made in the lower inner part of the seat of the exhaust valve 21 and into which the plate freely enters when closing the valve.

Работа заявленного ДВС осуществляется следующим образом.The work of the declared engine is as follows.

Основной поршень 5 (фиг.1), находящийся в положении ВМТ, под давлением сгорающей смеси в камере сгорания (19, 20), размещенной между головкой цилиндра 17 и дополнительным поршнем 11, начинает двигаться вниз, совершая рабочий ход. При этом дополнительный поршень 11 прижат давлением газов к основному поршню 5 и движется вместе с ним.The main piston 5 (Fig. 1), in the TDC position, under the pressure of the burning mixture in the combustion chamber (19, 20), located between the cylinder head 17 and the additional piston 11, begins to move downward, making a working stroke. In this case, the additional piston 11 is pressed by the gas pressure to the main piston 5 and moves with it.

Шток 12 с головкой штока 13 также движется вниз вместе с дополнительным поршнем. При этом головка штока 13 свободно движется в осевой полости 26. Когда дополнительный поршень 7 подходит к верхней кромке впускного окна 2, головка штока 13 толкает внутренний выступ 27 (фиг.2), а через него и выпускной клапан, который открывается, и отработанные газы начинают выходить в атмосферу через выпускную трубу 18, т.е. головка штока 13 выполняет роль толкателя выпускного клапана в механизме привода выпускного клапана. При движении выпускного клапана вниз во время его открытия упругое разрезное кольцо 32 (фиг.1) скользит по стержню клапана 25 и заскакивает в фиксирующую канавку 34, при этом выпускной клапан останавливается и фиксируется в открытом положении. В случае выполнения средства удержания выпускного клапана в открытом положении в виде пружины 36, которая постоянно давит на клапан, клапан остается в открытом положении, т.к. пружина 36 преодолевает динамические усилия от выходящих отработанных газов через выпускной клапан. Дополнительный поршень 11, дойдя до верхней кромки впускного окна 2, также останавливается, обеспечивая возможность разделения отработанных газов и свежей порции смеси, т.к. головка штока 13 упирается во внутренний выступ выпускного клапана 27, а выпускной клапан через гидропоршень 30, закрепленный на стержне клапана 25, упирается в элемент конструкции двигателя, в данном случае в головку цилиндра 17 (фиг.2), таким образом обеспечивается движение дополнительного поршня между камерой сгорания и верхней кромкой впускного окна 2.The rod 12 with the rod head 13 also moves down along with an additional piston. In this case, the head of the rod 13 moves freely in the axial cavity 26. When the additional piston 7 approaches the upper edge of the inlet window 2, the head of the rod 13 pushes the inner protrusion 27 (Fig.2), and through it the exhaust valve, which opens, and the exhaust gases begin to enter the atmosphere through the exhaust pipe 18, i.e. the head of the rod 13 acts as a pusher exhaust valve in the drive mechanism of the exhaust valve. When the exhaust valve moves downward during its opening, the elastic split ring 32 (FIG. 1) slides along the valve stem 25 and pops into the locking groove 34, while the exhaust valve stops and locks in the open position. In the case of execution of means for holding the exhaust valve in the open position in the form of a spring 36, which constantly presses on the valve, the valve remains in the open position, because the spring 36 overcomes dynamic forces from the exhaust gas through the exhaust valve. The additional piston 11, reaching the upper edge of the inlet window 2, also stops, providing the possibility of separation of exhaust gases and a fresh portion of the mixture, because the head of the rod 13 abuts against the inner protrusion of the exhaust valve 27, and the exhaust valve through a hydraulic piston 30, mounted on the valve stem 25, abuts against an engine structure element, in this case, the cylinder head 17 (Fig. 2), thus the movement of the additional piston between the combustion chamber and the upper edge of the inlet window 2.

Основной поршень 5 продолжает движение вниз и отрывается от дополнительного поршня 11 (фиг.2). В этот момент заканчивается рабочий ход основного поршня, т.к. сгоревшие газы больше не давят на него через дополнительный поршень 11, а их избыточное давление уходит в атмосферу через выпускной клапан, т.е. длина рабочего хода равна полному ходу дополнительного поршня от верхнего крайнего положения до верхнего края впускного окна 2 (фиг.2).The main piston 5 continues to move down and breaks away from the additional piston 11 (figure 2). At this moment, the working stroke of the main piston ends, because burnt gases no longer press on it through an additional piston 11, and their excess pressure goes into the atmosphere through the exhaust valve, i.e. the stroke length is equal to the full stroke of the additional piston from the upper end position to the upper edge of the inlet window 2 (figure 2).

Основной поршень 5, продолжая двигаться вниз, открывает впускное окно 2 и доходит до НМТ, при этом ограничительная втулка 16 скользит по нижнему штоку 14, а топливно-воздушная смесь из карбюратора 4, сжатая нагнетателем 3, через впускное окно 2 устремляется в пространство между поршнями (фиг.3), толкает дополнительный поршень 11 вверх и упор штока 15, упирается в упорную втулку 16.The main piston 5, continuing to move down, opens the inlet window 2 and reaches the BDC, while the restriction sleeve 16 slides along the lower rod 14, and the air-fuel mixture from the carburetor 4, compressed by the supercharger 3, rushes through the inlet 2 into the space between the pistons (Fig.3), pushes the additional piston 11 up and the stop of the rod 15, abuts against the thrust sleeve 16.

Таким образом, подвижная связь между дополнительным и основным поршнями позволяет обеспечить фиксированное расстояние между поршнями Н (фиг.3), а значит и фиксированный объем смеси, подаваемой в цилиндр, и фиксированную степень сжатия смеси основным поршнем 5.Thus, the movable connection between the secondary and the main pistons allows for a fixed distance between the pistons H (Fig. 3), and therefore a fixed volume of the mixture supplied to the cylinder and a fixed compression ratio of the mixture by the main piston 5.

Весовое количество смеси регулируется дроссельной заслонкой карбюратора 4 (не показана), за счет чего изменяется давление смеси на выходе из нагнетателя. Оптимально, нагнетатель 3 может сжимать смесь в 1,5-2 раза, а избыточное давление на выходе из нагнетателя за счет дроссельной заслонки изменяется от 0,5-1 атм (0,5-1 кгс/см2) до 0,2 атм и ниже, т.е. минимальное избыточное давление смеси при полностью закрытой дроссельной заслонке может опуститься до 0,2 кгс/см2 (в режиме холостого хода) и ниже (при торможении двигателем), при этом количество смеси, подаваемой в цилиндр, уменьшается в режиме холостого хода почти в 2 раза, а при торможении двигателем за счет более высоких оборотов двигателя разрежение за дроссельной заслонкой увеличивается и на выходе из нагнетателя давление смеси упадет до атмосферного и ниже, при этом подача смеси в цилиндр будет происходить через один, два такта, по мере накопления давления смеси на выходе из нагнетателя.The weight amount of the mixture is regulated by the throttle of the carburetor 4 (not shown), due to which the pressure of the mixture at the outlet of the supercharger changes. Optimally, the supercharger 3 can compress the mixture 1.5-2 times, and the excess pressure at the outlet of the supercharger due to the throttle valve changes from 0.5-1 atm (0.5-1 kgf / cm 2 ) to 0.2 atm and lower, i.e. the minimum overpressure of the mixture with the throttle fully closed can drop to 0.2 kgf / cm 2 (in idle mode) and lower (under engine braking), while the amount of mixture supplied to the cylinder decreases by almost 2 in idle mode times, and when the engine brakes due to higher engine speeds, the vacuum behind the throttle valve increases and at the outlet of the supercharger the mixture pressure drops to atmospheric and lower, while the mixture is fed into the cylinder after one, two cycles, at least e accumulation mixture pressure at the outlet of the supercharger.

Достигнув НМТ, основной поршень 5 (фиг.3) начинает двигаться вверх (к головке цилиндра), при этом дополнительный поршень 11 также движется вверх под избыточным давлением смеси, т.е. движется согласованно с основным поршнем, сохраняя фиксированное расстояние между поршнями Н и фиксированную порцию смеси, подаваемой в цилиндр. Такая конструкция позволяет осуществлять работу двигателя с перерасширением (дополнительным расширением) сгоревшей смеси во время рабочего хода.Having reached the BDC, the main piston 5 (Fig. 3) begins to move upward (towards the cylinder head), while the additional piston 11 also moves upward under excess pressure of the mixture, i.e. moves in concert with the main piston, maintaining a fixed distance between the pistons H and a fixed portion of the mixture supplied to the cylinder. This design allows the engine to work with overexpansion (additional expansion) of the burnt mixture during the stroke.

Для обеспечения работы заявленного двигателя в режиме дополнительного расширения сгоревших газов во время рабочего хода фиксированное расстояние между поршнями во время наполнения цилиндра Н (фиг.3) и степень повышения давления в нагнетателе εк могут быть выбраны исходя из условия Н×εк<L,For operation of the claimed engine in a mode of the additional expansion of burnt gases in the power stroke fixed distance between the pistons during the filling of the cylinder H (3) and the pressure ratio in the plenum to ε may be selected based on the condition to N × ε <L,

где εк - степень повышения давления смеси в компрессоре (нагнетателе), определяется как отношение давления на выходе из компрессора к давлению на входе. Для роторно-шестеренчатого нагнетателя 3, изображенного на фиг.1, оптимально εк=1,5-2;where ε k is the degree of increase in pressure of the mixture in the compressor (supercharger), is defined as the ratio of the pressure at the outlet of the compressor to the pressure at the inlet. For the rotary compressor 3 of the gear shown in Figure 1, optimally ε k = 1.5-2;

L - полный ход дополнительного поршня в цилиндре во время рабочего хода (от его крайнего верхнего положения до верхней кромки впускного окна).L is the full stroke of the additional piston in the cylinder during the working stroke (from its extreme upper position to the upper edge of the inlet window).

Оптимально Н×εк может составлять 50-60% от полной длины хода дополнительного поршня (от верхнего крайнего положения до верхней кромки впускного окна). При этом объем камеры сгорания соответственно уменьшен до значений, обеспечивающих оптимальную степень сжатия смеси в конце такта "сжатие", т.е. геометрическая степень сжатия смеси может достигать 18-20 и более, но не переходя границы детонации смеси, обеспечивая глубокое расширение (дорасширение) сгоревшей смеси во время рабочего хода. Это позволяет увеличить термодинамический кпд двигателя, что значительно улучшает его топливную экономичность.Optimally H × ε k can be 50-60% of the total length of the auxiliary piston stroke (from the upper limit position to the upper edge of the inlet port). In this case, the volume of the combustion chamber is accordingly reduced to values that provide the optimal compression ratio of the mixture at the end of the compression cycle, i.e. the geometric degree of compression of the mixture can reach 18-20 or more, but without going over the boundaries of the detonation of the mixture, providing deep expansion (extension) of the burnt mixture during the working stroke. This allows you to increase the thermodynamic efficiency of the engine, which greatly improves its fuel economy.

Конструкция позволяет также осуществлять работу двигателя при H×εк≥L, при этом топливная экономичность будет уменьшаться, но расти его литровая мощность.The design also allows the engine to operate at H × ε to ≥L, while fuel economy will decrease, but its liter output will increase.

После прохождения НМТ основной поршень 5 продолжает двигаться вверх, закрывает впускное окно 2 и продолжает двигаться дальше вверх совместно с дополнительным поршнем 11, т.к. последний поджат давлением смеси. При этом дополнительный поршень 11 производит очистку цилиндра 1 от остаточных, отработанных газов.After passing the BDC, the main piston 5 continues to move up, closes the inlet window 2 and continues to move further up together with the additional piston 11, because the latter is tightened by the pressure of the mixture. In this case, the additional piston 11 cleans the cylinder 1 from residual exhaust gases.

При подходе дополнительного поршня 11 к крайнему верхнему положению он толкает тарелку клапана 24 снизу (фиг.4), закрывая выпускной клапан и выполняя роль нижнего толкателя клапана. При выполнении привода выпускного клапана с одним толкателем головка штока при подходе дополнительного поршня 11 к его крайнему верхнему положению толкает заглушку полости 28 (фиг.5) и закрывает выпускной клапан, при этом дополнительный поршень 11 не достает до тарелки клапана 25 (фиг.5). Упругое разрезное кольцо 32 при закрытии клапана выходит из фиксирующей канавки 34 и освобождает выпускной клапан, а возвратная пружина 35 помогает закрывать клапан, но она не является обязательным элементом конструкции. Удар дополнительного поршня 11 о тарелку выпускного клапана 24 смягчается за счет тарельчатой упругой шайбы 37.When the additional piston 11 approaches the extreme upper position, it pushes the valve disc 24 from the bottom (Fig. 4), closing the exhaust valve and acting as the lower valve follower. When performing the exhaust valve drive with one plunger, the rod head, when the additional piston 11 approaches its extreme upper position, pushes the plug of the cavity 28 (Fig. 5) and closes the exhaust valve, while the additional piston 11 does not reach the valve disc 25 (Fig. 5) . The elastic split ring 32 when closing the valve exits the retaining groove 34 and releases the exhaust valve, and the return spring 35 helps close the valve, but it is not a required structural element. The impact of the additional piston 11 on the plate of the exhaust valve 24 is mitigated by the disk elastic washer 37.

Тарельчатая упругая шайба 37 (фиг.2) может устанавливаться преимущественно на быстроходных двигателях и выполняться из титана, при этом сам дополнительный поршень, выполненный из титана или стали с толщиной днища 5% и меньше от его наружного диаметра, обладает приемлемой упругостью.Belleville elastic washer 37 (figure 2) can be installed mainly on high-speed engines and made of titanium, while the additional piston itself, made of titanium or steel with a bottom thickness of 5% or less of its outer diameter, has an acceptable elasticity.

При закрытии выпускного клапана вступает в работу гидроамортизатор клапана (фиг.5), который смягчает удар за счет того, что гидропоршень 30, закрепленный на стержне клапана 25, сжимает масло в гидроцилиндре 29 и выдавливает его через пазы 31, проходное сечение пазов 31 по мере движения стержня клапана 25 вверх вместе с гидропоршнем 30 уменьшается и сходит на нет, при этом вертикальная скорость выпускного клапана также уменьшается и сходит на нет в момент посадки его в седло клапана 21.When the exhaust valve is closed, the valve hydraulic shock absorber comes into operation (Fig. 5), which softens the shock due to the fact that the hydraulic piston 30, mounted on the valve stem 25, compresses the oil in the hydraulic cylinder 29 and squeezes it through the grooves 31, the passage section of the grooves 31 as the upward movement of the valve stem 25 together with the hydraulic piston 30 decreases and disappears, while the vertical speed of the exhaust valve also decreases and disappears at the time of its landing in the valve seat 21.

За время хода выпускного клапана из открытого положения в закрытое может произойти утечка свежей смеси через выпускной клапан, т.к. дополнительный поршень 11 одновременно открывает перепускные каналы 23, через которые смесь устремляется в камеру сгорания. Если седло выпускного клапана 21 выполнено с цилиндрической расточкой 38 (фиг.2, 4), тарелка клапана 24 входит в цилиндрическую расточку 38 и закрывает клапан раньше, чем полностью откроются полости перепускного канала 23, а когда тарелка клапана 24 доходит до конца и упирается в седло 21, происходит более герметичное закрытие клапана. При этом качество очистки цилиндра от остаточных газов ухудшается, т.е. цилиндрическая расточка 38 не является обязательным признаком, это вопрос выбора. Расчет показывает, что утечка смеси без цилиндрической расточки может составить 3-5%.During the stroke of the exhaust valve from open to closed, fresh mixture may leak through the exhaust valve, as the additional piston 11 simultaneously opens the bypass channels 23, through which the mixture rushes into the combustion chamber. If the seat of the exhaust valve 21 is made with a cylindrical bore 38 (FIGS. 2, 4), the valve disc 24 enters the cylindrical bore 38 and closes the valve before the cavities of the bypass channel 23 are fully open, and when the valve disc 24 reaches the end and abuts against seat 21, more tight closing of the valve occurs. In this case, the quality of cleaning the cylinder from residual gases is deteriorating, i.e. cylindrical bore 38 is not a mandatory feature, it is a matter of choice. The calculation shows that the leakage of the mixture without a cylindrical bore can be 3-5%.

С момента закрытия выпускного клапана начинается процесс сжатия и перепуска топливно-воздушной смеси из рабочей полости цилиндра в полости камеры сгорания 19 и 20 (фиг.5) по перепускному каналу 23 за счет движения основного поршня 5 вверх к ВМТ. Дополнительный поршень 11 в это время находится в верхнем крайнем положении и прижат напором перепускаемой смеси к внутренней торцевой стенке головки цилиндра 17 или к выпускному клапану 24. При подходе основного поршня 5 к дополнительному 11 вблизи ВМТ сжатая смесь уходит из пространства между поршнями через косые пазы 7 в расположенные напротив выемки перепускного канала 23. Вблизи ВМТ, на свечи зажигания 22 подается электрический разряд, смесь в полостях камеры сгорания воспламеняется, начинается процесс сгорания смеси, и когда основной поршень 5 перейдет ВМТ, начинается новый рабочий ход, описанный выше.From the moment the exhaust valve is closed, the process of compression and bypassing of the fuel-air mixture from the working cavity of the cylinder into the cavity of the combustion chamber 19 and 20 (Fig. 5) along the bypass channel 23 due to the upward movement of the main piston 5 to the TDC begins. The additional piston 11 at this time is in the upper extreme position and is pressed by the pressure of the bypass mixture to the inner end wall of the cylinder head 17 or to the exhaust valve 24. When the main piston 5 approaches the additional 11 near TDC, the compressed mixture leaves the space between the pistons through oblique grooves 7 in the opposite recesses of the bypass channel 23. Near the top dead center, an electric discharge is supplied to the spark plugs 22, the mixture in the cavities of the combustion chamber ignites, the combustion process begins, and when the main Shen 5 will go over TDC, a new working stroke begins, described above.

Для уменьшения утечки газов, смеси и масла через зазор: основной поршень-цилиндр, компрессионные кольца могут быть установлены в верхней и нижней частях юбки, а маслосъемное кольцо - в нижней части юбки. Хотя это не обязательный признак, заявленный двигатель может работать и при обычной схеме установки колец (все кольца установлены в верхней части юбки поршня).To reduce the leakage of gases, mixture and oil through the gap: the main piston-cylinder, compression rings can be installed in the upper and lower parts of the skirt, and the oil scraper ring can be installed in the lower part of the skirt. Although this is not a mandatory feature, the claimed engine can work with the usual installation of rings (all rings are installed in the upper part of the piston skirt).

Для компенсации увеличенного трения при установке маслосъемного кольца в нижней части юбки могут быть использованы более вязкие масла.To compensate for the increased friction when installing the oil scraper ring in the lower part of the skirt, more viscous oils can be used.

Заявленный двигатель может работать с нагнетателем (компрессором) преимущественно объемного типа, жестко связанным с коленчатым валом двигателя механической передачей. Например, нагнетатель может быть выполнен в виде роторно-шестеренчатого или поршневого компрессора (не показан). Хотя возможны и схемы с использованием турбокомпрессора, связанного или не связанного с коленчатым валом двигателя.The claimed engine can operate with a supercharger (compressor) mainly of volume type, rigidly connected with the crankshaft of the engine by mechanical transmission. For example, the supercharger may be in the form of a rotary gear or reciprocating compressor (not shown). Although possible schemes using a turbocharger, connected or not connected with the crankshaft of the engine.

Заявленный двигатель может быть выполнен без карбюратора, с впрыском топлива, в том числе с непосредственным впрыском в камеру сгорания, его работа не будет отличаться от описанной выше.The claimed engine can be performed without a carburetor, with fuel injection, including with direct injection into the combustion chamber, its operation will not differ from that described above.

Заявленный двигатель может работать и в варианте дизеля, для этого вместо свечи зажигания устанавливают топливные форсунки, объем камеры сгорания соответственно уменьшают и из конструкции убирают карбюратор.The claimed engine can also work in a diesel version, for this instead of a spark plug fuel nozzles are installed, the volume of the combustion chamber is accordingly reduced and the carburetor is removed from the structure.

Claims (22)

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с дополнительным поршнем, включающий, по меньшей мере, один цилиндр, головку цилиндра, средство впуска, средство выпуска, камеру сгорания, основной поршень с поршневыми кольцами и юбкой, движущийся в цилиндре возвратно-поступательно и связанный с коленчатым валом двигателя; дополнительный поршень, движущийся в цилиндре выше основного поршня, дополнительный поршень снабжен штоком, закрепленным на нем сверху, с возможностью ограничения хода дополнительного поршня; элемент перепуска свежего заряда в камеру сгорания, отличающийся тем, что средство впуска выполнено в виде, как минимум одного, нижнего впускного окна в стенке цилиндра, которое сообщено с нагнетателем; средство выпуска выполнено в виде выпускного клапана, содержащего тарелку со стержнем клапана, и седла выпускного клапана, установленных в головке цилиндра, в выпускном клапане выполнена осевая полость, в которой подвижно размещен шток дополнительного поршня с выступом в виде головки на его верхнем конце, при этом осевая полость сверху ограничена заглушкой, а снизу в полости образован внутренний выступ, в который упирается головка штока при ходе вниз, ограничивая ход дополнительного поршня; выпускной клапан оснащен приводом, содержащим один или несколько толкателей, размещенных на штоке дополнительного поршня и воздействующих на клапан, обеспечивая его работу; выпускной клапан оснащен амортизатором, выпускной клапан оснащен средством удержания клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных отработанных газов; камера сгорания размещена между головкой цилиндра и дополнительным поршнем при его верхнем крайнем положении, дополнительный поршень связан с основным поршнем, с возможностью его ограниченного продольного перемещения относительно основного поршня, для обеспечения фиксированного расстояния между поршнями во время наполнения цилиндра свежим зарядом.1. Two-stroke internal combustion engine with an additional piston, including at least one cylinder, cylinder head, intake means, exhaust means, combustion chamber, main piston with piston rings and a skirt, reciprocating in the cylinder and connected to the crankshaft engine; an additional piston moving in the cylinder above the main piston, the additional piston is provided with a rod mounted on it from above, with the possibility of limiting the stroke of the additional piston; an element for transferring fresh charge to the combustion chamber, characterized in that the intake means is made in the form of at least one lower inlet window in the cylinder wall, which is in communication with the supercharger; exhaust means is made in the form of an exhaust valve containing a plate with a valve stem, and exhaust valve seats installed in the cylinder head, an axial cavity is made in the exhaust valve, in which the rod of the additional piston with a protrusion in the form of a head at its upper end is movably placed the axial cavity is bounded from above by a plug, and an internal protrusion is formed from below in the cavity, in which the rod head abuts against the downward stroke, restricting the stroke of the additional piston; the exhaust valve is equipped with an actuator containing one or more pushers placed on the stem of the additional piston and acting on the valve, ensuring its operation; the exhaust valve is equipped with a shock absorber, the exhaust valve is equipped with a means of holding the valve in the open position while cleaning the cylinder from residual exhaust gases; the combustion chamber is placed between the cylinder head and the additional piston at its upper extreme position, the additional piston is connected to the main piston, with the possibility of its limited longitudinal movement relative to the main piston, to ensure a fixed distance between the pistons during filling of the cylinder with a fresh charge. 2. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нижней внутренней части седла выпускного клапана выполнена цилиндрическая расточка под наружный диаметр тарелки клапана, в которую подвижно входит тарелка при закрытии клапана.2. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that in the lower inner part of the outlet valve seat a cylindrical bore is made for the outer diameter of the valve plate, into which the plate moves movably when the valve is closed. 3. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что внутренний выступ в нижней части осевой полости выпускного клапана выполнен в виде кругового выступа.3. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the inner protrusion in the lower part of the axial cavity of the exhaust valve is made in the form of a circular protrusion. 4. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что привод выпускного клапана содержит один толкатель, в качестве которого использована головка штока, которая размещена в осевой полости выпускного клапана с возможностью взаимодействия с заглушкой полости при ходе штока вверх и с внутренним выступом полости при ходе штока вниз, обеспечивая закрытие и открытие выпускного клапана.4. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the exhaust valve actuator contains one pusher, which is used as a rod head, which is placed in the axial cavity of the exhaust valve with the possibility of interaction with the cavity plug during the upward stroke and with the internal protrusion of the cavity the stroke of the rod down, ensuring the closing and opening of the exhaust valve. 5. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что привод выпускного клапана содержит два толкателя, верхний и нижний, при этом в качестве верхнего толкателя использована головка штока, взаимодействующая с внутренним выступом осевой полости клапана при ходе штока вниз, а нижним толкателем является дополнительный поршень, закрепленный в нижней части штока с возможностью воздействия на клапан при подходе дополнительного поршня к его крайнему верхнему положению.5. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the exhaust valve actuator comprises two pushers, an upper and a lower one, while the rod head is used as the upper pusher, interacting with the internal protrusion of the axial cavity of the valve during the down stroke, and the lower pusher is an additional piston fixed in the lower part of the stem with the possibility of acting on the valve when the additional piston approaches its extreme upper position. 6. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что амортизатор выпускного клапана выполнен в виде гидроамортизатора.6. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the exhaust valve shock absorber is made in the form of a hydraulic shock absorber. 7. Двухтактный двигатель по п.6, отличающийся тем, что гидроамортизатор содержит гидроцилиндр, заполненный жидкостью и закрепленный в головке цилиндра, в котором подвижно установлен гидропоршень с наклонными боковыми продольными пазами, закрепленный на стержне клапана.7. The two-stroke engine according to claim 6, characterized in that the hydraulic shock absorber comprises a hydraulic cylinder filled with liquid and fixed in the cylinder head, in which a hydraulic piston with inclined lateral longitudinal grooves is mounted on the valve stem. 8. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что выпускной клапан имеет возвратную пружину, установленную под гидропоршнем на стержне выпускного клапана и толкающую клапан вверх.8. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the exhaust valve has a return spring mounted under the hydraulic piston on the exhaust valve stem and pushing the valve up. 9. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что средство удержания выпускного клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных газов, содержит упругое разрезное кольцо, установленное на стержне клапана с натягом и размещенное в кольцевой канавке, выполненной в отверстии под стержень клапана в гидроцилиндре, при этом на стержне клапана выполнена фиксирующая канавка.9. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the means of holding the exhaust valve in the open position during cleaning of the cylinder from residual gases, contains an elastic split ring mounted on the valve stem with interference and placed in an annular groove made in the hole for the rod the valve in the hydraulic cylinder, while a locking groove is made on the valve stem. 10. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что средство удержания выпускного клапана в открытом положении во время очистки цилиндра от остаточных газов выполнено в виде пружины, создающей постоянное давление на клапан, направленное вниз.10. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the means of holding the exhaust valve in the open position during cleaning of the cylinder from residual gases is made in the form of a spring, which creates constant pressure on the valve directed downward. 11. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания содержит одну открытую снизу полость в нижнем торце головки цилиндра, примыкающую сбоку к седлу выпускного клапана.11. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber contains one cavity open at the bottom in the lower end of the cylinder head adjacent to the side of the outlet valve seat. 12. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания содержит несколько, например, две открытые снизу полости в нижнем торце головки цилиндра, примыкающие сбоку к седлу выпускного клапана.12. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber contains several, for example, two open from the bottom of the cavity in the lower end of the cylinder head, adjacent to the side of the valve seat of the exhaust valve. 13. Двухтактный двигатель по п.1 или 12, отличающийся тем, что в каждой полости камеры сгорания установлена свеча зажигания и/или топливная форсунка.13. The two-stroke engine according to claim 1 or 12, characterized in that in each cavity of the combustion chamber there is a spark plug and / or fuel injector. 14. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительный поршень подвижно связан с основным поршнем с помощью нижнего штока, закрепленного на дополнительном поршне снизу, и подвижно установленного в отверстии ограничительной втулки, которая закреплена в днище основного поршня, при этом на нижнем конце нижнего штока выполнен упор.14. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the additional piston is movably connected to the main piston by means of a lower rod fixed to the additional piston from below and movably mounted in the hole of the restriction sleeve, which is fixed in the bottom of the main piston, while on the lower the end of the lower rod is made emphasis. 15. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что фиксированное расстояние между дополнительным и основным поршнем во время наполнения цилиндра умноженное на степень сжатия нагнетателя меньше полной длины хода дополнительного поршня в цилиндре двигателя.15. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the fixed distance between the additional and the main piston during cylinder filling times the compression ratio of the supercharger is less than the total stroke length of the additional piston in the engine cylinder. 16. Двухтактный двигатель по п.1 или 15, отличающийся тем, что фиксированное расстояние между поршнями, умноженное на степень сжатия нагнетателя составляет 50-60% полного хода дополнительного поршня.16. The two-stroke engine according to claim 1 or 15, characterized in that the fixed distance between the pistons times the compression ratio of the supercharger is 50-60% of the full stroke of the additional piston. 17. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессионные кольца установлены в верхней и нижней части юбки основного поршня, а маслосъемное кольцо - в нижней части юбки.17. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the compression rings are installed in the upper and lower parts of the skirt of the main piston, and the oil scraper ring is in the lower part of the skirt. 18. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительный поршень выполнен из титана или стали, с толщиной днища составляющей 5% и менее от его наружного диаметра.18. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the additional piston is made of titanium or steel, with a bottom thickness of 5% or less of its outer diameter. 19. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительный поршень снабжен упругой тарельчатой шайбой, закрепленной на нем сверху и смягчающей удар дополнительного поршня о клапан.19. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the additional piston is equipped with an elastic disk washer mounted on top of it and mitigating the impact of the additional piston on the valve. 20. Двухтактный двигатель по п.14, отличающийся тем, что упругая тарельчатая шайба выполнена из титана.20. The two-stroke engine according to 14, characterized in that the elastic disk washer is made of titanium. 21. Двухтактный двигатель по п.1, отличающийся тем, что элемент перепуска свежего заряда в камеру сгорания выполнен в виде одного или нескольких углублений в верхней части внутренней поверхности цилиндра, выходящих в камеру сгорания и образующих перепускной канал, сообщающий камеру сгорания с рабочей полостью цилиндра при крайнем верхнем положении дополнительного поршня.21. The two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the fresh charge bypass element into the combustion chamber is made in the form of one or more recesses in the upper part of the inner surface of the cylinder extending into the combustion chamber and forming a bypass channel communicating with the cylinder working cavity at the highest position of the additional piston. 22. Двухтактный двигатель по п.1, или 12, или 21, отличающийся тем, что углубления в верхней части внутренней поверхности цилиндра выходят в каждую полость камеры сгорания и обеспечивают сообщение каждой полости камеры сгорания с рабочей полостью цилиндра при крайнем верхнем положении дополнительного поршня.22. The two-stroke engine according to claim 1, or 12, or 21, characterized in that the recesses in the upper part of the inner surface of the cylinder extend into each cavity of the combustion chamber and provide a message for each cavity of the combustion chamber with the working cavity of the cylinder at the extreme upper position of the additional piston.
RU2004129711/06A 2004-10-13 2004-10-13 Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine) RU2330970C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129711/06A RU2330970C2 (en) 2004-10-13 2004-10-13 Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129711/06A RU2330970C2 (en) 2004-10-13 2004-10-13 Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004129711A RU2004129711A (en) 2006-03-27
RU2330970C2 true RU2330970C2 (en) 2008-08-10

Family

ID=36388562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004129711/06A RU2330970C2 (en) 2004-10-13 2004-10-13 Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov's engine)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2330970C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818438C1 (en) * 2023-02-24 2024-05-02 Михаил Магомедович Омаров Two-stroke internal combustion engine with an additional piston

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4510126B2 (en) * 2008-05-13 2010-07-21 エムエーエヌ・ディーゼル・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・エスイー・ティスクランド Exhaust valves for large two-cycle diesel engines, processes for reducing NOx formation in such engines, and such engines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818438C1 (en) * 2023-02-24 2024-05-02 Михаил Магомедович Омаров Two-stroke internal combustion engine with an additional piston

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004129711A (en) 2006-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008284440C1 (en) Split-cycle engine with early crossover compression valve opening
AU2011227527B2 (en) Split-cycle engine with high residual expansion ratio
KR101386364B1 (en) Pre-chamber arrangement for a piston engine
US5970944A (en) Combustion chamber structure in engines
US20110271933A1 (en) Forced induction system for an internal combustion engine
WO1991000684A1 (en) Twi-stroke cycle engine cylinder construction
US4478180A (en) Crankchamber precompression type two-cycle internal combustion engine
US6378482B2 (en) Piston
RU2330970C2 (en) Two-stroke internal combustion engine with additional piston (soldatov&#39;s engine)
US4938192A (en) Piston cylinder combination with engine cylinder wall having valve ports and combustion chamber
FI78969B (en) VENTILMEKANISM FOER FOERBRAENNINGSMOTOR.
WO2015088347A1 (en) Combustion engine comprising a cylinder
US6035814A (en) Compound combustion expansion internal combustion engine
US10865717B2 (en) Dual mode internal combustion engine
SU1035256A1 (en) Method of operating i.c. engine carburettor and carburettor i.c. engine
RU2008461C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
RU2070642C1 (en) Internal combustion engine
RU2070977C1 (en) Method of operation of two-stroke internal combustion engine
GB2272941A (en) Two-stroke engine.
RU2189467C2 (en) Method of compressing air-fuel mixture with aftercompression till ignition, method of using hot high-pressure gases, and eccentric of aftercompression mechanism (versions)
RU2489576C2 (en) Internal combustion engine
CN104040136A (en) IC Engine Cylinder And Piston
WO2004018853A1 (en) Improvement in a 4-stroke internal combustion engine
WO2002092977A1 (en) Internal combustion reciprocating engine