RU2361098C1 - Two-cycle internal combustion engine - Google Patents
Two-cycle internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361098C1 RU2361098C1 RU2007141109/06A RU2007141109A RU2361098C1 RU 2361098 C1 RU2361098 C1 RU 2361098C1 RU 2007141109/06 A RU2007141109/06 A RU 2007141109/06A RU 2007141109 A RU2007141109 A RU 2007141109A RU 2361098 C1 RU2361098 C1 RU 2361098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinders
- cylinder
- pistons
- crankcase
- crankshaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетической технике, в частности, двухтактный двигатель внутреннего сгорания может использоваться в транспортной технике для передвижения транспортных средств.The invention relates to energy technology, in particular, a two-stroke internal combustion engine can be used in transport equipment for moving vehicles.
Известный двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, состоящий из блока цилиндров, головки блока цилиндров и поддона, кривошипно-шатунный механизм, представляющий коленчатый вал с закрепленными к нему на подшипниках шатунами, к которым на подшипниках крепятся поршни, компрессор продувки цилиндров, имеющих для этого окна, клапаны, распределительный механизм клапанов, систему смазки трущихся поверхностей, систему охлаждения цилиндров и маховик (См. "Двигатели внутреннего сгорания" авт. А.С.Орлин, М.: Машиностроение, 1980 г., стр.24-27 и др.).A well-known two-stroke internal combustion engine comprises a housing consisting of a cylinder block, a cylinder head and a pallet, a crank mechanism, representing a crankshaft with connecting rods fixed to it on bearings, to which pistons are attached to the bearings, a cylinder purge compressor having windows for this purpose , valves, valve timing mechanism, a lubrication system for rubbing surfaces, a cylinder cooling system and a flywheel (See. "Internal Combustion Engines" ed. A.S. Orlin, M .: Mechanical Engineering, 1980, tr.24-27 et al.).
Преимуществом известного двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что в нем исключается основной недостаток четырехтактного двигателя - это дополнительный оборот вала. Однако в нем не исключаются недостатки. Например, в работающем двигателе с кривошипно-шатунным механизмом при рабочем ходе или при сжатии рабочего тела на поршень действует давление сжатого газа, известное как газовая сила. Газовая сила давит на поршень, который через соединение давит на шатун, находящийся под углом к дну поршня. В результате возникает составляющая боковая газовая сила, которая прижимает поршень к боковой поверхности цилиндра, и трение между поршнем и цилиндром увеличивается. К тому же в этом двигателе часть мощности идет на механический привод воздушного компрессора продувки. Эти причины ведут к потере выходной мощности двигателя и к скорому износу трущихся поверхностей цилиндров и поршней.The advantage of the known two-stroke internal combustion engine is that it eliminates the main disadvantage of the four-stroke engine - this is an additional rotation of the shaft. However, it does not exclude flaws. For example, in a running engine with a crank mechanism, the pressure of a compressed gas known as gas force acts on a piston during a stroke or during compression of the working fluid. The gas force presses on the piston, which through the connection presses on the connecting rod, which is at an angle to the bottom of the piston. As a result, a component of the lateral gas force arises, which presses the piston against the lateral surface of the cylinder, and the friction between the piston and the cylinder increases. In addition, in this engine, part of the power goes to the mechanical drive of the air purge compressor. These reasons lead to a loss of engine power output and to the soon wear of the friction surfaces of the cylinders and pistons.
Известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания, содержащие корпус с цилиндрами, в которых размещены поршни. Поршни соединены неподвижно со штоками, свободные концы которых шарнирно соединены через преобразующий шарнирный механизм с качающейся штангой, соединенной с коленчатым валом. Изобретения такого типа направлены на решение задачи по уменьшению составляющей боковой газовой силы (См. МКИ F02B 75/32, авт.свид. СССР SU №1121470 А от 10.1984 г., авт.свид. CCCP SU №1750141 А1, от 09.1992 г.).Known two-stroke internal combustion engines containing a housing with cylinders in which the pistons are placed. The pistons are fixedly connected to the rods, the free ends of which are pivotally connected through a converting articulated mechanism with a swinging rod connected to the crankshaft. Inventions of this type are aimed at solving the problem of reducing the lateral gas force component (See MKI F02B 75/32, Autosvid. USSR SU No. 1114470 A dated 10.1984, Autosv. CCCP SU No. 1750141 A1, dated 09.1992 )
Существенным недостатком известных двухтактных двигателей внутреннего сгорания такого и аналогичного типов является неэффективное преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное. Другим недостатком является то, что использование объемного пространства пары поршень-цилиндр также представляется неэффективным.A significant drawback of the known two-stroke internal combustion engines of this and similar types is the inefficient conversion of the reciprocating motion of the pistons into rotational. Another disadvantage is that the use of the volume space of the piston-cylinder pair also appears to be ineffective.
Изобретение направлено на создание двухтактного двигателя внутреннего сгорания, который будет эффективным, в котором будет исключено действие составляющей боковой газовой силы на поршень, в котором будет исключена смазочная система, в котором будет эффективно использоваться объемное пространство пары поршень-цилиндр, в котором будет осуществляться эффективная продувка цилиндров, в котором будет осуществляться прямой впрыск топлива в цилиндры, в котором механизм газораспределения исключается.The invention is aimed at creating a two-stroke internal combustion engine, which will be effective, in which the action of the lateral gas force component on the piston will be excluded, in which the lubrication system will be eliminated, in which the volume space of the piston-cylinder pair will be effectively used, in which efficient purging will be carried out cylinders, in which direct injection of fuel into the cylinders will be carried out, in which the gas distribution mechanism is excluded.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем действие составляющей боковой газовой силы на поршень исключается.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since in it the action of a component of the lateral gas force on the piston is eliminated.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем сложная, затратная, смазочная система исключается, поэтому выходная мощность двигателя повышается.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since it eliminates the complex, costly, lubrication system, so the engine output is increased.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем объемное пространство пары поршень-цилиндр используется эффективно.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since in it the volume space of the piston-cylinder pair is used efficiently.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем эффективность продувки цилиндров повышается.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since in it the purge efficiency of the cylinders is increased.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем осуществляется прямой впрыск топлива в цилиндры.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since it directly injects fuel into the cylinders.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как в нем механизм газораспределения исключается, поэтому выходная мощность двигателя повышается.The technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since the gas distribution mechanism is excluded in it, therefore, the engine output is increased.
Техническим результатом использования двухтактного двигателя внутреннего сгорания является то, что он будет эффективным, так как может работать на дизельном топливе, на бензине, на спирте и на сжиженном газеThe technical result of using a two-stroke internal combustion engine is that it will be effective, since it can operate on diesel fuel, gasoline, alcohol and liquefied gas
Указанные технические результаты достигаются тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, хотя бы один цилиндр с оребренной наружной поверхностью, головку (крышку) цилиндров, имеющую на наружной поверхности оребрение, коленчатый вал, поршни, связанные с коленчатым валом и имеющие установленные в канавки компрессионные кольца, компрессор продувки цилиндров, имеющих окна, клапаны, пропеллерный вентилятор и маховик, отличается тем, что он снабжен картером, отдельными круглыми пустотелыми цилиндрами, имеющими на наружной поверхности по две опорные оси, расположенные оппозитно на середине высоты и ширины цилиндра, перпендикулярно к их оси вращения, верхними и нижними крышками цилиндров с центральными сквозными отверстиями, укороченными по высоте поршнями, имеющими клапаны выпуска, прикрепленные на днище ближе к их боковой поверхности, круглыми в сечениях штоками, разъемным коленчатым валом, подшипниками качения, плунжерным насосом, имеющим клапаны впуска и выпуска, пневматическими амортизаторами, шарикоманжетными клапанами, в котором разъемный коленчатый вал с установленным маховиком и с установленными на его коренных и шатунных шейках при сборке соответствующими подшипниками качения закрепляется коренными шейками в разъемные корпусы подшипников коленчатого вала, выполненных в картере, а к кривошипам на шейки шатунов с помощью разъемных корпусов подшипников штоков крепятся штоки, которые введены в объемы цилиндров через втулки подшипников скольжения и сальниковые уплотнения, установленные в направляющих втулках, закрепленных снаружи в отверстиях имеющих наружное оребрение нижних крышек цилиндров, прикрепленных к торцу цилиндров, где введенные в цилиндры концы штоков соединены через теплоизолирующую проставку соосно осям вращения с тыловыми сторонами поршней, у которых в клапанах выпуска обращенные к их фронтальным поверхностям тарелки клапанов, имеющие на тыльной стороне установленный ближе к центру поршня фартук, соединены с толкателями, которые установлены в соответствующие фасонные опорные направляющие, направлены в сторону нижних крышек цилиндров, прижимают тарелки клапанов и выступают за пределы высоты поршней, при этом цилиндры, длины которых равны двум радиусам кривошипа и дополнительным припускам, закреплены с помощью опорных осей через подшипники качения в разъемных корпусах подшипников, выполненных в картере по общей оси, параллельной оси корпусов подшипников коленчатого вала, так чтобы торец юбок поршней и фронтальные плоскости днищ поршней были на расчетном расстоянии от торцов выполненных по размерам качающихся на опорных осях в разные стороны цилиндров, у которых верхние торцы закрываются верхними крышками цилиндров с отверстиями, заглушенными пробками, при образовании по обе стороны поршней замкнутых неравных рабочих объемов, а в цилиндрах, в местах от фронтальной плоскости днищ опущенных вниз поршней, напротив расположенных в поршнях клапанов выпуска, сделаны вверх на расчетные ширину и глубину поперечные прорези (щели) по линии, параллельной оси установки цилиндров, которые закрыты образующими впускные клапаны сдвигающимися, имеющими направляющие стойки и возвратные пружины, выгнутыми по радиусу цилиндра клапанными пластинами, которые при движении поршней сверху вниз входят до упора в выполненные на боковой поверхности поршней профильные выборки и сдвигаются ими с прорезей с образованием окон выхода газа, к тому же в расчетном месте верхних частей цилиндров по условным плоскостям, проходящим через их центры, которые перпендикулярны оси установки цилиндров, сделаны на одной высоте расположенные противоположно поперечным прорезям впускные отверстия, в которые установлены шарикоманжетные клапаны, а на картере напротив этих клапанов закреплены согнутые по радиусу качания цилиндров штыки впрыска, соединенные с плунжерными насосами, каждый из которых установлен на картере от начала места взаимодействия толкателя поршня плунжерного насоса с наклоненным в его сторону цилиндром при вращении коленчатого вала в направлении впускных отверстий на расстояние, позволяющее сделать толкателю полный ход при одновременном входе штыка впрыска в шарикоманжетный клапан, также на картере напротив плунжерных насосов закреплены пневматические амортизаторы, каждый из которых установлен от начала места взаимодействия толкателя поршня пневматического амортизатора с наклоненным в его сторону цилиндром при вращении коленчатого вала на расстояние, позволяющее сделать толкателю полный ход, при этом на картере в местах напротив расположения прорезей в цилиндрах установлены выведенные из картера приемные трубы, приемные кромки которых спрофилированы по цилиндрам, но не касаются их, а свободный конец коленчатого вала через шкивы соединен ременной передачей с пропеллером, нагнетающим воздух в объем картера, который выходит в окна на противоположной от него стенке и в приемные трубы, к тому же перед пропеллером установлена фильтрующая панель.The indicated technical results are achieved in that a two-stroke internal combustion engine comprising a crankcase, at least one cylinder with a finned outer surface, a cylinder head (cover) having a finning, a crankshaft, pistons connected to the crankshaft and installed in grooves on the outer surface compression rings, a purge compressor for cylinders having windows, valves, a propeller fan and a flywheel, characterized in that it is equipped with a crankcase, separate round hollow cylinders having the outer surface along two supporting axes, located opposite at the middle of the height and width of the cylinder, perpendicular to their axis of rotation, upper and lower cylinder covers with central through holes, pistons shortened in height, having exhaust valves attached to the bottom closer to their side surface, round rods in cross sections, a split crankshaft, rolling bearings, a plunger pump having intake and exhaust valves, pneumatic shock absorbers, ball valve valves, in which they are split the crankshaft with the flywheel installed and with the main and connecting rod journals mounted on its crankshaft during assembly, are mounted by the main necks in the split crankshaft bearing housings made in the crankcase, and the rods that are inserted to the cranks on the connecting rod journals using the split bearing housings into cylinder volumes through sleeve bearings and stuffing box seals installed in guide bushings mounted externally in openings having an outer rib lower cylinder covers attached to the cylinder end, where the ends of the rods inserted into the cylinders are connected through a heat-insulating spacer coaxially to the axis of rotation with the rear sides of the pistons, in which the valve discs facing the front surfaces of the valves have the rear plates mounted closer to the piston center on the rear side an apron, connected to the pushers, which are installed in the corresponding shaped support rails, are directed towards the lower covers of the cylinders, press the valve plates and protrude the pistons are at a height, while the cylinders, the lengths of which are equal to two crank radii and additional allowances, are fixed with support axes through rolling bearings in split bearing housings made in the crankcase along a common axis parallel to the axis of the crankshaft bearing housings, so that the end face of the piston skirts and the front planes of the piston bottoms were at a calculated distance from the ends of the cylinders swinging on the supporting axes in sizes, in opposite directions, in which the upper ends are closed by the upper cylinder covers a ditch with holes plugged with plugs, when closed uneven displacement volumes are formed on both sides of the pistons, and in the cylinders, in places from the frontal plane of the bottoms of the pistons lowered down, opposite to the exhaust valves located in the pistons, transverse cuts (slots are made up to the calculated width and depth ) along a line parallel to the axis of installation of the cylinders, which are closed by the movable intake valves, having guide racks and return springs, valve plates bent along the radius of the cylinder, which, when the pistons move from top to bottom, all the way into the profile selections made on the piston’s lateral surface and are shifted by them with slots to form gas exit windows, moreover, in the calculated position of the upper parts of the cylinders along the conditional planes passing through their centers that are perpendicular to the cylinder mounting axis, inlet openings are arranged at the same height and opposite to the transverse slots, into which ball-valve valves are installed, and on the crankcase opposite these valves are fixed bent along the swing radius cylinders of injection bayonets connected to plunger pumps, each of which is mounted on the crankcase from the beginning of the place of interaction of the plunger pump piston pusher with the cylinder tilted towards it when the crankshaft rotates in the direction of the inlet openings, allowing the pusher to make a full stroke while simultaneously injecting the injection bayonet in the ball valve, also on the crankcase opposite the plunger pumps, pneumatic shock absorbers are fixed, each of which is installed from the beginning of the interaction the piston piston of the pneumatic shock absorber with the cylinder tilted towards it when the crankshaft rotates a distance that allows the pusher to make a full stroke, while on the crankcase in front of the location of the slots in the cylinders, receiving pipes are removed from the crankcase, the receiving edges of which are profiled along the cylinders, but not they touch, and the free end of the crankshaft through the pulleys is connected by a belt drive to a propeller forcing air into the crankcase volume, which goes into the windows opposite to it from enke intake pipe and, moreover, a propeller mounted before filtering panel.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей. На фиг.1 и 2 изображены разрезы с местными разрезами двухтактного двигателя внутреннего сгорания, подключенного трубопроводом к топливному баку.The invention is illustrated using the drawings. Figures 1 and 2 show sections with local sections of a two-stroke internal combustion engine connected by a pipeline to the fuel tank.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания (см. фиг.1 и 2), далее двухтактный двигатель, представляет зависимый от топлива модуль, производящий механическую работу. Картер 1 (корпус) двухтактного двигателя выполнен в виде вытянутого короба из металла. Он имеет опоры для установки его на раму. В нижней части картера 1 по оси, продольной картеру, выполнены корпусы подшипников коленчатого вала 2, в которые на коренные шейки устанавливается разъемный коленчатый вал 3. Разъемный коленчатый вал 3 изготовляется из прочного металла, из легированной стали, а на его щеках выполнены противовесы. Разъемы в разъемном коленчатом вале 3 находятся на торцах коренных шеек, а также посередине шатунных шеек, расположенных на кривошипах. Разъемы в коренных шейках - это шейка со щекой, могут быть, например, шлицевыми, а разъемы концов шатунных шеек могут быть, например, втулочными. При сборке разъемного коленчатого вала 3 на коренные и шатунные шейки устанавливаются подшипники качения, которые снабжаются масляными консистентными смазками, объемами для смазки и герметичными уплотнениями (на чертеже не обозначены), а на его концы устанавливаются маховик 4 и храповик. К кривошипам разъемного коленчатого вала на шейки шатунов крепятся разъемные корпусы подшипников штоков 5. К одной из половин корпусов подшипников штоков 5 крепятся неподвижно по центру концы штоков 6, имеющих надежные приспособления крепления. Штоки 6 в сечении типа круглой толстостенной трубы изготавливаются из прочного металла. Ввиду технологичности сборки раздельные штоки 6, имеющие на одном конце подпятники, сначала соединяются подпятниками 7 через нетеплопроводную, недеформируемую и термостойкую проставку с поршнями 8, с тыльными сторонами их днищ при (соосности) совмещении осей вращения. Круглые поршни 8 изготавливаются из легкого и прочного металла в виде утолщенного днища с укороченной юбкой. Фронтальные (передние) поверхности, например, плоских днищ поршней закрываются кругами, сделанными из жаропрочного металлического листа. На боковой поверхности поршней 8, по условной плоскости параллельной поверхности днищ и перпендикулярной оси штоков 6 сделана прямоугольная канавка. В эти канавки вставлены компрессионные кольца 9. К тому же на каждом днище поршней 8, ближе к его боковой поверхности, сделано сквозное отверстие, в которое устанавливается клапан выпуска 10. Клапаны выпуска 10 представляют обращенные к фронтальной поверхности поршней, помещенные в седла тарелки клапанов, соединенных с толкателями 11, которые распираются пружинами. Толкатели 11 имеют фасонную поверхность, например четырехгранник, и устанавливаются в соответствующие им опорные направляющие. В результате тарелки клапанов прижимаются к седлам клапанов выпуска и при этом не вращаются. Свободные концы толкателей 11 направлены от днища поршней и выступают за пределы высоты поршней 8 на его расчетный ход. А на тыльной стороне тарелок клапанов выпуска выполнен как единое целое фартук 12 в виде полукольца. Высота фартука 12 равна ходу толкателя 11. Также на боковой поверхности поршней 8, напротив клапанов выпуска 10, выполнены на определенную высоту от торцов юбок поршней профильные выборки 13 в виде части широкого кольца. Глубина выборок 13 на боковой поверхности поршней 8 задается конструктивно, по месту. Поршни 8 с клапанами выпуска 10 и компрессионными кольцами 9, соединенные со штоками 6, вставлены в цилиндры 14 сверху штоками вниз. Верхом в цилиндрах 14 является тот торец цилиндров, ближе к которому выполнено впускное отверстие 15 (на чертеже, вверху цилиндра). Цилиндры 14 изготовляются из прочного и износоустойчивого металла. Диаметр одинаковых и равных цилиндров 14 делается незначительно больше диаметра поршней 8. Цилиндры 14 по длине равны двум радиусам кривошипа коленчатого вала 3 плюс дополнительная длина (припуск), учитывающая расчетные объемы камер сгорания и камер сжатия при нахождении кривошипов с поршнями 8 в положении верхних или нижних мертвых точек. Рабочая, внутренняя поверхность цилиндров 14 полируется. На наружной поверхности цилиндров выполнено оребрение. Оребрение служит для отвода тепла от поверхностей цилиндров в окружающую среду. Также снаружи на каждом цилиндре 14 посередине его высоты и ширины (диаметра), перпендикулярно к оси вращения цилиндра выполнены две расположенные оппозитно опорные оси 16. На опорные оси 16 цилиндров установлены подшипники качения, например игольчатые. Цилиндры 14 с помощью опорных осей 16 крепятся в разъемных корпусах подшипников 17. Разъемные корпусы подшипников 17 для установки цилиндров 14 выполнены в верхней части картера 1 по общей оси, параллельной оси корпусов подшипников коленчатого вала 2, на расстоянии от его оси, равном двум радиусам кривошипа разъемного коленчатого вала 3 плюс дополнительная длина (припуск), учитывающая расчетный объем камер сжатия при нахождении поршней 8 в нижней мертвой точке. Цилиндры 14 закрываются через огнеупорные прокладки верхними крышками цилиндров 18, имеющими центральные сквозные отверстия, заглушенные пробками 19. Пробки 19 сменные, они могут быть заменены с целью изменения объема камер сгорания в цилиндрах 14. Верхние крышки цилиндров 18 изготовляются из легкого и прочного металла, а обращенные в цилиндры их поверхности выполнены, например, плоскими. На наружной поверхности верхних крышек цилиндров 18 выполнено оребрение для отвода тепла в окружающую среду. В результате закрытые сверху перед поршнями 8 объемы в цилиндрах 14 образуют замкнутые рабочие полости двигателя. А к нижним торцам цилиндров 14 закреплены через прокладку нижние крышки цилиндров 20, имеющих центральные сквозные отверстия, в которые установлены соосно оси цилиндров закрепленные снаружи с заходом в объемы цилиндров направляющие втулки 21. Нижние крышки цилиндров 20 изготовляются из легкого и прочного металла, а на наружной поверхности они имеют оребрение. При этом штоки от соединенных с ними поршнями 8 пропускаются наружу цилиндров 14 через направляющие втулки 21, в которых установлены сальниковые уплотнения 22 и втулки подшипников скольжения 23, с которыми штоки взаимодействуют. Сальниковые уплотнения 22 - это пропитанные консистентной масляной смазкой, например, сплетенные волокнистые шнуры, для которых кроме места их расположения в корпусах опорных втулок предусмотрены объемы, заполненные смазкой (на чертеже не обозначены). Втулки подшипников скольжения 23 с центральными отверстиями изготовляются из износостойкого и антифрикционного металла. В результате закрытые снизу перед поршнями 8 объемы в цилиндрах 14 образуют замкнутые вспомогательные рабочие полости, имеющие больший, чем над поршнем, объемы рабочих полостей. Штоки 6, как упоминается выше, неподвижно крепятся к одной из половин корпусов подшипников штоков 5. При этом выполненные в цилиндрах 14 впускные отверстия 15 находятся на одинаковом расчетном расстоянии от торцов цилиндра, а оси их принадлежат условной плоскости, проходящей через ось вращения соответствующего цилиндра, которая перпендикулярна к оси его опорных осей 16. Впускные отверстия 15 в цилиндрах 14 раззенкованы с обеих сторон, для придания входу в отверстия плоского круга. С наружной стороны цилиндров 14 в эти отверстия установлены шарикоманжетные клапаны 24, закрепленные к поверхности цилиндров.A two-stroke internal combustion engine (see FIGS. 1 and 2), then a two-stroke engine, is a fuel-dependent module that performs mechanical work. Carter 1 (housing) of a two-stroke engine is made in the form of an elongated box made of metal. It has supports for mounting it on the frame. In the lower part of the
Шарикоманжетный клапан 24 представляет шариковый клапан, в котором шарик охватывается прочной, упругой, термостойкой, не пропускающей газ манжетой, расположенной в закрытом корпусе, имеющем ближе к основанию отверстие, совпадающее с отверстием в манжете. Шарик в шарикоманжетном клапане 24 предназначен для закрытия отверстий как в манжете, так во впускном отверстии 15. Шарикоманжетные клапаны 24 устанавливаются так, чтобы их отверстия были направлены вниз цилиндров 14 по плоскости установки. К тому же в цилиндрах 14 при опущенных вниз по цилиндрам до конечного расчетного значения поршнях, от фронтальных плоскостей их днищ, выполнены вверх на расчетные ширину и глубину поперечные прорези 25, расположенные противоположно как впускным отверстиям 15, так и расположенным на поршнях клапанам выпуска 10. Поэтому линии прорезов поперечных прорезей 25 будут параллельны осям опорных осей 16 цилиндров. Поперечные прорези 25 (щели) предназначены для выхода газа из рабочей полости двигателя. Но через них осуществляется также вход воздуха во вспомогательную рабочую полость. Для этого (щели) поперечные прорези 25 закрыты образующими клапаны входа газа сдвигающимися, имеющими направляющие стойки и пружины возврата, выгнутыми по радиусу цилиндра клапанными пластинами 26. Направляющие стойки и пружины возврата закреплены к цилиндрам 14 в местах расположения клапанных пластин 26. В результате при рабочем вращении коленчатого вала 3 в направлении впускных отверстий 15 (см. фиг.2, по часовой стрелке) и при движении поршней 8 вверх в цилиндрах во вспомогательных рабочих полостях под действием образующегося разрежения клапанные пластины 26 открываются для захода воздуха в цилиндры 8. А при движении поршней вниз они закрываются. При дальнейшем движении поршней 8 вниз клапанные пластины 26 входят до упора в выполненные на боковой поверхности поршней профильные выборки 13 и сдвигаются ими с прорезей 25 с образованием щелей выхода газа из рабочей полости двигателя. Также при вращении коленчатого вала 3 поршни 8 со штоками 6 совершают сложное движение. Они движутся возвратно-поступательно вдоль оси цилиндров и качаются в разные стороны относительно опорных осей 16 цилиндров ввиду нахождения штоков 6 на разных, оппозитно расположенных кривошипах. А цилиндры 14 за счет закрепленных к их днищам направляющих втулок 21 также качаются в разные стороны, так как занимают параллельные осям штоков и втулок положения. В результате встречного качания моменты сил инерции вращения цилиндров уравновешиваются, а свойство качания используется в двухтактном двигателе. Для этого на картере 1 напротив установленных на цилиндрах 14 шарикоманжетных клапанов 24 закреплены согнутые по радиусу качания цилиндров штыки впрыска 27 так, что при наклоне цилиндра в сторону штыка впрыска 27 его наконечник совместится с отверстием в манжете шарикоманжетного клапана. Штыки впрыска 27 представляют выполненные из прочного металла отшлифованные трубки, на выходных концах которых установлены тонкие разбрызгивающие наконечники типа сопла (на чертеже не обозначены). Входные концы штыков впрыска 27 соединены с плунжерными насосами 28. Плунжерные насосы 28, имеющие клапаны впуска и выпуска, установлены на картере 1. Для приведения их в действие они имеют толкатели, соединенные с поршнями. Поэтому плунжерные насосы 28 крепятся к картеру 1 так, чтобы расстояние от начала места взаимодействия с поверхностью наклоненного в его сторону цилиндра при вращении коленчатого вала позволяло сделать толкателю поршня плунжерного насоса полный ход при полном входе штыка впрыска 27 в шарикоманжетный клапан 24. Также на картере 1 напротив плунжерных насосов 28 установлены пневматические амортизаторы 29. Пневматические амортизаторы 29 предназначены для гашения моментов сил инерции вращения при смене знака качающихся цилиндров. Для приведения их в действие они имеют толкатели, соединенные с поршнями, входные - выходные отверстия которых заужены и направлены навстречу толкателю. Пневматические амортизаторы 29 крепятся к картеру так, чтобы расстояние от начала места взаимодействия с поверхностью наклоненного в его сторону цилиндра 14 при вращении коленчатого вала позволяло сделать толкателям поршня пневматических амортизаторов полный ход. При этом на картере 1 в местах напротив расположения поперечных прорезей 25 в цилиндрах 14 установлены приемные трубы 30, которые закреплены к картеру 1 и выведенные из его объема. Приемные кромки приемных труб 30 имеют вид типа эллипс и спрофилированы по радиусам цилиндров 14, но их не касаются. Картер 1 двухтактного двигателя сверху закрывается крышкой 31, а снизу закрывается крышкой-поддоном 32. В картере на передней стенке устанавливается пропеллер 33, соединенный ременной передачей со свободным концом коленчатого вала 3 с помощью шкивов. К тому же на его передней стенке выполнены широкие окна, а на задней стенке выполнены окна меньшие. Перед пропеллером 33 устанавливается сменная фильтрующая панель 34, которая с картером 1 не имеет боковых щелей. Применяемые легкие прочные металлы - это сплавы алюминия. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания снабжается вентилем акселератора 35, топливным баком, топливом, стартером, аккумулятором, электрогенератором и приборами состояния двигателя.The
Для того чтобы какой-либо двигатель начал работать и отдавать потребителю часть получаемой внешней работы, ему необходимо сообщить в любом виде некоторое количество энергии, то есть осуществить запуск.In order for any engine to start working and give the consumer a part of the received external work, it needs to be informed in some form of a certain amount of energy, that is, to start.
На фиг.1 и 2 изображен двухцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Предлагаемому двухтактному двигателю необходимо сообщить энергию в виде вращения его коленчатого вала, на котором установлены маховик и соединенные с его кривошипами с помощью штоков поршни, помещенные в цилиндры, имеющие два дна, поэтому разделенные поршнями на два объема. Причем цилиндры закреплены на расположенных по их центру опорных осях на картере 1 с возможностью качания (вращения, наклонения торцов цилиндров) в плоскости, перпендикулярной продольной оси картера. От аккумулятора запускается стартер, который вращает с расчетной скоростью в рабочем направлении (в направлении впускного отверстия) вошедший с ним в зацепление маховик 4 двигателя. Маховик 4 передает крутящий момент на коленчатый вал 3 (разъемный). Кривошипы вращающегося коленчатого вала приводят в движение поршни 8, жестко соединенные со штоками 6, которые, совершая сложное движение, начинают качать цилиндры 14 в разные стороны на опорных осях 16. При этом поршни 8 со штоками перемещаются вдоль оси цилиндров еще и возвратно-поступательно. То есть поршни 8 при вращении коленчатого вала 3 вне зависимости от качания цилиндров 14 двигаются вдоль оси цилиндров поступательно от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ) и наоборот. Из этого вытекает, что предлагаемый двухтактный двигатель по рабочему циклу подобен рабочим циклам известных двигателей. И если в одном, первом, цилиндре 14 осуществляется такт сжатия, то во втором - такт расширения (рабочий ход), затем наоборот. Пусть при пусковом вращении коленчатого вала 3 в первом цилиндре 14 идет первый такт сжатия. Соответственно он, как и второй цилиндр 14, наклоняется на опорной оси 16 из одного положения в другое. То есть верх первого цилиндра 14 наклоняется в сторону штыка впрыска 27, расположенного на его траектории вращения. Шарикоманжетный клапан 24, расположенный на цилиндре 14, сближается со штыком впрыска. Отверстие на шарикоманжетном клапане совпадает с кончиком штыка впрыска 27, и он входит в клапан, затем во впускное отверстие 15. При этом трубка штыка впрыска охватывается отверстием манжетного клапана, а наконечник штыка впрыска сдвигает шарик клапана в сторону, освобождая впускное отверстие 15. Одновременно с началом входа штыка впрыска 27 наклоняющиеся первый и второй цилиндры 14 боковыми контактными местами касаются толкателей соответственно плунжерного насоса 28 и пневматического амортизатора 29 (фазы контакта толкателей сдвинуты). При дальнейшем вращении коленчатого вала 3 первый цилиндр 14, как и второй, продолжает наклоняться. В результате первый цилиндр двигает толкатель плунжерного насоса 28, а второй цилиндр 14 двигает толкатель пневматического амортизатора. Пневматический амортизатор 29 принимает на себя момент силы инерции вращения второго цилиндра 14, и выходящий из зауженного отверстия амортизатора воздух направляется на обдув цилиндра. Соответственно, принимая на себя момент силы инерции вращения первого цилиндра 14, плунжерный насос 28 впрыскивает в полость первого цилиндра 14 нагнетаемое топливо. Топливо под большим давлением разбрызгивается. Учитывая, что заряд воздуха в первом цилиндре при движении поршня 8 к ВМТ уже сжат до какого-то значения, нагрелся и продолжает нагреваться, то поступившее топливо начинает испаряться. После взаимодействий цилиндров 14 с толкателями направление качания цилиндров меняется (смена знаков). Второй цилиндр 14 удаляется от амортизатора, а первый цилиндр уходит от штыка впрыска 27. Наконечник штыка впрыска освобождает шарик шарикоманжетного клапана, и он становится на место. Трубка штыка, охваченная отверстием манжеты, выходит из клапана, и отверстие манжеты надвигается на шарик. Герметичность объема рабочей полости цилиндра обеспечена. При этом поршень 8 в первом цилиндре 14 продолжает двигаться к ВМТ. Рабочая смесь (топливо-воздух) сжимается с нагреванием. Так как в верхней части цилиндров 14 двухтактного двигателя нет клапанов, то сжатие рабочей смеси зависит только от расчетного объема камеры сгорания. Поэтому на подходе поршня 8 в первом цилиндре к ВМТ рабочая смесь воспламеняется из-за высокой температуры при сильном сжатии и горит с повышением давления газа. Маховик 4, приводимый стартером во вращение, вращает коленчатый вал 3, и поршень проходит положение ВМТ. После этого осуществляется второй такт, такт расширения газа или рабочий ход поршня 8 в цилиндре 14. Стартер выходит из зацепления и отключается. Дальше двигатель будет работать по известным циклам. Однако в предлагаемом двухтактном двигателе при первом такте сжатия в первом цилиндре по другую строну поршня 8 этого цилиндра осуществляется наполнение зарядом воздуха вспомогательной рабочей полости. Здесь двигающийся от НМТ к ВМТ поршень 8 создает во вспомогательном полости под поршнем разрежение, так как этот объем герметичен (шток 6 перемещается по сальниковому уплотнению). Поэтому когда юбка поршня проходит клапанную пластину 26, а та возвратилась на место, поперечный разрез (щель) 25 и клапанная пластина начинают работать как впускной клапан, через который всасывается воздух до тех пор, пока поршень 8 не перейдет ВМТ. То есть при движении поршня 8 от НМТ к ВМТ в одном и том же цилиндре по одну сторону поршня происходит, например, сжатие, а по другую сторону вспомогательный такт наполнения. Соответственно, при осуществляющемся в первом цилиндре рабочем ходе, когда поршень передает работу расширения газа через коленчатый вал 3 маховику 4, по другую сторону поршня 8 происходит вспомогательный такт сжатия. Однако сжатие воздуха во вспомогательной полости при движении поршня 8 в цилиндре 14 от ВМТ к НМТ проходит в большем объеме, чем в полости двигателя при такте сжатия. Поэтому сжатие во вспомогательной полости заряда воздуха на подходе к НМТ происходит до промежуточного расчетного давления, например 0,6 МПа (6 атм). А когда поршень 8 перемещается дальше вниз, выступающий за пределы высоты поршня толкатель 11 клапана выпуска вступает в контакт с нижней крышкой цилиндра 20 и клапан выпуска 10 открывается. Из вспомогательной полости воздух входит в полость двигателя, так как давление отработанного газа вблизи НМТ (принято) до 0,5 МПа (5 атм). При этом двигающийся к НМТ поршень 8, имеющий на боковой поверхности, как и второй поршень, профильные выборки 13, надвигается выборкой на клапанную пластину 26, которая затем упирается в упор выборки. Поршень 8 сдвигает с поперечной прорези 25 клапанную пластину и, продолжая двигаться вниз, в положении НМТ полностью открывает поперечную прорезь 25, которая будет щелью выхода газа. Отработанный газ устремляется в составляющую часть периметра цилиндра щель. Поэтому условия выхода газа благоприятны. К тому же клапан выпуска 10 был открыт раньше. Из него сжатый воздух со скоростью вышел в рабочую полость двигателя по стенке цилиндра вверх, так как расположенный на тыльной стороне тарелки клапана фартук 12 ограничивает выход сжатому воздуху в направлении фартука. При этом давление в рабочей и вспомогательной полостях уравновешивается. В следующий момент начала открытия щели выхода газа (поперечной прорези 25) находящаяся над отработанным газом часть заряда воздуха расширяется и вытесняет отработанный газ в щель выхода газа. В это время петлеобразно из вспомогательной полости по стенке цилиндра в верхнюю часть цилиндра через клапан выпуска 10 поступает оставшаяся часть заряда воздуха, которая выталкивает весь отработанный газ. Отработанный газ выходит из щелей выхода, поступает в приемные трубы 30 и выводится наружу картера 1. Затем поршень в первом цилиндре при вращении коленчатого вала 3 начинает перемещаться к ВМТ. Поршень 8 освобождается от клапанной пластины 26, и клапанная пластина пружинами возвращается на место, образуя впускной клапан. Цилиндры 14 в результате вращения коленчатого вала также наклоняются в разные стороны. Соответственно, при наклонениях цилиндров, как описано выше, пневматический амортизатор 29 принимает на себя момент силы инерции вращения уже первого цилиндра 14, а плунжерный насос 28 принимает на себя момент силы инерции вращения второго цилиндра 14 при впрыске топлива в его верхнюю часть объема. То есть во втором цилиндре осуществляется рабочий ход, а в первом цилиндре - такт сжатия. Такты повторяются, и двигатель работает. Число оборотов двигателя регулируется вентилем акселератора 35 способом закрытия проходного сечения топливопровода. Поршень плунжерного насоса 28 от этого не полностью перемещается, и топлива поступает меньше. Объем картера двигателя вентилируется прошедшим фильтрующую панель 34 воздухом, который нагнетается пропеллером, приводимым во вращение от двигателя.1 and 2 depict a two-cylinder two-stroke internal combustion engine. The proposed two-stroke engine needs to communicate energy in the form of rotation of its crankshaft, on which a flywheel and pistons connected to its cranks using rods are mounted, placed in cylinders with two bottoms, therefore separated by two volumes by pistons. Moreover, the cylinders are fixed on the supporting axes located at their center on the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141109/06A RU2361098C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Two-cycle internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141109/06A RU2361098C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Two-cycle internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2361098C1 true RU2361098C1 (en) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007141109/06A RU2361098C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Two-cycle internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2361098C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465479C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-27 | Талгат Хайдарович Гарипов | Two-stroke engine of internal heating of working medium |
RU2551717C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Two-stroke axial piston thermal machine-engine |
-
2007
- 2007-11-08 RU RU2007141109/06A patent/RU2361098C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465479C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-27 | Талгат Хайдарович Гарипов | Two-stroke engine of internal heating of working medium |
RU2551717C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Two-stroke axial piston thermal machine-engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2168035C2 (en) | Axial piston rotary engine | |
US5546897A (en) | Internal combustion engine with stroke specialized cylinders | |
US5431130A (en) | Internal combustion engine with stroke specialized cylinders | |
US3315648A (en) | Internal combustion engine | |
RU2500907C2 (en) | Internal combustion engine | |
US2118804A (en) | Internal combustion engine | |
US2920611A (en) | Rotary internal combustion engine with radial cylinders and variable stroke | |
RU2361098C1 (en) | Two-cycle internal combustion engine | |
EP2971508A1 (en) | Improved opposed piston engine | |
US2558349A (en) | Internal-combustion engine | |
WO2011056789A1 (en) | Fuel injection system | |
BG105831A (en) | Combined piston engine | |
RU2468225C2 (en) | Non-crank two-stroke internal combustion engine | |
EP0527146A1 (en) | A double acting, rectangular faced, arc shaped, oscillating piston quadratic internal combustion engine or machine | |
RU2465479C1 (en) | Two-stroke engine of internal heating of working medium | |
WO2000036288A2 (en) | Pairing of combustion chambers in engines | |
RU2416728C1 (en) | Two-stroke diesel engine | |
RU42066U1 (en) | TWO STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU73399U1 (en) | DIESEL PISTON UNLOADED COMBUSTION ENGINE | |
RU116906U1 (en) | TWO STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
CN210264849U (en) | Two-stroke diesel engine | |
WO2010069336A1 (en) | Four stroke cycle reciprocating engine works with out valves and camshaft | |
US20170009617A1 (en) | Sleeve valve engine | |
CN111720210A (en) | Engine with improved structure | |
RU2647011C1 (en) | Piston-type hybrid energy machine of volumetric action with balanced drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121109 |