RU2715307C1 - Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions) - Google Patents

Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2715307C1
RU2715307C1 RU2019125068A RU2019125068A RU2715307C1 RU 2715307 C1 RU2715307 C1 RU 2715307C1 RU 2019125068 A RU2019125068 A RU 2019125068A RU 2019125068 A RU2019125068 A RU 2019125068A RU 2715307 C1 RU2715307 C1 RU 2715307C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
connecting channel
external combustion
cylinder
engine
Prior art date
Application number
RU2019125068A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лятиф Низами оглу Абдуллаев
Original Assignee
Лятиф Низами оглу Абдуллаев
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 Лятиф Низами оглу Абдуллаев filed Critical Лятиф Низами оглу Абдуллаев
Priority to RU2019125068A priority Critical patent/RU2715307C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715307C1 publication Critical patent/RU2715307C1/en
Priority to PCT/AZ2020/000005 priority patent/WO2021022342A1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F02G3/02—Combustion-product positive-displacement engine plants with reciprocating-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engine building.
SUBSTANCE: invention relates to engine technology. Engine combines elements of internal combustion engines and external combustion. Expansion of gases takes place due to combustion energy of fuel-air mixture, as well as due to recovery of heat energy of exhaust gases, thereby reducing fuel consumption. Essence of inventions consists in that two-stroke internal combustion engine comprises working and compressor cylinders, connecting channel between cylinders, external combustion chamber and regenerator. According to the invention, the external combustion chamber and outlet part of the connecting channel are located in the regenerator. External combustion chamber is located in the middle of the connecting channel, dividing it into the inlet and outlet parts, the connecting channel is connected by the inlet part with the compressor cylinder, and by the outlet part – with the working cylinder. Connecting channel has internal screw grooves to provide gas swirling.
EFFECT: increase of power and improvement of ecological parameters of two-stroke engine due to arrangement of intensive mixture formation and increase of combustion duration.
2 cl, 2 dwg

Description

Область примененияApplication area

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, совмещающих в себе элементы двигателей внутреннего сгорания и внешнего сгорания или двигателя Стирлинга. The invention relates to engine building, and in particular to two-stroke internal combustion engines with an external combustion chamber, combining elements of internal combustion engines and external combustion or a Stirling engine.

Уровень техникиState of the art

Известен двигатель Стирлинга – тепловая машина, в которой рабочее тело, в виде газа или жидкости, движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела, с извлечением энергии из возникающего при этом изменения давления. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла. Одной из разновидностей является α-Стирлинг, который содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах, один – горячий, другой – холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике с более высокой температурой, с холодным — в более холодном. У данного вида двигателя отношение мощности к объёму достаточно велико, но, к сожалению, высокая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические трудности. Регенератор находится между горячей частью соединительной трубки и холодной. К основным недостаткам двигателя Стирлинга можно отнести следующее: The well-known Stirling engine is a heat engine in which the working fluid, in the form of gas or liquid, moves in a closed volume, a type of external combustion engine. It is based on the periodic heating and cooling of the working fluid, with the extraction of energy from the resulting pressure change. It can work not only from burning fuel, but also from any heat source. One of the varieties is α-Stirling, which contains two separate power pistons in separate cylinders, one hot and one cold. A cylinder with a hot piston is located in a heat exchanger with a higher temperature, with a cold cylinder in a cooler one. In this type of engine, the ratio of power to volume is quite large, but, unfortunately, the high temperature of the “hot” piston creates certain technical difficulties. The regenerator is between the hot part of the connecting pipe and the cold. The main disadvantages of the Stirling engine include the following:

- громоздкость и материалоёмкость. У двигателей внешнего сгорания вообще, и двигателя Стирлинга в частности, рабочее тело необходимо охлаждать, и это приводит к существенному увеличению массогабаритных показателей силовой установки за счёт увеличенных радиаторов;- bulkiness and material consumption. For external combustion engines in general, and the Stirling engine in particular, the working fluid must be cooled, and this leads to a significant increase in the overall dimensions of the power plant due to the increased radiators;

- для получения характеристик, сравнимых с характеристиками ДВС, приходится применять высокие давления (свыше 100 атм) и особые виды рабочего тела - водород, гелий (Двигатель Стирлинга.- to obtain characteristics comparable with the characteristics of ICE, it is necessary to apply high pressures (over 100 atm) and special types of working fluid - hydrogen, helium (Stirling engine.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0, опубликовано 12.02.2007 [1].https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0 % A1% D1% 82% D0% B8% D1% 80% D0% BB% D0% B8% D0% BD% D0% B3% D0% B0, published on 12.02.2007 [1].

Также известны разновидности двухтактных двигателей. Рабочий цикл двухтактного двигателя происходит за один оборот коленчатого вала, что позволяет снимать в 1,5-1,7 раза большую мощность с того же рабочего объёма при тех же оборотах двигателя, чем у четырехтактного двигателя (см. Двухтактный двигатель. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C; опубликовано 13 августа 2007 г.) [2].Varieties of two-stroke engines are also known. The duty cycle of a two-stroke engine occurs in one revolution of the crankshaft, which allows you to remove 1.5-1.7 times more power from the same displacement at the same engine speeds than a four-stroke engine (see. Two-stroke engine. Https: // en.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0 % B9_% D0% B4% D0% B2% D0% B8% D0% B3% D0% B0% D1% 82% D0% B5% D0% BB% D1% 8C; published on August 13, 2007) [2].

За счёт вдвое меньшего количества нерабочих ходов поршня в каждом рабочем цикле вдвое уменьшаются потери на трение. Однако из-за некоторых недостатков, присущих двухтактным двигателям, их применение ограничено (см. отличия двухтактного двигателя от четырехтактного http://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php; опубликовано 22 ноября 2012 г.)[3].Due to half the number of non-working strokes of the piston in each working cycle, friction losses are halved. However, due to some drawbacks inherent in two-stroke engines, their use is limited (see differences between a two-stroke engine and a four-stroke engine http://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php; published November 22, 2012 ) [3].

Известен двигатель Скудери, в котором цилиндры разделены на основные и вспомогательные. Вспомогательные цилиндры, в которых поршень сжимает воздух, соединяются с основными через перепускные каналы. В каждом из каналов находится по два клапана — компрессионный и расширительный. В пространстве между ними воздух достигает максимального уровня сжатия. Впрыск топлива в камеру сгорания рабочего цилиндра происходит одновременно с открытием расширительного клапана, а зажигание — после прохождения поршнем верхней мертвой точки. Волна газов как бы догоняет его, исключая детонацию смеси (см. интернет ресурс: https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part0; опубликовано 29 августа 2014 г.) [4]. Known engine Scuderi, in which the cylinders are divided into primary and secondary. Auxiliary cylinders, in which the piston compresses the air, are connected to the main through the bypass channels. In each channel there are two valves - compression and expansion. In the space between them, air reaches a maximum level of compression. Fuel injection into the combustion chamber of the working cylinder occurs simultaneously with the opening of the expansion valve, and ignition after the piston passes the top dead center. A wave of gases catches up with it, excluding the detonation of the mixture (see Internet resource: https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part0; published on August 29, 2014) [4].

Известен двигатель Zajac Motors в котором сжатие воздушного заряда производится в одном цилиндре, а расширение – в другом (см. интернет ресурс: https://www.greentechmedia.com/articles/read/improving-the-internal-combustion-engine-zajac-motors#gs.9yen8o, рис. 2.4. Опубликовано 16 ноября 2016 г.) [5]. Двигатель оснащен внешней камерой сгорания, работающей по принципу, названному разработчиками «горячая стенка», в которую поступают топливо и воздух, сжатый в первом цилиндре. Конструкция двигателя предусматривает использование клапанов газораспределения вращающегося типа. There is a well-known Zajac Motors engine in which air charge is compressed in one cylinder, and expansion in another (see internet resource: https://www.greentechmedia.com/articles/read/improving-the-internal-combustion-engine-zajac -motors # gs.9yen8o, Fig. 2.4. Published November 16, 2016) [5]. The engine is equipped with an external combustion chamber, operating according to the principle called by the developers "hot wall", which receives fuel and air compressed in the first cylinder. The design of the engine involves the use of gas valves of a rotating type.

Также известен поршневой двигатель с внешней камерой сгорания по патенту №2398118, который содержит внешнюю камеру сгорания с форсункой и свечой зажигания. Двигатель состоит из двух цилиндров в первом происходят такты впуска и подачи сжатого воздуха в камеру сгорания. После воспламенения топливовоздушная смесь подается в рабочий цилиндр (Патент РФ №2398118 Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания. з.№.2009115044. Опубликовано: 27.08.2010) [6].Also known piston engine with an external combustion chamber according to patent No. 2398118, which contains an external combustion chamber with a nozzle and spark plug. The engine consists of two cylinders in the first there are cycles of intake and supply of compressed air to the combustion chamber. After ignition, the air-fuel mixture is fed into the working cylinder (RF Patent No. 2398118 Piston engine with an external combustion chamber. Z. No. 2009115044. Published: 08.27.2010) [6].

Характерной чертой всех указанных типов двигателей является то, что сжатие осуществляется поршнем вспомогательного цилиндра, а камера сгорания отделена от рабочего цилиндра клапаном. По причине обеспечения сжатия поршнем вспомогательного цилиндра требуется установка мощного, а следовательно прочного и тяжелого второго цилиндра с поршнем, который выполняет роль поршневого компрессора. Требование к мощности второго цилиндра, с учетом возвратно-поступательного движения поршня в количестве нескольких тысяч раз в минуту, приводит к значительному расходу энергии (О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста. см. http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html. Опубликовано 24 A characteristic feature of all these types of engines is that the compression is carried out by the piston of the auxiliary cylinder, and the combustion chamber is separated from the working cylinder by a valve. Due to the provision of piston compression of the auxiliary cylinder, the installation of a powerful, and therefore strong and heavy second cylinder with a piston, which acts as a reciprocating compressor, is required. The requirement for the power of the second cylinder, taking into account the reciprocating movement of the piston in the amount of several thousand times per minute, leads to a significant energy consumption (About ICE, its reserves and development prospects through the eyes of a specialist. See http://rtc-ec.ru/ notes / o_dvs.html. Published 24

января 2012 г.) [7]. Также наличие клапанов перед и после камеры сгорания замедляет движение газов, их открытие и закрытие также приводит к расходу энергии. January 2012) [7]. Also, the presence of valves before and after the combustion chamber slows down the movement of gases, their opening and closing also leads to energy consumption.

Исходя из уровня техники, существует потребность в двухтактных двигателях внутреннего сгорания с элементами двигателя внешнего сгорания, которые позволяют повторно использовать тепловую энергию выхлопных газов для расширения газов внутри камеры сгорания. Также, есть потребность в двигателях с улучшенным смесеобразованием, обеспечивающими более полное сгорание топливовоздушной смеси в камере сгорания за счет оптимизации форм камеры сгорания и рабочего цилиндра и метода их соединения.Based on the prior art, there is a need for two-stroke internal combustion engines with elements of an external combustion engine that allow the reuse of the thermal energy of the exhaust gases to expand the gases inside the combustion chamber. Also, there is a need for engines with improved mixture formation, providing more complete combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber by optimizing the shapes of the combustion chamber and the working cylinder and the method of their connection.

Технической проблемой заявленного изобретения является интенсификация процесса горения, повышение полноты сгорания и увеличение мощности двухтактного двигателя внутреннего сгоранияThe technical problem of the claimed invention is the intensification of the combustion process, increasing the completeness of combustion and increasing the power of a two-stroke internal combustion engine

Техническим результатом является создание двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, рекуперирующего тепловую энергию выхлопных газов по принципу двигателей внешнего сгорания, обладающего высокими эксплуатационными свойствами, заключающимися в увеличении мощности и улучшении экологических показателей двигателя.The technical result is the creation of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber, recovering the thermal energy of exhaust gases by the principle of external combustion engines, which has high performance properties consisting in increasing power and improving the environmental performance of the engine.

Наиболее близким аналогом является двигатель α-Стирлинг [1].The closest analogue is the α-Stirling engine [1].

Заявляемый двигатель предполагает перевод двигателя альфа-Стирлинга с замкнутого цикла движения газов на открытый, т.е. холодный воздух будет забираться из атмосферы, после рабочего такта выходить обратно в атмосферу, данный цикл устраняет необходимость в охлаждении рабочего тела. Также предлагается размещение камеры сгорания внутри регенератора тепловой энергии. Регенератор расположен вдоль выхлопного коллектора и служит внешним источником тепла для расширения рабочих газов. Установка камеры внутреннего сгорания ускоряет расширение газов и рост давления благодаря воспламенению топливовоздушной смеси в замкнутом пространстве. Камера сгорания отделена от рабочего цилиндра: они соединены непосредственно соединительным каналом. При данной схеме нагнетатель воздуха используется только для продувки камеры сгорания и рабочего цилиндра, поэтому уменьшается расход энергии, требуемый для подачи воздуха. Схема с внешней камерой сгорания и соединительным каналом позволяет увеличить траекторию движения и время сгорания топливовоздушной смеси при коротком двухтактном цикле, аналогично более долгому четырехтактному циклу. Соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения топливовоздушной смеси с целью лучшего перемешивания топлива с воздухом, образования гомогенной смеси, следовательно улучшения процесса сгорания. The inventive engine involves the conversion of the alpha-Stirling engine from a closed gas cycle to an open one, i.e. cold air will be taken from the atmosphere, after a working cycle it will be released back into the atmosphere, this cycle eliminates the need for cooling the working fluid. It is also proposed to place the combustion chamber inside the thermal energy regenerator. The regenerator is located along the exhaust manifold and serves as an external heat source for the expansion of the working gases. The installation of an internal combustion chamber accelerates the expansion of gases and pressure growth due to ignition of the air-fuel mixture in a confined space. The combustion chamber is separated from the working cylinder: they are connected directly by a connecting channel. In this scheme, the air blower is used only to purge the combustion chamber and the working cylinder, therefore, the energy consumption required for supplying air is reduced. The scheme with an external combustion chamber and a connecting channel allows to increase the trajectory of movement and the time of combustion of the air-fuel mixture with a short push-pull cycle, similar to a longer four-stroke cycle. The connecting channel has internal helical grooves to ensure turbulence of the air-fuel mixture in order to better mix the fuel with air, form a homogeneous mixture, and therefore improve the combustion process.

Предложенный двигатель совмещает в себе признаки двигателя внутреннего и внешнего сгорания. Рабочее тело согревается и расширяется за счет энергии, генерируемой внутри и вне камеры сгорания. The proposed engine combines the features of an internal and external combustion engine. The working fluid warms up and expands due to the energy generated inside and outside the combustion chamber.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Заявляемый технический результат достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания по варианту 1, содержащему блок цилиндров, рабочий цилиндр, вспомогательный цилиндр выполняющий функцию компрессора, поршни рабочего и вспомогательного цилиндров соединенные с коленчатым валом, впускной коллектор, впускной клапан, соединительный канал между вспомогательным и рабочим цилиндром, внешнюю камеру сгорания, клапан камеры сгорания, регенератор, выпускной коллектор, выпускной клапан, инжектор, свечу зажигания, согласно изобретению внешняя камера сгорания и выпускная часть соединительного канала расположены в регенераторе , при этом регенератор установлен на выпускном коллекторе, при этом клапан камеры сгорания является выпускным клапаном вспомогательного цилиндра, при этом внешняя камера сгорания отделена от рабочего цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом внешняя камера сгорания размещена в середине соединительного канала, разделяя его на впускную и выпускную части, при этом соединительный канал соединен впускной частью с вспомогательным цилиндром, а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром, при этом выпускная часть соединительного канала имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов. The claimed technical result is achieved in that in a two-stroke internal combustion engine according to embodiment 1, comprising a cylinder block, a working cylinder, an auxiliary cylinder acting as a compressor, pistons of the working and auxiliary cylinders connected to the crankshaft, an intake manifold, an intake valve, a connecting channel between the auxiliary and working cylinder, external combustion chamber, combustion chamber valve, regenerator, exhaust manifold, exhaust valve, injector, spark plug, according to the image In this case, the external combustion chamber and the outlet of the connecting channel are located in the regenerator, while the regenerator is mounted on the exhaust manifold, while the valve of the combustion chamber is the exhaust valve of the auxiliary cylinder, while the external combustion chamber is separated from the working cylinder and connected to it directly by the connecting channel, this external combustion chamber is located in the middle of the connecting channel, separating it into the inlet and outlet parts, while the connecting channel is connected to the intake Stu with an auxiliary cylinder, and the outlet portion is connected to the working cylinder, wherein the outlet portion of the connecting hole has internal helical grooves for providing gas swirls.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания по варианту 2, содержащему блок цилиндров, рабочий цилиндр, поршень рабочего цилиндра, соединенный с коленчатым валом, соединительный канал, внешнюю камеру сгорания, клапан камеры сгорания, регенератор, выпускной коллектор, выпускной клапан, инжектор, свечу зажигания, нагнетатель воздуха, согласно изобретению внешняя камера сгорания и выпускная часть соединительного канала расположены в регенераторе, при этом регенератор установлен на выпускном коллекторе, при этом клапан камеры сгорания является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом внешняя камера сгорания отделена от рабочего цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом внешняя камера сгорания размещена в середине соединительного канала, разделяя его на впускную и выпускную части, при этом соединительный канал соединен впускной частью с нагнетателем воздуха, а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром, при этом выпускная часть соединительного канала имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов. The claimed technical result is achieved in that in a two-stroke internal combustion engine according to embodiment 2, comprising a cylinder block, a working cylinder, a working cylinder piston connected to the crankshaft, a connecting channel, an external combustion chamber, a combustion chamber valve, a regenerator, an exhaust manifold, an exhaust valve , an injector, a spark plug, an air blower, according to the invention, the external combustion chamber and the outlet of the connecting channel are located in the regenerator, while the regenerator is mounted on the exhaust manifold, wherein the combustion chamber valve is an exhaust valve of the air blower, wherein the external combustion chamber is separated from the working cylinder and connected to it directly by the connecting channel, while the external combustion chamber is located in the middle of the connecting channel, separating it into the inlet and outlet parts, wherein the connecting channel is connected by the inlet part to the air blower, and the exhaust part is connected to the working cylinder, while the outlet part of the connecting channel has internal helical grooves to ensure gas turbulence.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Изобретение поясняется чертежами и описанием к ним. The invention is illustrated by drawings and description thereof.

Фигура 1. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 1.Figure 1. Diagram of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to option 1.

Фигура 2. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 2.Figure 2. Scheme of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to option 2.

Перечень позиций для фиг. 1.The list of items for FIG. 1.

11 блок цилиндров;cylinder block; 22 рабочий цилиндр;slave cylinder; 33 вспомогательный цилиндр;auxiliary cylinder; 44 поршень рабочего цилиндра;working cylinder piston; 55 поршень вспомогательного цилиндра;auxiliary cylinder piston; 66 впускной коллектор;intake manifold; 77 впускной клапан;inlet valve; 88 соединительный канал;connecting channel; 99 клапан камеры сгорания;combustion chamber valve; 1010 внешняя камера сгорания;external combustion chamber; 11eleven регенератор;regenerator; 1212 выпускной коллектор;exhaust manifold; 13thirteen выпускной клапан;Exhaust valve; 1414 инжектор;injector; 15fifteen свеча зажигания;spark plug; 1616 винтовые канавки;helical grooves; 1717 коленчатый вал.crankshaft.

Перечень позиций для фиг. 2.The list of items for FIG. 2.

1 1 блок цилиндров;cylinder block; 22 рабочий цилиндр;slave cylinder; 44 поршень рабочего цилиндра;working cylinder piston; 88 соединительный канал;connecting channel; 99 клапан камеры сгорания;combustion chamber valve; 1010 внешняя камера сгорания;external combustion chamber; 11eleven регенератор;regenerator; 1212 выпускной коллектор;exhaust manifold; 13thirteen выпускной клапан;Exhaust valve; 1414 инжектор;injector; 15fifteen свеча зажигания;spark plug; 1616 винтовые канавки;helical grooves; 1717 коленчатый вал;crankshaft; 1818 нагнетатель воздуха.air blower.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Предлагаемый двухтактный двигатель по варианту 1 (фиг.1) состоит из блока цилиндров (1), в котором расположены рабочий цилиндр (2) с поршнем рабочего цилиндра (4), вспомогательный цилиндр (3) с поршнем вспомогательного цилиндра (5); коленчатого вала (17); впускного коллектора (6); впускного клапана (7); соединительного канала (8); внешней камеры сгорания (10); клапана камеры сгорания (9); регенератора (11); выпускного коллектора (12); выпускного клапана (13), инжектора (14); свечи зажигания (15). The proposed two-stroke engine according to option 1 (Fig. 1) consists of a cylinder block (1) in which a working cylinder (2) with a piston of a working cylinder (4), an auxiliary cylinder (3) with a piston of the auxiliary cylinder (5) are located; crankshaft (17); intake manifold (6); inlet valve (7); connecting channel (8); external combustion chamber (10); combustion chamber valves (9); regenerator (11); exhaust manifold (12); exhaust valve (13), injector (14); spark plugs (15).

Вспомогательный цилиндр (3) выполняет функцию поршневого компрессора. Внешняя камера сгорания (10) и выпускная часть соединительного канала (8) расположены в регенераторе (11), который соединен с выпускным коллектором (12). The auxiliary cylinder (3) acts as a reciprocating compressor. The external combustion chamber (10) and the outlet of the connecting channel (8) are located in the regenerator (11), which is connected to the exhaust manifold (12).

Регенератор (11) представляет собой расширение выхлопного коллектора (12), который включает в себя часть внешней камеры сгорания (10) и выпускную часть соединительного канала (8). Регенератор (11) служит для направления потоков выхлопных газов на внешнюю камеру сгорания (10) и соединительный канал (8) для теплообмена: остатки горючих материалов в выхлопных газах догорают в регенераторе (11) и дополнительно согревают внешнюю камеру сгорания (10) и соединительный канал (8). The regenerator (11) is an extension of the exhaust manifold (12), which includes a part of the external combustion chamber (10) and the exhaust part of the connecting channel (8). The regenerator (11) serves to direct the flow of exhaust gases to the external combustion chamber (10) and the connecting channel (8) for heat exchange: the remains of combustible materials in the exhaust gases burn out in the regenerator (11) and additionally warm the external combustion chamber (10) and the connecting channel (8).

Клапан камеры сгорания (9) является выпускным клапаном вспомогательного цилиндра (3). Внешняя камера (10) сгорания отделена от рабочего цилиндра (2) и соединена с ним непосредственно соединительным каналом (8). The valve of the combustion chamber (9) is the exhaust valve of the auxiliary cylinder (3). The external combustion chamber (10) is separated from the working cylinder (2) and connected to it directly by the connecting channel (8).

При этом внешняя камера сгорания (10) размещена в середине соединительного канала (8), разделяя его на впускную и выпускную части. Соединительный канал соединен впускной частью с вспомогательным цилиндром (3), а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром (2). Соединительный канал (8) в выпускной части имеет внутренние винтовые канавки (16) для обеспечения завихрения газов. In this case, the external combustion chamber (10) is located in the middle of the connecting channel (8), dividing it into the inlet and outlet parts. The connecting channel is connected by the inlet part to the auxiliary cylinder (3), and the outlet part is connected to the working cylinder (2). The connecting channel (8) in the outlet part has internal helical grooves (16) to ensure gas turbulence.

Предлагаемый двухтактный двигатель по варианту 2 (фиг.2) состоит из блока цилиндров (1), в котором расположен рабочий цилиндр (2) с поршнем рабочего цилиндра (4), коленчатого вала (17), соединительного канала (8), внешней камеры сгорания (10), клапана камеры сгорания (9), регенератора (11), выпускного коллектора (12), выпускного клапана (13), инжектора (14), свечи сгорания (15), нагнетателя воздуха (18).The proposed two-stroke engine according to option 2 (FIG. 2) consists of a cylinder block (1) in which a working cylinder (2) with a piston of the working cylinder (4), a crankshaft (17), a connecting channel (8), an external combustion chamber is located (10), a combustion chamber valve (9), a regenerator (11), an exhaust manifold (12), an exhaust valve (13), an injector (14), a combustion candle (15), an air blower (18).

Клапан камеры сгорания (9) является выпускным клапаном нагнетателя воздуха. Внешняя камера (10) сгорания отделена от рабочего цилиндра (2) и соединена с ним непосредственно соединительным каналом (8).The valve of the combustion chamber (9) is the exhaust valve of the air blower. The external combustion chamber (10) is separated from the working cylinder (2) and connected to it directly by the connecting channel (8).

При этом внешняя камера сгорания (10) размещена в середине соединительного канала (8), разделяя его на впускную и выпускную части. Соединительный канал соединен впускной частью с нагнетателем воздуха (18), а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром (2). Соединительный канал (8) в выпускной части имеет внутренние винтовые канавки (16) для обеспечения завихрения газов. In this case, the external combustion chamber (10) is located in the middle of the connecting channel (8), dividing it into the inlet and outlet parts. The connecting channel is connected by the inlet part to the air blower (18), and the outlet part is connected to the working cylinder (2). The connecting channel (8) in the outlet part has internal helical grooves (16) to ensure gas turbulence.

Внешняя камера сгорания (10) и выпускная часть соединительного канала (8) расположены в регенераторе (11), который соединен с выпускным коллектором (12). В качестве нагнетателя воздуха может быть использован любой известный из уровня техники нагнетатель, например: роторный компрессор, турбонагнетатель, электрический нагнетатель и прочие виды.The external combustion chamber (10) and the outlet of the connecting channel (8) are located in the regenerator (11), which is connected to the exhaust manifold (12). As a supercharger, any supercharger known from the prior art can be used, for example: a rotary compressor, a turbocharger, an electric supercharger and other types.

Регенератор (11) представляет собой расширение выхлопного коллектора (12), и включает в себя часть внешней камеры сгорания (10) и выпускную часть соединительного канала (8). Регенератор (11) служит для направления потоков выхлопных газов на внешнюю камеру сгорания (10) и соединительный канал (8) для теплообмена: остатки горючих материалов в выхлопных газах догорают в регенераторе (11) и дополнительно согревают внешнюю камеру сгорания (10) и соединительный канал (8). The regenerator (11) is an extension of the exhaust manifold (12), and includes a part of the external combustion chamber (10) and the exhaust part of the connecting channel (8). The regenerator (11) serves to direct the flow of exhaust gases to the external combustion chamber (10) and the connecting channel (8) for heat transfer: the remains of combustible materials in the exhaust gases burn out in the regenerator (11) and additionally warm the external combustion chamber (10) and the connecting channel (8).

РаботаWork

Заявляемый двигатель по варианту 1 работает следующим образом. The inventive engine according to option 1 operates as follows.

При движении поршня вспомогательного цилиндра (5) к нижней мертвой точке открывается впускной клапан (7), при этом клапан камеры сгорания (9) закрыт, происходит всасывание воздуха из атмосферы в вспомогательный цилиндр (3). При достижении поршнем вспомогательного цилиндра (5) нижней мертвой точки закрывается впускной клапан (7), при достижении центра вспомогательного цилиндра (3) открывается клапан камеры сгорания (9). Поршень вспомогательного цилиндра (5) выталкивает воздух из вспомогательного цилиндра (3) в впускную часть соединительного канала (8). Воздух, проходя через внешнюю камеру сгорания (10), попадает в выпускную часть соединительного канала (8) и достигает рабочего цилиндра (2), осуществляется продувка соединительного канала (8), внешней камеры сгорания и рабочего цилиндра (2). При достижении поршнем вспомогательного цилиндра (5) верxней мертвой точки, закрывается клапан камеры сгорания (9), открываются впускной клапан (7). При движении поршня рабочего цилиндра (4) вверх и достижения центра рабочего цилиндра (2) закрывается выпускной клапан (13). Поршень рабочего цилиндра (4), двигаясь к верхней мертвой точке сжимает содержимое рабочего цилиндра (2) в соединительном канале (8) и внешней камере сгорания (10). When the piston of the auxiliary cylinder (5) moves to the bottom dead center, the inlet valve (7) opens, while the valve of the combustion chamber (9) is closed, air is sucked from the atmosphere into the auxiliary cylinder (3). When the piston of the auxiliary cylinder (5) reaches bottom dead center, the inlet valve (7) closes, when the center of the auxiliary cylinder (3) is reached, the valve of the combustion chamber (9) opens. The piston of the auxiliary cylinder (5) pushes air from the auxiliary cylinder (3) into the inlet of the connecting channel (8). Air passing through the external combustion chamber (10) enters the outlet of the connecting channel (8) and reaches the working cylinder (2), the connecting channel (8), the external combustion chamber and the working cylinder (2) are purged. When the piston of the auxiliary cylinder (5) reaches its top dead center, the valve of the combustion chamber (9) closes and the inlet valve (7) opens. When the piston of the working cylinder (4) moves up and the center of the working cylinder (2) is reached, the exhaust valve (13) closes. The piston of the working cylinder (4), moving to the top dead center, compresses the contents of the working cylinder (2) in the connecting channel (8) and the external combustion chamber (10).

В двигателе, работающем на бензине, топливо подается посредством инжектора (14) перед закрытием выпускного клапана (13), чтобы часть топлива опустилась по выпускной части соединительного канала (8) и обратно поднялась в внешнюю камеру сгорания (10) при движении поршня рабочего цилиндра (4) к верхней мертвой точке, с целью лучшего перемешивания с воздухом. Воспламенение происходит от свечи зажигания (15) при достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки. In a gasoline-powered engine, fuel is supplied through an injector (14) before closing the exhaust valve (13) so that part of the fuel descends along the exhaust part of the connecting channel (8) and goes back to the external combustion chamber (10) when the piston of the working cylinder ( 4) to top dead center, in order to better mix with air. Ignition comes from the spark plug (15) when the piston reaches the working cylinder (4) top dead center.

В двигателе, работающем на дизельном топливе, топливо впрыскивается инжектором (14) в сжатый воздух при достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки, свеча зажигания (15) отсутствует, топливо воспламеняется от энергии сжатого воздуха. In a diesel engine, fuel is injected by the injector (14) into the compressed air when the piston of the working cylinder (4) reaches top dead center, there is no spark plug (15), the fuel ignites from the energy of the compressed air.

При воспламенении топливовоздушной смеси, в результате горения топлива происходит расширение газов, которые толкают (4) поршень рабочего цилиндра вниз. Начинается рабочий такт: поршень рабочего цилиндра (4) толкается к нижней мертвой точке. Перед достижением поршнем рабочего цилиндра (4) нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан (13), выхлопные газы через выхлопной коллектор (12) поступают в регенератор (11). Выхлопные газы, выходя из регенератора (11), передают часть тепловой энергии внешним стенкам внешней камеры сгорания (10) и выпускной части соединительного канала (8).When the air-fuel mixture ignites, as a result of fuel combustion, gases expand that push (4) the piston of the working cylinder down. The working cycle begins: the piston of the working cylinder (4) is pushed to the bottom dead center. Before the piston reaches the working cylinder (4) bottom dead center, the exhaust valve (13) opens, the exhaust gases through the exhaust manifold (12) enter the regenerator (11). Exhaust gases leaving the regenerator (11) transfer part of the thermal energy to the outer walls of the external combustion chamber (10) and the exhaust part of the connecting channel (8).

При следующем такте холодный воздух, поступающий из вспомогательного цилиндра (3) во внешнюю камеру сгорания (10), согревается и расширяется благодаря энергии, полученной от регенератора (11). Расширение газов способствует лучшей продувке внешней камеры сгорания (10), соединительного канала (8) и рабочего цилиндра (2). При достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки и начале движения вниз продолжается согревание сжимаемого воздуха от регенератора (11) и наблюдается рост внутреннего давления. При увеличении давления молекулы газов чаще соприкасаются со стенками внешней камеры сгорания (10) и выпускной части соединительного канала (8), что способствуют еще большему росту внутреннего напряжения и увеличению выталкивающей силы, направленной на поршень рабочего цилиндра (4) по принципу двигателя Стирлинга. При воспламенении и сгорании топливовоздушной смеси во внешней камере сгорания (10) в замкнутом пространстве ускоряется рост давления. Рост внутреннего давления посредством энергии регенератора (11) уменьшает объем топлива, необходимого для совершения рабочего цикла. Энергия, получаемая от сгорания топлива в рабочем цилиндре (2), дополняется энергией полученной от регенератора. Коленчатый вал (17) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршней (4 и 5). Далее цикл повторяется. Винтовые канавки (16) придают вращательное движение топливовоздушной смеси, дополнительно перемешивая топливо с воздухом, топливовоздушная смесь становится более гомогенной, тем самым быстрее происходит процесс сгорания во время рабочего такта и уменьшается количество выброса несгоревшего топлива в выхлопную систему. At the next cycle, the cold air coming from the auxiliary cylinder (3) into the external combustion chamber (10) is warmed and expanded due to the energy received from the regenerator (11). The expansion of the gases contributes to a better purge of the external combustion chamber (10), the connecting channel (8) and the working cylinder (2). When the piston of the working cylinder (4) reaches the top dead center and the start of the downward movement, the heating of the compressed air from the regenerator (11) continues and an increase in internal pressure is observed. With increasing pressure, gas molecules more often come into contact with the walls of the external combustion chamber (10) and the outlet of the connecting channel (8), which contribute to an even greater increase in internal stress and an increase in the buoyancy force directed to the piston of the working cylinder (4) according to the principle of the Stirling engine. Upon ignition and combustion of the air-fuel mixture in the external combustion chamber (10) in a confined space, the pressure increases. The increase in internal pressure through the energy of the regenerator (11) reduces the amount of fuel needed to complete the duty cycle. The energy received from the combustion of fuel in the working cylinder (2) is supplemented by the energy received from the regenerator. The crankshaft (17) provides reciprocating movement of the pistons (4 and 5). Next, the cycle repeats. The helical grooves (16) impart a rotational movement of the air-fuel mixture, additionally mixing the fuel with air, the air-fuel mixture becomes more homogeneous, thereby burning faster during the working cycle and reducing the amount of unburnt fuel into the exhaust system.

Заявляемый двигатель по варианту 2 работает следующим образом. При достижении поршнем рабочего цилиндра (4) нижней мертвой точки открывается выпускной клапан (13), далее клапан камеры сгорания (9). Нагнетатель воздуха (18) направляет поток воздуха посредством впускной части соединительного канала (8) во внешнюю камеру сгорания (10). При движении поршня рабочего цилиндра (4) вверх и достижения центра рабочего цилиндра (2) закрывается выпускной клапан (13) и клапан камеры сгорания (9). Поршень рабочего цилиндра (4), двигаясь к верхней мертвой точке, сжимает содержимое рабочего цилиндра (2) в соединительном канале (8) и внешней камере сгорания (10). The inventive engine according to option 2 operates as follows. When the piston of the working cylinder (4) reaches bottom dead center, the exhaust valve (13) opens, then the valve of the combustion chamber (9). An air blower (18) directs the air flow through the inlet of the connecting channel (8) into the external combustion chamber (10). When the piston of the working cylinder (4) moves up and the center of the working cylinder (2) is reached, the exhaust valve (13) and the valve of the combustion chamber (9) are closed. The piston of the working cylinder (4), moving to the top dead center, compresses the contents of the working cylinder (2) in the connecting channel (8) and the external combustion chamber (10).

В двигателе, работающем на бензине, топливо подается посредством инжектора (14) перед закрытием выпускного клапана (13), чтобы часть топлива опустилась по выпускной части соединительного канала (8) и обратно поднялась во внешнюю камеру сгорания (10) при движении поршня рабочего цилиндра (4) к верхней мертвой точке с целью лучшего перемешивания с воздухом. Воспламенение происходит от свечи зажигания (15) при достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки. In a gasoline-powered engine, fuel is supplied through an injector (14) before closing the exhaust valve (13) so that part of the fuel descends along the exhaust part of the connecting channel (8) and goes back into the external combustion chamber (10) when the piston of the working cylinder ( 4) to top dead center in order to better mix with air. Ignition comes from the spark plug (15) when the piston reaches the working cylinder (4) top dead center.

В двигателе, работающем на дизельном топливе, топливо впрыскивается инжектором (14) в сжатый воздух при достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки, свеча зажигания (15) отсутствует, топливо воспламеняется от энергии сжатого воздуха. In a diesel engine, fuel is injected by the injector (14) into the compressed air when the piston of the working cylinder (4) reaches top dead center, there is no spark plug (15), the fuel ignites from the energy of the compressed air.

При воспламенении топливовоздушной смеси, в результате горения топлива происходит расширение газов, которые толкают (4) поршень рабочего цилиндра вниз. Начинается рабочий такт: поршень рабочего цилиндра (4) толкается к нижней мертвой точке. Перед достижением поршнем рабочего цилиндра (4) нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан (13), выхлопные газы через выхлопной коллектор поступают в регенератор (11). Выхлопные газы, выходя из регенератора (11), передают часть тепловой энергии внешним стенкам внешней камеры сгорания (10) и выпускной части соединительного канала (8). When the air-fuel mixture ignites, as a result of fuel combustion, gases expand that push (4) the piston of the working cylinder down. The working cycle begins: the piston of the working cylinder (4) is pushed to the bottom dead center. Before the piston reaches the working cylinder (4) bottom dead center, the exhaust valve (13) opens, the exhaust gases through the exhaust manifold enter the regenerator (11). Exhaust gases leaving the regenerator (11) transfer part of the thermal energy to the outer walls of the external combustion chamber (10) and the exhaust part of the connecting channel (8).

При следующем такте холодный воздух, поступающий из нагнетателя (18) во внешнюю камеру сгорания (10) согревается и расширяется благодаря энергии, полученной от регенератора (11). Расширение газов способствует лучшей продувке внешней камеры сгорания (10), соединительного канала (8) и рабочего цилиндра (2). При достижении поршнем рабочего цилиндра (4) верхней мертвой точки и начале движения вниз продолжается согревание сжимаемого воздуха от регенератора (11) и наблюдается рост внутреннего давления. При увеличении давления молекулы газов чаще соприкасаются со стенками внешней камеры сгорания (10) и выпускной части соединительного канала (8), что способствуют еще большему росту внутреннего напряжения и увеличению выталкивающей силы, направленной на поршень рабочего цилиндра (4), по принципу двигателя Стирлинга. При воспламенении и сгорании топливовоздушной смеси в внешней камере сгорания (10) в замкнутом пространстве ускоряется рост давления. Рост внутреннего давления посредством энергии регенератора (11) уменьшает объем топлива, необходимого для совершения рабочего цикла. Энергия, получаемая от сгорания топлива в рабочем цилиндре, дополняется энергией полученной от регенератора. Коленчатый вал (17) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня рабочего цилиндра (4). Далее цикл повторяется. Винтовые канавки (16) придают вращательное движение топливовоздушной смеси дополнительно перемешивая топливо с воздухом, топливовоздушная смесь становится более гомогенной, тем самым быстрее происходит процесс сгорания во время рабочего такта и уменьшается количество выброса несгоревшего топлива в выхлопную систему.At the next cycle, the cold air coming from the supercharger (18) into the external combustion chamber (10) is warmed and expanded due to the energy received from the regenerator (11). The expansion of the gases contributes to a better purge of the external combustion chamber (10), the connecting channel (8) and the working cylinder (2). When the piston of the working cylinder (4) reaches the top dead center and the start of the downward movement, warming of the compressed air from the regenerator (11) continues and an increase in internal pressure is observed. With increasing pressure, gas molecules more often come into contact with the walls of the external combustion chamber (10) and the outlet of the connecting channel (8), which contribute to an even greater increase in internal stress and an increase in the buoyancy force directed to the piston of the working cylinder (4), according to the principle of the Stirling engine. Upon ignition and combustion of the air-fuel mixture in the external combustion chamber (10) in a confined space, the pressure increases. The increase in internal pressure through the energy of the regenerator (11) reduces the amount of fuel needed to complete the duty cycle. The energy received from the combustion of fuel in the working cylinder is supplemented by the energy received from the regenerator. The crankshaft (17) provides reciprocating movement of the piston of the working cylinder (4). Next, the cycle repeats. The helical grooves (16) impart a rotational movement of the air-fuel mixture by additionally mixing the fuel with air, the air-fuel mixture becomes more homogeneous, thereby burning faster during the working cycle and reducing the amount of unburnt fuel into the exhaust system.

Компрессия топливовоздушной смеси обеспечивается движением поршня рабочего цилиндра (4) вверх. В зависимости от типа топлива выбирается нужная степень сжатия, которая зависит от длины хода поршня. Степень сжатия вычисляется по следующей формуле: The compression of the air-fuel mixture is provided by the upward movement of the working cylinder piston (4). Depending on the type of fuel, the desired compression ratio is selected, which depends on the piston stroke length. The compression ratio is calculated using the following formula:

С = (V1 + V2 + V3) / (V2 + V3), где: [1]C = (V 1 + V 2 + V 3 ) / (V 2 + V 3 ), where: [1]

V1 – объем рабочего цилиндра (2) между нижней и верхней мертвыми точками;V 1 - the volume of the working cylinder (2) between the lower and upper dead points;

V2 – объем выпускной части соединительного канала (8);V 2 - the volume of the outlet of the connecting channel (8);

V3 – объем внешней камеры сгорания (10); V 3 is the volume of the external combustion chamber (10);

С – степень сжатия.C is the compression ratio.

В двигателе по варианту (1) для улучшения продувки рабочего цилиндра (2) радиус R3 вспомогательного цилиндра (3) устанавливается больше радиуса R2 рабочего цилиндра (2). Объем цилиндра исчисляется по формуле V = HπR2, [2]In the engine according to the variant (1), to improve the purge of the working cylinder (2), the radius R 3 of the auxiliary cylinder (3) is set larger than the radius R 2 of the working cylinder (2). The cylinder volume is calculated by the formula V = HπR 2 , [2]

где: Where:

V – это объем цилиндра;V is the volume of the cylinder;

H – высота цилиндра (в данном случае расстояние между верней и нижней мертвыми точками);H is the height of the cylinder (in this case, the distance between the upper and lower dead points);

π – число Пи;π is the number of Pi;

R – радиус цилиндра.R is the radius of the cylinder.

Из формулы [2] видно, что разница в радиусах R3, R2 цилиндров в 2 раза приведет к разнице в объемах V в 4 раза. Благодаря разнице радиусов R3, R2 из вспомогательного цилиндра (3) поступает объем воздуха в 4 раза больше, чем объем рабочего цилиндра (2), тем самым обеспечивается качественная продувка внешней камеры сгорания (10), рабочего цилиндра (2) большим объемом воздуха. From the formula [2] it is seen that the difference in the radii of R 3 , R 2 cylinders in 2 times will lead to a difference in volumes V of 4 times. Due to the difference of the radii R 3 , R 2 from the auxiliary cylinder (3), the air volume is 4 times greater than the volume of the working cylinder (2), thereby providing high-quality purge of the external combustion chamber (10), the working cylinder (2) with a large volume of air .

Отделение внешней камеры сгорания от рабочего цилиндра увеличивает траекторию движения горящей топливовоздушной смеси, что особенно важно при двухтактном цикле, который уступает четырехтактному циклу по продолжительности, поэтому происходит максимальное выделение энергии во время рабочего такта и увеличивается полезная работа. Непосредственное соединение внешней камеры сгорания с рабочим цилиндром позволяет избежать потери давления при наддуве, поэтому при данной схеме возможно использование объемного наддува для лучшего очищения внешней камеры сгорания и рабочего цилиндра от продуктов сгорания с меньшими затратами энергии и обеспечить рабочий такт достаточным объемом свежего воздуха. Результатом является повышение внутреннего давления газов при экономном расходе топлива и увеличение мощности двигателя. The separation of the external combustion chamber from the working cylinder increases the trajectory of the burning air-fuel mixture, which is especially important for a push-pull cycle, which is inferior to the four-stroke cycle in duration, therefore, maximum energy is released during the working cycle and useful work increases. The direct connection of the external combustion chamber to the working cylinder avoids the loss of pressure during boosting; therefore, with this scheme it is possible to use volumetric boost to better clean the external combustion chamber and the working cylinder of the combustion products with less energy and to ensure that the working cycle is sufficient with fresh air. The result is an increase in internal gas pressure with economical fuel consumption and an increase in engine power.

Топливовоздушная смесь, проходя через выпускную часть соединительного канала (8), соприкасаясь с внутренними винтовыми канавками (16), получают вращательное движение, в результате чего улучшается перемешивание топлива с воздухом при такте сжатия и горения. Благодаря лучшему перемешиванию топлива с воздухом ускоряется процесс сгорания внутри рабочего цилиндра (2), достигается более высокая температура реакции и полное сгорание топлива, что в свою очередь улучшает экологические показатели двигателя. The air-fuel mixture, passing through the outlet of the connecting channel (8), in contact with the internal screw grooves (16), receives a rotational movement, as a result of which the mixing of fuel with air during compression and combustion is improved. Thanks to better mixing of the fuel with air, the combustion process inside the working cylinder (2) is accelerated, a higher reaction temperature and complete combustion of the fuel are achieved, which in turn improves the environmental performance of the engine.

Применение регенератора (11) обеспечивает рекуперацию тепловой энергии выхлопных газов, они отдают часть тепла на согревание внешней камеры сгорания и соединительного канала, тем самым ускоряя расширение газов для выполнения полезной работы по принципу двигателя α-Стирлинг. В отличие от двигателя α-Стирлинга в заявляемом двигателе циркуляция воздуха открытая, холодный воздух постоянно забирается из атмосферы, а отработавшие газы покидают рабочий цилиндр двигателя (2) через выхлопной коллектор (12). Поэтому обеспечивается большая разница между температурами входящих и выходящих газов. Постоянное поступление холодного воздуха, который при равном объеме с теплым имеет бόльшую массу, плотность, позволяет генерировать бόльшую полезную работу. При согревании от регенератора и от энергии сжигания топлива большая масса воздуха требует большего объема для расширения, тем самым увеличивается внутреннее давление, которое сильнее толкает поршень рабочего цилиндра (4) и производит больше механической работы. The use of a regenerator (11) ensures the recovery of thermal energy of exhaust gases; they give part of the heat to warm the external combustion chamber and the connecting channel, thereby accelerating the expansion of gases to perform useful work on the principle of the α-Stirling engine. Unlike the α-Stirling engine, the inventive engine has open air circulation, cold air is constantly drawn from the atmosphere, and the exhaust gases leave the engine working cylinder (2) through the exhaust manifold (12). Therefore, a large difference between the temperatures of the inlet and outlet gases is provided. The constant flow of cold air, which, with an equal volume with warm, has a greater mass, density, allows you to generate more useful work. When heated from a regenerator and from the energy of fuel combustion, a large mass of air requires a larger volume for expansion, thereby increasing the internal pressure, which pushes the piston of the working cylinder (4) more strongly and does more mechanical work.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Заявляемый двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания найдет применение в производстве механизмов, агрегатов, транспортных средств, приводимых в движение двигателями внутреннего и внешнего сгорания. Предпочтительно использование данного типа двигателей для техники, требующих низко- и среднеоборотных моторов из-за сильного перегрева, т.к. в двухтактном цикле при каждом обороте коленчатого вала происходит рабочий такт, процесс горения. Предпочтительно использование данного типа двигателя в малых промышленных приборах, генераторах, в грузовой технике, малолитражных автомобилях массового сегмента, где приоритетом являются не динамические характеристики, а показатели эффективности и экологичности. The inventive internal combustion engine with an external combustion chamber will find application in the production of mechanisms, assemblies, vehicles driven by internal and external combustion engines. It is preferable to use this type of engine for equipment requiring low- and medium-speed motors due to severe overheating, as in the push-pull cycle, at each revolution of the crankshaft, a working cycle occurs, the combustion process. It is preferable to use this type of engine in small industrial appliances, generators, in trucks, mass-produced compact cars, where the priority is not dynamic performance, but indicators of efficiency and environmental friendliness.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Двигатель Стирлинга. Интернет-ресурс1. Stirling engine. Internet resource

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0. Дата опубликования 12.02.2007.https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0 % A1% D1% 82% D0% B8% D1% 80% D0% BB% D0% B8% D0% BD% D0% B3% D0% B0. Date of publication 12.02.2007.

2. Двухтактный двигатель. Интернет-ресурс 2. Two stroke engine. Internet resource

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C. Дата опубликования 13.08.2007 г.https://en.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1 % 8B% D0% B9_% D0% B4% D0% B2% D0% B8% D0% B3% D0% B0% D1% 82% D0% B5% D0% BB% D1% 8C. Date of publication August 13, 2007

3. Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного. Интернет-ресурсhttp://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php. Дата опубликования 22.11.2012 г.3. Differences between a two-stroke engine and a four-stroke engine. Internet resourcehttp: //tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php. Publication date 11/22/2012

4. Двигатели оригинальные и удивительные: сгорание. Интернет-ресурс https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part0. Дата опубликования 29.08.2014 г.4. The engines are original and amazing: combustion. Internet resource https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part0. Date of publication 08.29.2014

5. Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors. Интернет-ресурс https://www.greentechmedia.com/articles/read/improving-the-internal-combustion-engine-zajac-motors#gs.9yen8o. Дата опубликования 16.11.2016 г.5. Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors. Internet resource https://www.greentechmedia.com/articles/read/improving-the-internal-combustion-engine-zajac-motors#gs.9yen8o. Publication date 11/16/2016

6. Патент РФ №2398118 Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания. з.№.2009115044/06. Опубликовано: 27.08.2010 6. RF patent No. 2398118 A piston engine with an external combustion chamber. Sal.No.2009115044 / 06. Posted: 08/27/2010

7. О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста. Интернет-ресурс http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html. Дата опубликования 24.01.2012.7. About ICE, its reserves and development prospects through the eyes of a specialist. Internet resource http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html. Date of publication 01.24.2012.

Claims (2)

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, рабочий цилиндр, вспомогательный цилиндр, поршни рабочего и вспомогательного цилиндров, соединенные с коленчатым валом, впускной коллектор, впускной клапан, соединительный канал между вспомогательным и рабочим цилиндрами, внешнюю камеру сгорания, клапан камеры сгорания, регенератор, выпускной коллектор, выпускной клапан, инжектор, свечу зажигания, отличающийся тем, что внешняя камера сгорания и выпускная часть соединительного канала расположены в регенераторе, при этом регенератор установлен на выпускном коллекторе, при этом вспомогательный цилиндр выполняет функцию поршневого компрессора, при этом клапан камеры сгорания является выпускным клапаном вспомогательного цилиндра, при этом внешняя камера сгорания отделена от рабочего цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом внешняя камера сгорания размещена в середине соединительного канала, разделяя его на впускную и выпускную части, при этом соединительный канал соединен впускной частью с вспомогательным цилиндром, а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром, при этом выпускная часть соединительного канала имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов. 1. A two-stroke internal combustion engine comprising a cylinder block, a working cylinder, an auxiliary cylinder, working and auxiliary cylinder pistons connected to a crankshaft, an intake manifold, an intake valve, a connecting channel between the auxiliary and working cylinders, an external combustion chamber, a combustion chamber valve, regenerator, exhaust manifold, exhaust valve, injector, spark plug, characterized in that the external combustion chamber and the exhaust part of the connecting channel are located in the regenerator, p In this case, the regenerator is mounted on the exhaust manifold, while the auxiliary cylinder acts as a reciprocating compressor, while the combustion chamber valve is the exhaust valve of the auxiliary cylinder, while the external combustion chamber is separated from the working cylinder and connected to it directly by the connecting channel, while the external combustion chamber placed in the middle of the connecting channel, separating it into the inlet and outlet parts, while the connecting channel is connected by the inlet part to the auxiliary Indra and the outlet portion is connected to the working cylinder, wherein the outlet portion of the connecting hole has internal helical grooves for providing gas swirls. 2. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, рабочий цилиндр, поршень рабочего цилиндра, соединенный с коленчатым валом, соединительный канал, внешнюю камеру сгорания, клапан камеры сгорания, регенератор, выпускной коллектор, выпускной клапан, инжектор, свечу зажигания, нагнетатель воздуха, отличающийся тем, что внешняя камера сгорания и выпускная часть соединительного канала расположены в регенераторе, при этом регенератор установлен на выпускном коллекторе, при этом клапан камеры сгорания является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом внешняя камера сгорания отделена от рабочего цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом внешняя камера сгорания размещена в середине соединительного канала, разделяя его на впускную и выпускную части, при этом соединительный канал соединен впускной частью с нагнетателем воздуха, а выпускной частью соединен с рабочим цилиндром, при этом выпускная часть соединительного канала имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов. 2. A two-stroke internal combustion engine comprising a cylinder block, a working cylinder, a working cylinder piston connected to the crankshaft, a connecting channel, an external combustion chamber, a combustion chamber valve, a regenerator, an exhaust manifold, an exhaust valve, an injector, a spark plug, an air blower, characterized in that the external combustion chamber and the exhaust part of the connecting channel are located in the regenerator, while the regenerator is installed on the exhaust manifold, while the valve of the combustion chamber is the exhaust an air compressor valve, wherein the external combustion chamber is separated from the working cylinder and connected to it directly by the connecting channel, while the external combustion chamber is located in the middle of the connecting channel, dividing it into the inlet and outlet parts, while the connecting channel is connected to the inlet part to the supercharger air, and the exhaust part is connected to the working cylinder, while the exhaust part of the connecting channel has internal helical grooves to ensure gas turbulence.
RU2019125068A 2019-08-07 2019-08-07 Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions) RU2715307C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125068A RU2715307C1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions)
PCT/AZ2020/000005 WO2021022342A1 (en) 2019-08-07 2020-06-19 Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125068A RU2715307C1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715307C1 true RU2715307C1 (en) 2020-02-26

Family

ID=69630971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125068A RU2715307C1 (en) 2019-08-07 2019-08-07 Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2715307C1 (en)
WO (1) WO2021022342A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746126A1 (en) * 1976-09-27 1980-07-07 Предприятие П/Я М-5536 I.c.engine
US4781155A (en) * 1986-03-17 1988-11-01 Bruecker Helmut G Regeneratively acting two-stroke internal combustion engine
RU2013629C1 (en) * 1992-08-14 1994-05-30 Евгений Борисович Пасхин Engine
US5499605A (en) * 1995-03-13 1996-03-19 Southwest Research Institute Regenerative internal combustion engine
US7004115B2 (en) * 1999-08-31 2006-02-28 Richard Patton Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and supercharger-based engine control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU746126A1 (en) * 1976-09-27 1980-07-07 Предприятие П/Я М-5536 I.c.engine
US4781155A (en) * 1986-03-17 1988-11-01 Bruecker Helmut G Regeneratively acting two-stroke internal combustion engine
RU2013629C1 (en) * 1992-08-14 1994-05-30 Евгений Борисович Пасхин Engine
US5499605A (en) * 1995-03-13 1996-03-19 Southwest Research Institute Regenerative internal combustion engine
US7004115B2 (en) * 1999-08-31 2006-02-28 Richard Patton Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and supercharger-based engine control

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021022342A1 (en) 2021-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6340004B1 (en) Internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
US6918358B2 (en) Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder
US4630447A (en) Regenerated internal combustion engine
US3805752A (en) Quenched combustion separated charge internal combustion engine
US8683984B2 (en) Thermocompression motor
US4284055A (en) Reciprocating piston internal combustion engine
US6340013B1 (en) Four-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head
US3842808A (en) Regenerative steam ignition internal combustion engine
US4706462A (en) Method for driving an engine
US6606970B2 (en) Adiabatic internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
US8006654B1 (en) High efficiency eight stroke internal combustion engine
US7004115B2 (en) Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and supercharger-based engine control
RU2715307C1 (en) Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions)
JP4286419B2 (en) Piston type internal combustion engine
CN104963784A (en) Stirling engine based on repeated piston heating
CN100507232C (en) Air preheating micro-free-piston engine for common use of intake pipe and exhaust pipe
CN107035517A (en) A kind of new work engine
US20180149079A1 (en) Spark-ignition engine with subsequent cylinders
RU2766518C2 (en) Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber
SK8609Y1 (en) Method of operation of the 2-stroke hybrid engine
WO1999030017A1 (en) Internal combustion engine
RU2721765C1 (en) Four-stroke diesel engine with external combustion chamber
RU2167315C2 (en) Thermodynamic cycle for internal combustion engine and device for executing the cycle
RU2002117040A (en) The method of operation of the internal combustion engine and device for its implementation
EP1528234B1 (en) Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder