RU2744395C1 - Устройство смесеобразования двухтактного двигателя - Google Patents
Устройство смесеобразования двухтактного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744395C1 RU2744395C1 RU2020122856A RU2020122856A RU2744395C1 RU 2744395 C1 RU2744395 C1 RU 2744395C1 RU 2020122856 A RU2020122856 A RU 2020122856A RU 2020122856 A RU2020122856 A RU 2020122856A RU 2744395 C1 RU2744395 C1 RU 2744395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- fuel
- volume
- cylinder
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
- F01P3/08—Cooling of piston exterior only, e.g. by jets
-
- 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
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
-
- 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
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
- F02B25/16—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke the charge flowing upward essentially along cylinder wall opposite the inlet ports
-
- 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
- F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
- F02B33/04—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with simple crankcase pumps, i.e. with the rear face of a non-stepped working piston acting as sole pumping member in co-operation with the crankcase
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/10—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel peculiar to scavenged two-stroke engines, e.g. injecting into crankcase-pump chamber
-
- 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
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к топливным системам двухтактных двигателей. Предложено устройство смесеобразования двухтактного двигателя, содержащее цилиндр 1 с впускными и выпускными окнами, поршень 2, соединенный с валом двигателя посредством механизма преобразования движения, впускные каналы 5, 6 для поступления воздуха в подпоршневое пространство и выхлопной патрубок 7 для удаления отработавших газов из двигателя. В цилиндровой части подпоршневого объема установлена топливная форсунка 8 таким образом, чтобы струя 9 топлива имела возможность попадать снизу на днище поршня 2 при любом его положении в пределах рабочего хода и имела способность снимать с него часть тепла для повышения гомогенизации смеси, при этом реализована возможность подготовки цикловой порции подачи топливно-воздушной смеси в пределах границ цилиндрового подрпоршневого объема, а продувка рабочего объема цилиндра осуществляется порцией чистого воздуха, заполняющей каналы 5 вне цилиндрового подпоршневого объема, за которой следует порция топливно-воздушной смеси, заполняющая цилиндровый подпоршневой объем. Предложенное устройство позволяет повысить надежность и качество процесса смесеобразования двухтактного двигателя без существенного усложнения конструкции, устранить потери топлива в выхлопную систему, повысить степень гомогенизации топливно-воздушной смеси и усилить ее охлаждающий эффект. Кроме того, за счет охлаждения днища поршня топливом в наиболее нагретой зоне (на стороне выхлопного окна) уменьшена вероятность прогара поршня при нарушении теплового баланса в двигателе, а более низкая температура огневой поверхности поршня благоприятно сказывается на эффективных параметрах рабочего процесса, в том числе на возможности работы при более высокой степени сжатия или на бензине с более низким октановым числом. 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно, к топливным системам двухтактных двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство смесеобразования двухтактного двигателя (В.М. Кондратов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов, P.P. Силлат, В.И. Абрамов, А.А. Строкин «Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания» Машиностроение, 1990 г, Стр.49, Рис. 2.19), в котором используются две раздельные фазы: одна - воздух для выпуска и вытеснения отработавших газов, другая - топливно-воздушная смесь для заполнения рабочего объема цилиндра. Топливно-воздушная смесь подается в продувочный канал из впускного канала, где после карбюратора установлен пластинчатый впускной клапан. Чистый воздух подводится непосредственно в полость картера через отдельный (второй) пластинчатый впускной клапан и вытесняется в рабочий объем цилиндра через боковые продувочные каналы (~80%). По каналу с топливом ~20%.
Недостатком этого варианта устройства является необходимость в установке двух клапанов, что снижает надежность системы в два раза, т.к. по опыту эксплуатации пластинчатые клапаны являются наиболее слабым звеном конструкции двухтактных двигателей. Кроме того, такая схема приводит к дополнительному повышению температуры огневой части поршня из-за отсутствия охлаждающего эффекта топливно-воздушной смеси в картерном объеме.
Известно устройство смесеобразования двухтактного двигателя (В.М. Кондратов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов, P.P. Силлат, В.И. Абрамов, А.А. Строкин «Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания» Машиностроение, 1990 г, Стр.50, Рис. 2.20), в котором также используются две раздельные фазы: одна - воздух, другая - топливно-воздушная смесь. С этой целью двухтактный двигатель выполнен по схеме с противоположно движущимися поршнями, лежащими на одной оси и имеющими различный рабочий объем. Цилиндр меньшего объема (вспомогательный) имеет продувочные окна только для топливно-воздушной смеси. В цилиндре большего объема (основном) размещены продувочные окна для чистого воздуха и выхлопное окно. В процессе продувки воздух, поступающий в основной цилиндр двигателя, вытесняет отработавшие газы, которые выходят в выхлопное окно, в то время как свежая смесь подается через окна вспомогательного цилиндра. Затем, после закрытия выпускного окна следует такт сжатия и в результате турбулентного перемешивания струй смеси и воздуха происходит разбавление рабочей смеси до стехиометрического состава.
Недостатком этого варианта устройства является избыточная сложность и многодетальность двигателя с двумя механизмами преобразования движения и устройством синхронизации вращения валов. Кроме того, такой вариант дает пониженную литровую мощность по сравнению с этим же показателем для форсированных двухтактных двигателей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является первый вариант известного устройства (В.М. Кондрашов, Ю.С. Григорьев, В.В. Тупов, P.P. Силлат, В.И. Абрамов, А.А. Строкин «Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания» Машиностроение, 1990 г, Стр.49, Рис. 2.19), в котором проявляется недостаточная надежность двигателя и отсутствует охлаждающий эффект топливно-воздушной смеси в картерном объеме.
Задачей изобретения является повышение надежности и качества процесса смесеобразования двухтактного двигателя без существенного усложнения конструкции и реализация возможности усиления охлаждающего эффекта топливно-воздушной смеси.
Задача изобретения решается тем, что воздух, участвующий в продувке и сгорании разделен на две порции - чистый воздух, заполняющий подпоршневой объем в каналах вне цилиндрового подпоршневого объема, и топливно-воздушная смесь, заполняющая цилиндровый подпоршневой объем. С этой целью применен инжекторный впрыск топлива через форсунку, установленную в подпоршневом цилиндровом объеме, струя топлива от которой направлена снизу на днище поршня.
Технический результат характеризуется следующими существенными признаками:
Предложено устройство смесеобразования двухтактного двигателя, содержащее цилиндр с впускными и выпускными окнами, поршень, соединенный с валом двигателя посредством механизма преобразования движения, впускные каналы, для поступления воздуха в подпоршневое пространство и выхлопной патрубок для удаления отработавших газов из двигателя. С целью разделения продувочного потока на порцию чистого воздуха и порцию топливно-воздушной смеси, а также с целью улучшения параметров рабочего процесса двигателя, в цилиндровой части подпоршневого объема установлена топливная форсунка таким образом, чтобы струя топлива имела возможность попадать снизу на днище поршня при любом его положении в пределах рабочего хода, и имела способность снимать с него часть тепла для повышения гомогенизации смеси, при этом реализована возможность подготовки цикловой порции подачи топливно-воздушной смеси в пределах границ цилиндрового подрпоршневого объема.
На Фиг. 1 показана схема двигателя в бесшатунном исполнении и момент работы устройства смесеобразования при положении поршня в ВМТ.
На Фиг. 2 показана схема двигателя в бесшатунном исполнении и момент работы устройства смесеобразования при положении поршня в НМТ.
На Фиг. 3 показана схема двигателя в бесшатунном исполнении и момент работы устройства смесеобразования при положении поршня в такте сжатия на участке, когда продувочные окна цилиндра уже закрыты, а выхлопное окно еще открыто.
Устройство смесеобразования двухтактного двигателя включает (Фиг. 1, 2, 3): Цилиндр (1) с продувочными и выхлопным окнами и камерой сгорания со свечой, поршень (2), шток (3), который может быть выполнен в виде шатуна КШМ, корпус картера (4), продувочный канал (5), впускной патрубок (6), выхлопной патрубок (7), форсунку (8), установленную со стороны расположения выхлопного патрубка (7), струю топлива (9) и впускной пластинчатый клапан (10).
Устройство смесеобразования двухтактного двигателя работает следующим образом (Фиг. 1, 2, 3):
Работа устройства описана на примере бесшатунного двухтактного двигателя, в котором подпоршневые объемы отделены от картера герметичной стенкой. Устройство работоспособно и в обычном двухтактном двигателе с КШМ без разделяющей герметичной стенки, однако в бесшатунном варианте с разделяющей стенкой реализуются лучшие результаты.
За исходное принято состояние подхода поршня (2) к ВМТ, показанное на Фиг. 1. При этом форсунка (8) подает струю топлива (9), которая попадая на днище поршня (2) растекается по нему, отнимая часть тепла, и смешивается с воздухом, ускоренно испаряясь за счет принятого тепла и образуя смесь с высоким уровнем гомогенизации. В цилиндровом подпоршневом объеме этот процесс происходит непрерывно независимо от положения поршня на участках рабочего хода. На Фиг. 1 при подходе поршня к ВМТ практически весь цилиндровый подпоршневой объем оказывается заполненным подготовленной топливно-воздушной смесью. В то же время, в продувочные каналы (5), составляющие подпоршневой объем вне цилиндра (1), заканчивается поступление чистого воздуха через впусконой пластинчатый клапан (10) и впускной патрубок (6). Далее в такте расширения после ВМТ поршень (2) движется в сторону НМТ, сжимая в подпоршневых объемах разделенные порции воздуха и топливно-воздушной смеси и после открытия продувочных окон, когда давление в каналах (5) станет больше остаточного давления газов, покидающих цилиндр через выхлопное окно и патрубок (7), в рабочий объем цилиндра устремляется порция чистого воздуха и начинает вытеснять оставшиеся газы. За чистым воздухом следует топливно-воздушная смесь, которая заполняет рабочий объем цилиндра за воздушной завесой, оттесняя ее к выхлопному окну. Этот процесс наиболее интенсивно происходит до прихода поршня (2) в НМТ, как показано на Фиг. 2, и далее продолжается после НМТ до закрытия впускных окон. При этом во внутреннем объеме поршня (2) остается невытесняемая часть топливно-воздушной смеси, которая потом участвует в подготовке следующей порции подачи.
Сразу после закрытия впускных окон (Фиг. 3) в каналах (5) и в подпоршневых объемах в целом быстро нарастает разряжение, открываются впускные пластинчатые клапаны (10) и воздух через впускной патрубок (6) начинает поступать в каналы (5), вытесняя остатки топливно-воздушной смеси в цилиндровый подпоршневой объем, где он смешивается с отраженным от днища поршня (2) распыленным топливом и с топливом, оставшимся от предыдущей подачи. Процесс смешения продолжается непрерывно в течение двух тактов и граница между чистым воздухом и смесью в зависимости от режима и количества подаваемого форсункой (8) топлива изменяется смещаясь вверх или вниз по сечению гильзы цилиндра (1). И только после открытия продувочных окон граница раздела с большой скоростью начинает двигаться за порцией воздуха по каналам (5) и далее в рабочий объем цилиндра (1).
Объемы продувочных каналов (5) подбираются так, чтобы на максимальном режиме работы двигателя после вытеснения отработавших газов в момент закрытия выпускного окна в рабочем объеме цилиндра (1) оставалось немного чистого продувочного воздуха, что минимизирует вероятность потерь топлива. Максимальная экономичность рабочего процесса при прочих равных условиях будет зависеть от этого фактора и от качества очистки продувочных каналов (5) от остатков топливно-воздушной смеси предыдущей подачи в период всасывания чистого воздуха в цилиндровый подпоршневой объем. Для этого продувочные каналы (5) должны оптимально профилироваться.
Предложенное устройство позволило повысить надежность и качество процесса смесеобразования двухтактного двигателя без существенного усложнения конструкции, устранить потери топлива в выхлопную систему, повысить степень гомогенизации топливно-воздушной смеси и усилить ее охлаждающий эффект.
Кроме того, за счет жидкостного охлаждения днища поршня в наиболее нагретой зоне (на стороне выхлопного окна) уменьшена вероятность прогара поршня при нарушении теплового баланса двигателя, а более низкая температура огневой поверхности поршня благоприятно сказывается на эффективных параметрах рабочего процесса, в том числе на возможности работы при более высокой степени сжатия или на бензине с более низким октановым числом.
Claims (1)
- Устройство смесеобразования двухтактного двигателя, содержащее цилиндр с впускными и выпускными окнами, поршень, соединенный с валом двигателя посредством механизма преобразования движения, впускные каналы для поступления воздуха в подпоршневое пространство и выхлопной патрубок для удаления отработавших газов из двигателя, отличающееся тем, что в цилиндровой части подпоршневого объема установлена топливная форсунка таким образом, чтобы струя топлива имела возможность попадать снизу на днище поршня при любом его положении в пределах рабочего хода и имела способность снимать с него часть тепла для повышения гомогенизации смеси, при этом реализована возможность подготовки цикловой порции подачи топливно-воздушной смеси в пределах границ цилиндрового подпоршневого объема, а продувка рабочего объема цилиндра осуществляется порцией чистого воздуха, заполняющей каналы вне цилиндрового подпоршневого объема, за которой следует порция топливно-воздушной смеси, заполняющая цилиндровый подпоршневой объем.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122856A RU2744395C1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Устройство смесеобразования двухтактного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122856A RU2744395C1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Устройство смесеобразования двухтактного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744395C1 true RU2744395C1 (ru) | 2021-03-09 |
Family
ID=74857540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020122856A RU2744395C1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Устройство смесеобразования двухтактного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744395C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1300166A1 (ru) * | 1978-07-31 | 1987-03-30 | Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР | Двухтактный двигатель внутреннего сгорани |
JPH0979116A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 2サイクルエンジン |
RU2188959C2 (ru) * | 1999-12-06 | 2002-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский завод путевых машин и гидроприводов" | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
RU2316658C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2008-02-10 | Владимир Степанович Григорчук | Дизельный двигатель |
US9546632B2 (en) * | 2013-12-26 | 2017-01-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Two-stroke engine with fuel injection |
WO2017039464A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Gaj-Jabłoński Wojclech | Hydrogen engine and the way of hydrogen fuel production for its power supply |
-
2020
- 2020-07-10 RU RU2020122856A patent/RU2744395C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1300166A1 (ru) * | 1978-07-31 | 1987-03-30 | Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР | Двухтактный двигатель внутреннего сгорани |
JPH0979116A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-25 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 2サイクルエンジン |
RU2188959C2 (ru) * | 1999-12-06 | 2002-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский завод путевых машин и гидроприводов" | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
RU2316658C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2008-02-10 | Владимир Степанович Григорчук | Дизельный двигатель |
US9546632B2 (en) * | 2013-12-26 | 2017-01-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Two-stroke engine with fuel injection |
WO2017039464A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Gaj-Jabłoński Wojclech | Hydrogen engine and the way of hydrogen fuel production for its power supply |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1819912B1 (en) | Reciprocating machine | |
US7341040B1 (en) | Supercharged two-cycle engines employing novel single element reciprocating shuttle inlet valve mechanisms and with a variable compression ratio | |
AU685683B2 (en) | A dual piston internal combustion engine | |
CN101548082A (zh) | 双活塞循环发动机 | |
US4491096A (en) | Two-stroke cycle engine | |
TW201730429A (zh) | 壓縮點火引擎之改良系統及方法 | |
US3955544A (en) | Internal combustion engine | |
RU2744395C1 (ru) | Устройство смесеобразования двухтактного двигателя | |
RU2316658C1 (ru) | Дизельный двигатель | |
EP1546521B1 (en) | Improvements in or relating to reciprocating piston engines | |
GB2024932A (en) | Two-stroke cycle internal combustionengine | |
US3968777A (en) | Internal combustion engine | |
US3938481A (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
RU2263802C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
CN209742989U (zh) | 二冲程内燃机 | |
RU2449138C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU2044138C1 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания | |
JP3187650B2 (ja) | 2ストロークサイクルエンジン | |
RU2818438C1 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с дополнительным поршнем | |
US10690043B2 (en) | Two-stroke engine and components thereof | |
KR20010022570A (ko) | 내연 기관 | |
RU2008461C1 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2229029C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU2283435C2 (ru) | Автомобильный реактивный двигатель | |
RU2073100C1 (ru) | Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный двигатель внутреннего сгорания для осуществления способа |