RU2767262C1 - Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder - Google Patents

Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder Download PDF

Info

Publication number
RU2767262C1
RU2767262C1 RU2020130588A RU2020130588A RU2767262C1 RU 2767262 C1 RU2767262 C1 RU 2767262C1 RU 2020130588 A RU2020130588 A RU 2020130588A RU 2020130588 A RU2020130588 A RU 2020130588A RU 2767262 C1 RU2767262 C1 RU 2767262C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
connecting rod
working
auxiliary cylinder
piston
working cylinders
Prior art date
Application number
RU2020130588A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Грищенко
Владимир Викторович Илларионов
Алексей Владимирович Илларионов
Светлана Михайловна Санникова
Михаил Владимирович Басарев
Владимир Николаевич Лакей
Анастасия Игоревна Расторгуева
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020130588A priority Critical patent/RU2767262C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767262C1 publication Critical patent/RU2767262C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/06Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • F02B33/22Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping cylinder situated at side of working cylinder, e.g. the cylinders being parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/01Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being mechanical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of engine building, in particular to two-stroke internal combustion engines (ICE). The internal combustion engine consists of two working cylinders (1.1, 1.2) with pistons (2.1, 2.2), an auxiliary cylinder (3) with a piston (4) installed between the working cylinders (1.1, 1.2), and a crankshaft (5) with connecting rod journals of the working (1.1, 1.2) and auxiliary (3) cylinders. The working pistons (2.1, 2.2) are installed at the same level, and the connecting rod journal of the crankshaft (5) of the slave cylinder (3) is offset by 180° relative to the connecting rod journal of the working cylinders (1.1, 1.2). The auxiliary cylinder (3) is additionally equipped with an inlet valve (6) and bypass channels (10.1, 10.2) made in the cylinder head (9) with closing adjustable valves (7.1, 7.2) on the side of the working cylinders (1.1, 1.2). The mass of the connecting rod-piston group of the auxiliary cylinder (3) corresponds to the sum of the masses of the connecting rod-piston groups of the first and second working cylinders (1.1, 1.2) mac = mwc1 + mwc2, where mac is the mass of the connecting rod-piston group of the auxiliary cylinder; mwc1, mwc2 are the masses of the connecting rod-piston groups of the first and second working cylinders, respectively.
EFFECT: increasing engine efficiency.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to the field of engine building, in particular to two-stroke internal combustion engines (ICE).

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере два спаренных цилиндра с размещенными в них шатунно-поршневыми деталями, в котором осуществляются четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп, отличающийся тем, что в первом цилиндре происходят такты всасывание-сжатие чистого воздуха, а в другом цилиндре - рабочий ход-выхлоп; последовательность тактов цикла чередуется по обоим цилиндрам, т.е. одновременно совершаются спаренные такты: всасывание-расширение газов (рабочий ход) и сжатие воздуха-выхлопа; при этом сгорание топлива осуществляется в отдельной камере сгорания, заполненной сжатым воздухом и охваченной другой камерой с запасом сжатого воздуха, который имеет возможность перетекать в камеру сгорания, а затем во второй цилиндр; при этом поданное топливо может сгорать в камере сгорания как по циклу Отто, так и по циклу Дизеля, совершая полный рабочий цикл за один оборот коленчатого вала (см. патент РФ №2167315, МКП F02B, опубл. 2001.05.20).An internal combustion engine is known, containing at least two twin cylinders with connecting rod-piston parts placed in them, in which four cycles are carried out: suction, compression, power stroke and exhaust, characterized in that suction-compression cycles of clean air occur in the first cylinder , and in the other cylinder - the working stroke-exhaust; the sequence of cycle cycles alternates on both cylinders, i.e. at the same time, paired cycles are performed: suction-expansion of gases (working stroke) and compression of air-exhaust; while the combustion of fuel is carried out in a separate combustion chamber filled with compressed air and covered by another chamber with a supply of compressed air, which has the ability to flow into the combustion chamber, and then into the second cylinder; at the same time, the supplied fuel can burn in the combustion chamber both according to the Otto cycle and according to the Diesel cycle, performing a full working cycle in one revolution of the crankshaft (see RF patent No. 2167315, MCP F02B, publ. 2001.05.20).

Недостатком данного двигателя является низкий коэффициент полезного действия (к.п.д.) и мощность из-за потерь энергии в цилиндрах при такте рабочего хода, а также низкая надежность вследствие неуравновешенной работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ).The disadvantage of this engine is the low efficiency (efficiency) and power due to energy losses in the cylinders during the power stroke, as well as low reliability due to unbalanced operation of the crank mechanism (KShM).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий два рабочих цилиндра с поршнями, вспомогательный цилиндр с поршнем, установленный между рабочими цилиндрами, и коленчатый вал с шатунными шейками рабочих и вспомогательного цилиндров, причем рабочие поршни установлены на одном уровне, но с тактами работ с разницей в один оборот и где протекают циклы работ двигателя: впуск, сжатие, сгорание топлива и расширение, вспомогательный цилиндр дополнительно снабжен перепускными каналами, выполненными в головке цилиндров с закрывающимися клапанами со стороны рабочих цилиндров (см. патент РФ №2299999, МКП F02B 41/06, опубл. 2007.05.27).The closest to the claimed technical solution is an internal combustion engine containing two working cylinders with pistons, an auxiliary cylinder with a piston installed between the working cylinders, and a crankshaft with connecting rod journals of the working and auxiliary cylinders, and the working pistons are installed at the same level, but with cycles work with a difference of one revolution and where the engine cycles take place: intake, compression, fuel combustion and expansion, the auxiliary cylinder is additionally equipped with bypass channels made in the cylinder head with closing valves from the side of the working cylinders (see RF patent No. 2299999, MCP F02B 41/06, published 2007.05.27).

Недостатком данного двигателя является низкий к.п.д., обусловленный четырехтактным циклом работы и неуравновешенной работой кривошипно-шатунного механизма.The disadvantage of this engine is the low efficiency due to the four-stroke cycle and the unbalanced operation of the crank mechanism.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента полезного действия ДВС за счет перехода на двухтактный режим работы, при котором за один оборот коленчатого вала происходит такт рабочего хода в каждом из рабочих цилиндров и за счет обеспечения уравновешенной работы кривошипно-шатунного механизма двигателя.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine due to the transition to a two-stroke mode of operation, in which one revolution of the crankshaft occurs a stroke in each of the working cylinders and by ensuring a balanced operation of the crank mechanism of the engine.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем два рабочих цилиндра с поршнями, вспомогательный цилиндр с поршнем, установленный между рабочими цилиндрами, и коленчатый вал с шатунными шейками рабочих и вспомогательного цилиндров, причем рабочие поршни установлены на одном уровне, а шатунная шейка коленчатого вала вспомогательного цилиндра смещена на 180° относительно шатунных шеек рабочих цилиндров, вспомогательный цилиндр дополнительно снабжен впускным клапаном и перепускными каналами, выполненными в головке цилиндров с закрывающимися регулируемыми клапанами со стороны рабочих цилиндров, согласно изобретению, дополнительно масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра соответствует сумме масс шатунно-поршневых групп первого и второго рабочих цилиндров:This technical result is achieved by the fact that in a known internal combustion engine containing two working cylinders with pistons, an auxiliary cylinder with a piston installed between the working cylinders, and a crankshaft with connecting rod journals of the working and auxiliary cylinders, the working pistons are installed at the same level, and the connecting rod journal of the crankshaft of the auxiliary cylinder is displaced by 180° relative to the connecting rod journals of the working cylinders, the auxiliary cylinder is additionally equipped with an inlet valve and bypass channels made in the cylinder head with closing adjustable valves from the side of the working cylinders, according to the invention, additionally the mass of the connecting rod and piston group of the auxiliary cylinder corresponds to the sum of the masses of the connecting rod and piston groups of the first and second working cylinders:

mвц=mрц1+mрц2,m vts \ u003d m rc1 + m rc2 ,

где mвц - масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра; mрц1, mрц2 - масса шатунно-поршневой группы первого и второго рабочих цилиндров соответственно.where m vts - the mass of the connecting rod-piston group of the auxiliary cylinder; m rc1 , m rc2 - the mass of the connecting rod and piston group of the first and second working cylinders, respectively.

Сущность изобретения заключается в том, что масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра соответствует сумме масс шатунно-поршневых групп первого и второго рабочих цилиндров:The essence of the invention lies in the fact that the mass of the connecting rod and piston group of the auxiliary cylinder corresponds to the sum of the masses of the connecting rod and piston groups of the first and second working cylinders:

mвц=mрц1+mрц2,m vts \ u003d m rc1 + m rc2 ,

где mвц - масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра; mрц1, mрц2 - масса шатунно-поршневой группы первого и второго рабочих цилиндров соответственно.where m vts - the mass of the connecting rod-piston group of the auxiliary cylinder; m rc1 , m rc2 - the mass of the connecting rod and piston group of the first and second working cylinders, respectively.

Известно [см., например, Свистула, А.Е. Двигатели внутреннего сгорания: учебное пособие / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. - 81 с - С. 24], что рабочий процесс как 4-тактных, так и 2-тактных двигателей состоит из четырех элементов - газообмена, сжатия, сгорания и расширения. Все эти элементы рабочего процесса в четырехтактных двигателях осуществляются за четыре хода поршня. В двухтактном двигателе все четыре элемента рабочего процесса осуществляются за два хода поршня. Сравнение рабочих циклов четырех- и двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частотах вращения равномерность крутящего момента и мощность двухтактного двигателя значительно больше, увеличивается приблизительно в 1,5-1,7 раза.It is known [see, for example, Svistula, A.E. Internal combustion engines: textbook / Alt. state tech. un-t im. I.I. Polzunov. - Barnaul: AltGTU Publishing House, 2009. - 81 s - S. 24], that the working process of both 4-stroke and 2-stroke engines consists of four elements - gas exchange, compression, combustion and expansion. All these elements of the working process in four-stroke engines are carried out in four piston strokes. In a two-stroke engine, all four elements of the working process are carried out in two piston strokes. A comparison of the operating cycles of four- and two-stroke engines shows that with the same cylinder sizes and rotational speeds, the uniformity of torque and the power of a two-stroke engine are much greater, increasing by approximately 1.5-1.7 times.

В известном двигателе (прототипе (см., например, см. патент РФ №2299999, МКП F02B, опубл. 2007.05.27)) рабочий процесс осуществляется за четыре такта за два оборота коленчатого вала двигателя, при этом рабочий ход происходит в рабочих цилиндрах поочередно через 360° поворота коленчатого вала, что приводит к механическим потерям и уменьшению коэффициента полезного действия и мощности ДВС.In a known engine (prototype (see, for example, see RF patent No. 2299999, MCP F02B, publ. 2007.05.27)) the working process is carried out in four cycles per two revolutions of the engine crankshaft, while the working stroke occurs in the working cylinders in turn through 360 ° rotation of the crankshaft, which leads to mechanical losses and a decrease in the efficiency and power of the internal combustion engine.

Согласно изобретению, рабочий процесс двигателя осуществляется за два такта и один оборот коленчатого вала (360°), при этом такт рабочего хода происходит одновременно в двух рабочих цилиндрах следующим образом.According to the invention, the working process of the engine is carried out in two strokes and one revolution of the crankshaft (360°), while the stroke of the stroke occurs simultaneously in two working cylinders as follows.

Первый такт. Поршень вспомогательного цилиндра движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) при повороте коленчатого вала двигателя на 180°. За счет создания разряжения в цилиндре открывается впускной клапан и происходит всасывание рабочего тела в вспомогательный цилиндр. При этом, поршни рабочих цилиндров движутся одновременно от НМТ к ВМТ, регулируемые клапаны закрыты. В рабочих цилиндрах осуществляется сжатие рабочего тела, в конце которого начинается процесс его сгорания (после впрыска дизельного топлива через форсунки или подачи искры на свечи зажигания).First beat. The auxiliary cylinder piston moves from top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC) when the engine crankshaft is rotated 180°. By creating a vacuum in the cylinder, the inlet valve opens and the working fluid is sucked into the auxiliary cylinder. At the same time, the pistons of the working cylinders move simultaneously from BDC to TDC, the adjustable valves are closed. In the working cylinders, the working fluid is compressed, at the end of which the process of its combustion begins (after injection of diesel fuel through nozzles or sparking on spark plugs).

Второй такт. В рабочих цилиндрах, после сгорания рабочего тела, поршни под действием высокого давления движутся от ВМТ к НМТ, поворачивая коленчатый вал двигателя на 180°. Осуществляется рабочий ход одновременно в двух цилиндрах. При достижении верхними кромками поршней выпускных окон через них из рабочих цилиндров начинает осуществляться выпуск отработавших газов. Одновременно, в вспомогательном цилиндре поршень двигается от НМТ к ВМТ и сжимает рабочее тело. В момент, когда давление сжатия превысит усилие пружин регулируемых клапанов, они открываются. Сжатое рабочее тело из вспомогательного цилиндра по каналам начинает поступать в рабочие цилиндры, обеспечивая более качественное их наполнение и смесеобразование, и, дополнительно, вытесняя отработавшие газы, улучшает продувку рабочих цилиндров. При соответствии массы шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра сумме масс шатунно-поршневых групп первого и второго рабочих цилиндров обеспечивается уравновешенная работа кривошипно-шатунного механизма двигателя. Этим достигается указанный в изобретении технический результат.Second beat. In the working cylinders, after the combustion of the working fluid, the pistons under the action of high pressure move from TDC to BDC, turning the engine crankshaft by 180 °. The working stroke is carried out simultaneously in two cylinders. When the upper edges of the pistons reach the exhaust ports through them, exhaust gases begin to be released from the working cylinders. At the same time, in the auxiliary cylinder, the piston moves from BDC to TDC and compresses the working fluid. At the moment when the compression pressure exceeds the force of the springs of the adjustable valves, they open. The compressed working fluid from the auxiliary cylinder through the channels begins to flow into the working cylinders, providing better filling and mixture formation, and, additionally, displacing the exhaust gases, improves the purge of the working cylinders. When the mass of the connecting rod and piston group of the auxiliary cylinder corresponds to the sum of the masses of the connecting rod and piston groups of the first and second working cylinders, balanced operation of the crank mechanism of the engine is ensured. This achieves the technical result specified in the invention.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания со вспомогательным цилиндром представлен на фигуре 1а, б, где показаны: 1.1, 1.2 - рабочий цилиндр; 2.1, 2.2 - поршень рабочего цилиндра; 3 - вспомогательный цилиндр; 4 - поршень вспомогательного цилиндра; 5 - коленчатый вал двигателя; 6 - впускной клапан; 7.1, 7.2 - регулируемый клапан; 8.1, 8.2 - пружина регулируемого клапана; 9 - головка блока; 10.1, 10.2 - канал; 11.1, 11.2 - выпускное окно, 12.1, 12.2 - свечи зажигания.A two-stroke internal combustion engine with an auxiliary cylinder is shown in figure 1a, b, which shows: 1.1, 1.2 - working cylinder; 2.1, 2.2 - piston of the working cylinder; 3 - auxiliary cylinder; 4 - auxiliary cylinder piston; 5 - engine crankshaft; 6 - inlet valve; 7.1, 7.2 - adjustable valve; 8.1, 8.2 - adjustable valve spring; 9 - block head; 10.1, 10.2 - channel; 11.1, 11.2 - outlet window, 12.1, 12.2 - spark plugs.

Рабочий цилиндр 1.1, 1.2 с поршнями 2.1, 2.2 предназначен для осуществления термодинамического цикла - впуска рабочего тела, его сжатия, воспламенения и сгорания, выпуска отработавших газов.The working cylinder 1.1, 1.2 with pistons 2.1, 2.2 is designed to carry out the thermodynamic cycle - the inlet of the working fluid, its compression, ignition and combustion, exhaust gases.

Вспомогательный цилиндр 3 с поршнем 4 предназначены для впуска и сжатия рабочего тела и его подачи в рабочие цилиндры 1.1 и 1.2 по каналам 10.1, 10.2 через регулируемые клапаны 7.1. 7.2.Auxiliary cylinder 3 with piston 4 is designed for intake and compression of the working fluid and its supply to the working cylinders 1.1 and 1.2 through channels 10.1, 10.2 through adjustable valves 7.1. 7.2.

Назначение коленчатого вала двигателя 5, головки блока 9 ясны из их названий.The purpose of the crankshaft of the engine 5, block heads 9 is clear from their names.

Рабочий цилиндр 1.1, 1.2 с поршнями 2.1, 2.2, вспомогательный цилиндр 3 с поршнем 4, коленчатый вал двигателя 5, головка блока 9 могут быть выполнены в виде типовых технических устройств (см., например, [Анисимов Г.М., Кочнев А.М. Лесотранспортные машины: Учебное пособие / Под ред. Г.М. Анисимова. - СПб.: Издательство «Лань», 2009. - 448 с.])The working cylinder 1.1, 1.2 with pistons 2.1, 2.2, auxiliary cylinder 3 with piston 4, engine crankshaft 5, block head 9 can be made in the form of typical technical devices (see, for example, [Anisimov G.M., Kochnev A. M. Timber transport machines: Textbook / Under the editorship of G. M. Anisimov. - St. Petersburg: Publishing house "Lan", 2009. - 448 p.])

Впускной клапан 6 предназначен для впуска рабочего тела из канала впуска двигателя в вспомогательный цилиндр 3 при движении поршня вспомогательного цилиндра 4 от ВМТ к НМТ. В качестве такого клапана может быть использован, например, всасывающий клапан (см., например, [Полина И.Н., Ефимова С.Г., Корычев Н.А. Теплотехника. Техническая термодинамика: учебное пособие; Сыкт. лесн. ин-т. - Сыктывкар: СЛИ, 2012. - 188 с. - С.98]).The inlet valve 6 is designed to inlet the working fluid from the engine inlet channel into the auxiliary cylinder 3 when the piston of the auxiliary cylinder 4 moves from TDC to BDC. As such a valve, for example, a suction valve can be used (see, for example, [Polina I.N., Efimova S.G., Korychev N.A. Heat engineering. Technical thermodynamics: a textbook; Sykt. forest. in- v. - Syktyvkar: SLI, 2012. - 188 p. - p. 98]).

Регулируемые клапаны 7.1. 7.2 предназначены для впуска сжатого рабочего тела из вспомогательного цилиндра 3 в рабочие цилиндры 1.1 и 1.2 по каналам 10.1,10.2 и обеспечения оптимального их наполнения. В качестве таких клапанов может быть использован, например, перепускной клапан (см., например, [Гейер В.Г, Дулин B.C., Борушенский А.Г., Зарян Л.Н. Гидравлика и гидропривод. - М.: Недра, 1987. - 295 с.]).Adjustable valves 7.1. 7.2 are designed to let the compressed working fluid from the auxiliary cylinder 3 into the working cylinders 1.1 and 1.2 through channels 10.1,10.2 and ensure their optimal filling. As such valves, for example, a bypass valve can be used (see, for example, [Geyer V.G., Dulin BC, Borushensky A.G., Zaryan L.N. Hydraulics and hydraulic drive. - M .: Nedra, 1987. - 295 p.]).

При работе двигателя рабочий процесс осуществляется за два такта и один оборот коленчатого вала 5 (360°), при этом такт рабочего хода происходит одновременно в двух рабочих цилиндрах 1.1, 1.2 следующим образом.When the engine is running, the working process is carried out in two strokes and one revolution of the crankshaft 5 (360 °), while the stroke of the stroke occurs simultaneously in two working cylinders 1.1, 1.2 as follows.

Первый такт (Фигура 1а). Поршень 4 вспомогательного цилиндра 3 движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) при повороте коленчатого вала двигателя 5 на 180°. За счет создания разряжения в цилиндре 3 открывается впускной клапан 6 и происходит всасывание рабочего тела в вспомогательный цилиндр 3. При этом, поршни 2.1, 2.2 рабочих цилиндров 1.1, 1.2 движутся одновременно от НМТ к ВМТ, регулируемые клапаны 7.1, 7.2 закрыты. В рабочих цилиндрах 1.1,1.2 осуществляется сжатие рабочего тела, в конце которого начинается процесс его сгорания (после впрыска дизельного топлива через форсунки или подачи искры на свечи зажигания 12.1, 12.2).The first cycle (Figure 1a). The piston 4 of the auxiliary cylinder 3 moves from top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC) when the engine crankshaft 5 is rotated 180°. By creating a vacuum in cylinder 3, the inlet valve 6 opens and the working fluid is sucked into the auxiliary cylinder 3. At the same time, the pistons 2.1, 2.2 of the working cylinders 1.1, 1.2 move simultaneously from BDC to TDC, adjustable valves 7.1, 7.2 are closed. In the working cylinders 1.1,1.2, the working fluid is compressed, at the end of which the process of its combustion begins (after injection of diesel fuel through nozzles or sparking on spark plugs 12.1, 12.2).

Второй такт (Фигура 1б). В рабочих цилиндрах 1.1, 1.2, после сгорания рабочего тела, поршни 2.1, 2.2 под действием высокого давления движутся от ВМТ к НМТ, поворачивая коленчатый вал двигателя 5 на 180°. Осуществляется рабочий ход одновременно в двух цилиндрах 1.1 и 1.2. При достижении верхними кромками поршней 2.1, 2.2 выпускных окон 11.1, 11.2 через них из рабочих цилиндров 1.1,1.2 начинает осуществляться выпуск отработавших газов. Одновременно, в вспомогательном цилиндре 3 поршень 4 двигается от НМТ к ВМТ и сжимает рабочее тело. В момент, когда давление сжатия превысит усилие пружин 8.1, 8.2 регулируемых клапанов 7.1, 7.2, они открываются. Сжатое рабочее тело из вспомогательного цилиндра 3 по каналам 10.1, 10.2 начинает поступать в рабочие цилиндры 1.1, 1.2, обеспечивая более качественное их наполнение и смесеобразование, и, дополнительно, вытесняя отработавшие газы, улучшает продувку рабочих цилиндров 1.1, 1.2. При соответствии массы шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра 3 сумме масс шатунно-поршневых групп рабочих цилиндров 1.1 и 1.2 обеспечивается уравновешенная работа кривошипно-шатунного механизма двигателя.The second cycle (Figure 1b). In the working cylinders 1.1, 1.2, after the combustion of the working fluid, the pistons 2.1, 2.2 under the action of high pressure move from TDC to BDC, turning the crankshaft of the engine 5 by 180°. The working stroke is carried out simultaneously in two cylinders 1.1 and 1.2. When the upper edges of the pistons 2.1, 2.2 reach the exhaust ports 11.1, 11.2 through them from the working cylinders 1.1,1.2, exhaust gases begin to be released. At the same time, in the auxiliary cylinder 3, the piston 4 moves from BDC to TDC and compresses the working fluid. At the moment when the compression pressure exceeds the force of the springs 8.1, 8.2 of the adjustable valves 7.1, 7.2, they open. The compressed working fluid from the auxiliary cylinder 3 through channels 10.1, 10.2 begins to flow into the working cylinders 1.1, 1.2, providing better filling and mixture formation, and, additionally, by displacing the exhaust gases, improves the purge of the working cylinders 1.1, 1.2. If the mass of the connecting rod and piston group of the auxiliary cylinder 3 corresponds to the sum of the masses of the connecting rod and piston groups of the working cylinders 1.1 and 1.2, the balanced operation of the crank mechanism of the engine is ensured.

Таким образом, предлагаемый двигатель позволяет за один оборот коленчатого вала осуществить такт рабочего хода в каждом из рабочих цилиндров, при этом обеспечить более качественное их наполнение, смесеобразование, вытеснение отработавших газов, снизить рабочие обороты коленчатого вала двигателя, и тем самым уменьшить механические потери, обеспечить уравновешенную работу кривошипно-шатунного механизма двигателя и повысить к.п.д. двухтактных ДВС.Thus, the proposed engine allows for one revolution of the crankshaft to carry out the cycle of the working stroke in each of the working cylinders, while ensuring better filling, carburetion, expulsion of exhaust gases, reducing the operating speed of the engine crankshaft, and thereby reducing mechanical losses, providing balanced operation of the crank mechanism of the engine and increase efficiency. two-stroke internal combustion engines.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые устройства.The proposed technical solution is practically applicable, since standard devices can be used for its implementation.

Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить к.п.д. и мощность двухтактных двигателей внутреннего сгорания на 10…15%, а также обеспечить работу кривошипно-шатунного механизма (КШМ) таких двигателей в условиях смазки - с использованием масляной ванны в картере ДВС, что дополнительно приведет к повышению надежности КШМ и двигателей в целом, а также позволит осуществить работу двухтактных ДВС на различных видах топлива (бензине, газе и дизельном топливе). Благодаря улучшенной продувке цилиндра и более качественному наполнению его горючей смесью улучшаются экономические и экологических характеристики двигателя. При этом достигается экономия топлива до 15%, снижение СО и СН до 20% и увеличение ресурса двигателя на 10…12%.The proposed technical solution allows to increase the efficiency. and power of two-stroke internal combustion engines by 10 ... 15%, as well as to ensure the operation of the crank mechanism (CCM) of such engines under lubrication conditions - using an oil bath in the crankcase of the internal combustion engine, which will additionally lead to an increase in the reliability of the crankshaft and engines in general, and It will also allow the operation of two-stroke internal combustion engines on various types of fuel (gasoline, gas and diesel fuel). Thanks to improved cylinder scavenging and better filling with a combustible mixture, the economic and environmental characteristics of the engine are improved. This achieves fuel savings of up to 15%, a reduction in CO and CH up to 20% and an increase in engine life by 10 ... 12%.

Claims (3)

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий два рабочих цилиндра с поршнями, вспомогательный цилиндр с поршнем, установленный между рабочими цилиндрами, и коленчатый вал с шатунными шейками рабочих и вспомогательного цилиндров, причем рабочие поршни установлены на одном уровне, а шатунная шейка коленчатого вала вспомогательного цилиндра смещена на 180° относительно шатунных шеек рабочих цилиндров, вспомогательный цилиндр дополнительно снабжен впускным клапаном и перепускными каналами, выполненными в головке цилиндров с закрывающимися регулируемыми клапанами со стороны рабочих цилиндров, отличающийся тем, что масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра соответствует сумме масс шатунно-поршневых групп первого и второго рабочих цилиндров:An internal combustion engine containing two working cylinders with pistons, an auxiliary cylinder with a piston installed between the working cylinders, and a crankshaft with connecting rod journals of the working and auxiliary cylinders, the working pistons being installed at the same level, and the connecting rod journal of the crankshaft of the auxiliary cylinder is displaced by 180 ° relative to the connecting rod journals of the working cylinders, the auxiliary cylinder is additionally equipped with an inlet valve and bypass channels made in the cylinder head with closing adjustable valves from the side of the working cylinders, characterized in that the mass of the connecting rod and piston group of the auxiliary cylinder corresponds to the sum of the masses of the connecting rod and piston groups of the first and second working cylinders: mвц=mрц1+mрц2,m vts \ u003d m rc1 + m rc2 , где mвц - масса шатунно-поршневой группы вспомогательного цилиндра; mрц1, mрц2 - массы шатунно-поршневых групп первого и второго рабочих цилиндров соответственно.where m vts - the mass of the connecting rod-piston group of the auxiliary cylinder; m rc1 , m rc2 - the masses of the connecting rod and piston groups of the first and second working cylinders, respectively.
RU2020130588A 2020-09-16 2020-09-16 Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder RU2767262C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130588A RU2767262C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130588A RU2767262C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767262C1 true RU2767262C1 (en) 2022-03-17

Family

ID=80737099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130588A RU2767262C1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767262C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2127114A (en) * 1936-04-24 1938-08-16 Grab Wilheim Two-stroke internal combustion engine
US5265564A (en) * 1989-06-16 1993-11-30 Dullaway Glen A Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders
RU2139431C1 (en) * 1989-06-16 1999-10-10 Ротек Дизайн Лимитед Internal combustion engine
RU2144141C1 (en) * 1997-09-30 2000-01-10 Московченко Александр Пантелеевич Four-stroke combination internal combustion engine and method of use of high-pressure hot gases
RU2438023C2 (en) * 2007-08-07 2011-12-27 СКАДЕРИ ГРУП, ЭлЭлСи Engine with split cycle and method for increasing air pressure in it

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2127114A (en) * 1936-04-24 1938-08-16 Grab Wilheim Two-stroke internal combustion engine
US5265564A (en) * 1989-06-16 1993-11-30 Dullaway Glen A Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders
RU2139431C1 (en) * 1989-06-16 1999-10-10 Ротек Дизайн Лимитед Internal combustion engine
RU2144141C1 (en) * 1997-09-30 2000-01-10 Московченко Александр Пантелеевич Four-stroke combination internal combustion engine and method of use of high-pressure hot gases
RU2438023C2 (en) * 2007-08-07 2011-12-27 СКАДЕРИ ГРУП, ЭлЭлСи Engine with split cycle and method for increasing air pressure in it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5146884A (en) Engine with an offset crankshaft
US3485221A (en) Omnitorque opposed piston engine
EP1819912B1 (en) Reciprocating machine
US4884532A (en) Swinging-piston internal-combustion engine
CN110778394A (en) Energy-saving four-stroke internal combustion engine
JP6410813B2 (en) Internal combustion engine
EP0476010B1 (en) Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders
RU2306443C1 (en) Method to increase efficiency of gas exchange in two-stroke internal combustion engine with crankcase displacement scavenging
RU2767262C1 (en) Two-stroke internal combustion engine with auxiliary cylinder
CA2060203C (en) Reciprocating piston engine with pumping and power cylinders
GB2425808A (en) Supercharged two-stroke engine with separate direct injection of air and fuel
CN211144636U (en) Energy-saving four-stroke internal combustion engine
US3621758A (en) Reciprocating piston machine
US10914205B2 (en) Rotational valve for two stroke engine
US20080017141A1 (en) Air/fuel double pre-mix self-supercharging internal combustion engine with optional freewheeling mechanism
US3288123A (en) Supercharging engine
RU2300002C1 (en) Internal combustion engine
RU2221152C2 (en) Two-stroke valve-type internal combustion engine without scavenging cycle and valve-actuating shaft with auxiliary cylinder
RU2076931C1 (en) Four stroke internal combustion engine with supercharging and vacuum intake
GB166234A (en) Improvements relating to internal combustion engines
KR200389358Y1 (en) double acting engine
WO1985002655A1 (en) Internal combustion engine
RU2198305C2 (en) Method of supercharging by using pressure differentials in engine crankcase
HARIHARAN SIX-STROKE ENGINE
RU2243391C2 (en) Method of operation of different-cylinder gas-turbocharged internal combustion engine