WO2020237327A1 - Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания - Google Patents

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания Download PDF

Info

Publication number
WO2020237327A1
WO2020237327A1 PCT/AZ2020/000002 AZ2020000002W WO2020237327A1 WO 2020237327 A1 WO2020237327 A1 WO 2020237327A1 AZ 2020000002 W AZ2020000002 W AZ 2020000002W WO 2020237327 A1 WO2020237327 A1 WO 2020237327A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
cylinder
engine
piston
connecting channel
Prior art date
Application number
PCT/AZ2020/000002
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Лятиф Низами АБДУЛЛАЕВ
Original Assignee
Лятиф Низами 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 АБДУЛЛАЕВ filed Critical Лятиф Низами АБДУЛЛАЕВ
Publication of WO2020237327A1 publication Critical patent/WO2020237327A1/ru

Links

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
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/08—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
    • 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
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • 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
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to engine building, namely to two-stroke internal combustion engines with an external combustion chamber.
  • Known engine Scuderi in which the cylinders are divided into main and auxiliary.
  • the auxiliary cylinders in which the piston compresses the air, are connected to the main ones through the bypass channels.
  • Each of the channels contains two valves - a compression valve and an expansion valve. In the space between them, the air reaches its maximum compression level. Fuel injection into the combustion chamber of the working cylinder occurs simultaneously with the opening of the expansion valve, and ignition - after the piston has passed the top dead center.
  • a piston engine with an external combustion chamber according to NS2398118, which contains an external combustion chamber with a nozzle and a combustion plug.
  • the engine consists of two cylinders in the first one there are strokes of intake and supply of compressed air to the combustion chamber. After ignition, the air-fuel mixture is fed into the working cylinder [5].
  • a characteristic feature of all these types of engines is that the compression is carried out by the piston of the slave cylinder, and the combustion chamber is separated from the slave cylinder by a valve. Due to the provision of compression by the piston of the auxiliary cylinder, it is required to install a powerful, and therefore durable and heavy second cylinder with a piston, which acts as a piston compressor. The power requirement of the second cylinder, taking into account the reciprocating movement of the piston in the amount several thousand times per minute, leads to significant energy consumption [6]. 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.
  • the objective of the declared model is to develop a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber, which has high performance properties.
  • the technical result is to increase the power and improve the environmental performance of a two-stroke engine by organizing intensive mixture formation and increasing the duration of combustion.
  • the inventive engine involves the separation of the combustion chamber from the working cylinder and their direct connection through a connecting channel.
  • the air blower is used only to purge the combustion chamber and the working cylinder, therefore, the energy consumption required for air supply is reduced.
  • the scheme with a separate combustion chamber and connecting channel allows to increase the trajectory and combustion time of the air-fuel mixture with a short two-stroke cycle, similar to a longer four-stroke cycle.
  • the connecting channel has internal helical grooves to ensure swirling of the fuel-air mixture [7] in order to better mix the fuel with air, to form a homogeneous mixture [8], and hence to improve the combustion process.
  • a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber contains a working cylinder; a piston connected to the crankshaft; an intake manifold, an intake valve, a combustion chamber separated from the working volume of the cylinder by a connecting channel; exhaust manifold; Exhaust valve; injector; spark plug; air blower; the intake valve of the engine is located in the combustion chamber and is the exhaust valve of the air blower, while the combustion chamber is separated from the working volume of the cylinder and connected to it directly by a connecting channel, while the connecting channel has internal screw grooves to ensure gas swirl.
  • a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to option 2, according to the invention, comprises a working cylinder; a piston connected to the crankshaft; an intake manifold, an intake valve, a combustion chamber separated from the working volume of the cylinder by a connecting channel; outlet windows; injector: spark plug; air blower; in this case, the engine intake valve is located in the combustion chamber and is an exhaust valve air blower, while the combustion chamber is separated from the working volume of the cylinder and connected to it directly by a connecting channel, while the connecting channel has internal screw grooves to ensure the swirl of gases.
  • Figure 1 Diagram of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to option 1.
  • Figure 2 Diagram of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to option 2.
  • i 1 proposed two-stroke engine according to variant i and ! oit of the cylinder (1), in which the piston (2) is located connected to the crankshaft (1 1); an intake manifold (3), which, through a valve (7), regulates the flow of air into the combustion chamber (6) and then through a connecting channel (4) into the working volume of the cylinder (1); an exhaust manifold (5) with an exhaust valve (8); spark plugs (9); injector (10); air blower (12)
  • the connecting channel (4) has screw grooves (14) on the inner walls to create a swirl of moving gases, for better mixing of the fuel with the air of the mixture and for improving combustion.
  • any blower known from the prior art can be used, for example: a reciprocating compressor (including the one indicated as a second cylinder with a piston), a rotary compressor, an electric turbocharger and other types.
  • the proposed two-stroke engine according to option 2 (figure 2) consists of a cylinder (1) in which a piston (2) is located, connected to the crankshaft (1 1); an intake manifold (3), which, through a valve (7), regulates the flow of air into the combustion chamber (6) and then through a connecting channel (4) into the working volume of the cylinder (1); spark plugs (9); injector (10); air blower (12); outlet ports (13) for the removal of combustion products.
  • the connecting channel (4) has screw grooves (14) on the inner walls to create a swirl of moving gases, for better mixing of the fuel with the air of the mixture and for improving combustion.
  • any blower known from the prior art can be used, for example; reciprocating compressor (including indicated as a second cylinder with a piston), rotary compressor, turbocharger, electric supercharger and other types.
  • the inventive engine for option 1 operates as follows.
  • the air blower (12) directs the air flow through the intake manifold (3) into the external combustion chamber (6).
  • the outlet (8) and then the inlet (7) valves open; the combustion chamber (6), the connecting channel (4) and the working volume of the cylinder (1) are purged.
  • valves (8 and 7) are closed.
  • the piston (2) reaching top dead center, compresses the contents of the working volume of the cylinder (1) in the connecting channel (4) and the combustion chamber (6).
  • the connecting channel (4) has screw grooves (14) on the inner walls.
  • the helical grooves impart a rotational movement of the air-fuel mixture, additionally mixing the fuel with air, the fuel-air mixture becomes more homogeneous, thereby the combustion process occurs faster during the working stroke and the amount of unburned fuel emitted into the exhaust system is reduced.
  • the piston (2) reaches top dead center, the air-fuel mixture ignites, in WO 2020/217127 RGT / A77P7P / PPPP7, as a result of f irradiation, the expansion of gases occurs, which then / cwT m "down.
  • the working stroke begins The piston (2) moves to the bottom dead center, the crankshaft (1 1) provides the reciprocating movement of the piston. Then the cycle is repeated.
  • fuel is supplied through an injector (10) before closing the valve (8), so that part of the fuel goes down through the connecting channel (4) and rises back into the combustion chamber when the piston (2) moves to top dead center in order to better mix with air. Ignition occurs from the spark plug (9) when the piston reaches top dead center.
  • the fuel is injected by the injector (10) into the compressed air when the piston (2) reaches top dead center, there is no spark plug (9), the fuel is ignited by the energy of the compressed air.
  • the inventive engine according to option 2 operates as follows.
  • the air blower (12) directs the air flow through the intake manifold (3) into the external combustion chamber (8).
  • the inlet valve (7) opens, the combustion chamber (6), the connecting channel (4) and the working volume of the cylinder are purged (1).
  • the valve (7) closes.
  • the piston (2) reaching top dead center, compresses the contents of the working volume of the cylinder (1), in the connecting channel (4) and the combustion chamber (6).
  • the connecting channel (4) has screw grooves (14) on the inner walls.
  • the helical grooves impart a rotational movement of the fuel-air mixture, additionally mixing the fuel with air, the fuel-air mixture becomes more homogeneous, thereby the combustion process occurs faster during the working stroke and the amount of unburned fuel emitted into the exhaust system is reduced.
  • the piston (2) reaches the top dead center, the air-fuel mixture ignites, as a result of combustion, the gases expand, which push the piston down.
  • the working cycle begins.
  • the piston (2) moves to the bottom dead center, the crankshaft (1 1) provides the reciprocating movement of the piston. Then the cycle is repeated.
  • the fuel is supplied through the injector (10) when the piston (2) moves upwards from the bottom dead center, so that part of the fuel falls through the connecting channel (4) and rises back into the combustion chamber when the piston (2) moves to the top dead center with the aim of better mixing with air. Ignition occurs from the spark plug (9) when the piston reaches top dead center.
  • the fuel is injected by the injector (10) into the compressed air when the piston (2) reaches top dead center, there is no spark plug (9), the fuel is ignited by the energy of the compressed air.
  • Compression [9] of the air-fuel mixture is provided by the upward movement of the piston (2).
  • the desired one is selected: the compression ratio, which depends on the length of the piston stroke.
  • the compression ratio is calculated using the following formula:
  • V1 is the volume of the cylinder (1) between the bottom and top dead centers
  • V2 is the volume of the connecting channel (4)
  • V3 is the volume of the combustion chamber (6)
  • V is the volume of the cylinder
  • H is the height of the cylinder (in this case, the distance between the top and bottom dead centers);
  • mr is the number Pi
  • R is the radius of the cylinder.
  • the separation of the combustion chamber from the working cylinder increases the trajectory of the burning air-fuel mixture, which is especially important in the two-stroke cycle, which is inferior to the four-stroke cycle in duration, therefore, the maximum energy release occurs during the working stroke and the useful work increases.
  • the direct connection of the combustion chamber with the working cylinder avoids pressure loss during charging, therefore, with this scheme, it is possible to use volumetric pressurization to better clean the combustion chamber and working cylinder from combustion products with less energy consumption and to provide the working stroke with a sufficient volume of fresh air. The result is an increase in internal gas pressure with economical fuel consumption and an increase in engine power.
  • the air-fuel mixture passing through the connecting channel (4) and in contact with the internal helical grooves (14) obtains a rotational motion, resulting in improved mixing of fuel with air during the compression and combustion stroke.
  • Better mixing of fuel with air speeds up the combustion process inside the cylinder achieves a higher reaction temperature and complete combustion of the fuel, which in turn improves the environmental performance of the engine.
  • This invention is applicable for: use in the manufacture of mechanisms, units, vehicles driven by an internal combustion engine. It is preferable to use this type of engine for equipment requiring low- and medium-speed motors due to strong overheating, because in a two-stroke cycle, with each revolution of the crankshaft, a working stroke occurs, a combustion process. It is preferable to use this type of engine in small industrial devices, generators, trucks, small cars of the mass segment, where the priority is not dynamic characteristics, but indicators of efficiency and environmental friendliness.

Landscapes

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

Abstract

Группа изобретений относится к двигателестроению. Техническим результатом является увеличение мощности и улучшение экологических показателей за счет улучшения смесеобразования. Сущность изобретений заключается в том, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания по варианту 1, содержит цилиндр, поршень, впускной и выпускной клапаны, камеру сгорания, соединенную с рабочим объемом цилиндра соединительным каналом, инжектор, свечу зажигания, нагнетатель воздуха. Впускной клапан двигателя расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, а соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов. Двигатель по варианту 2 имеет выпускные окна, а впускной клапан расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха.

Description

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания.
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 [1]. 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 [2]. Решением данной задачи занимались многие инженеры.
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/vehicies/1 1471-dvigateii-oriaina(nve-i- udiviteinye-sgoranie/#partQ } [3] .
Известен двигатель Zajac Motors в котором сжатие воздушного заряда производится в одном цилиндре, а расширение - в другом (см. интернет ресурс: https://findpatent.rii/patent/239/2398118.htnii, рис. 2 4). 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 [4].
Также известен поршневой двигатель с внешней камерой сгорания по патенту NS2398118, который содержит внешнюю камеру сгорания с форсункой и свечой сгорания. 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 [5].
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 [6]. Также наличие клапанов перед и после камеры сгорания замедляет движение газов, их открытие и закрытие также приводит к расходу энергии.
Таким образом, в уровне техники существует потребность в двухтактных двигателях внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, лишенных вышеуказанных недостатков.
Задачей заявленной модели является разработка двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, обладающего высокими эксплуатационными свойствами.
Техническим результатом является увеличение мощности и улучшение экологических показателей двухтактного двигателя за счет организации интенсивного смесеобразования и увеличения продолжительности сгорания.
Заявляемый двигатель предполагает отделение камеры сгорания от рабочего цилиндра и их непосредственное соединение посредством соединительного канала. При данной схеме нагнетатель воздуха используется только для продувки камеры сгорания и рабочего цилиндра, поэтому уменьшается расход энергии, требуемый для подачи воздуха. Схема с отдельной 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 [7] с целью лучшего перемешивания топлива с воздухом, образования гомогенной смеси [8], следовательно улучшения процесса сгорания.
Заявляемый технический результат достигается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 1 , согласно изобретению содержит рабочий цилиндр; поршень соединенный с коленчатым валом; впускной коллектор, впускной клапан, камеру сгорания отделенную от рабочего объема цилиндра соединительным каналом; выпускной коллектор; выпускной клапан; инжектор; свечу зажигания; нагнетатель воздуха; при этом впускной клапан двигателя расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом камера сгорания отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов.
Заявляемый технический результат достигается также тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 2, согласно изобретению содержит рабочий цилиндр; поршень соединенный с коленчатым валом; впускной коллектор, впускной клапан, камеру сгорания разделенную от рабочего объема цилиндра соединительным каналом; выпускные окна; инжектор: свечу зажигания; нагнетатель воздуха; при этом впускной клапан двигателя расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом камера сгорания отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов.
Изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.
Фигура 1. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 1.
Фигура 2. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 2.
Фигура 3. Фрагмент А (увеличено) соединительного канала 4 в разрезе на фиг.1 и 2.
Перечень позиций для фиг, 1 ,
1 рабочий цилиндр;
2 поршень рабочего цилиндра;
3 впускной коллектор;
4 соединительный канал;
5 выпускной коллектор;
6 камера сгорания;
7 впускной клапан;
8 выпускной клапан;
9 свеча зажигания;
10 инжектор;
11 коленчатый вал;
12 нагнетатель воздуха.
Перечень позиций для фиг, 2,
1 рабочий цилиндр;
2 поршень рабочего цилиндра;
3 впускной коллектор;
4 соединительный канал;
6 камера сгорания:
7 впускной клапан;
9 свеча зажигания;
10 инжектор;
11 коленчатый вал;
12 нагнетатель воздуха;
13 выпускные окна.
Перечень позиций для фиг, 3,
4 соединительный канал;
14 винтовые канавки. i 1редлагаемыи двухтактный двигатель по варианту i и ! оит цилиндра (1 ), в котором расположен поршень (2) соединенный с коленчатым валом (1 1 ); впускного коллектора (3), который посредством клапана (7) регулирует поступление воздуха в камеру сгорания (6) и далее посредством соединительного канала (4) в рабочий объем цилиндра (1 ); выпускного коллектора (5) с выпускным клапаном (8); свечи зажигания (9); инжектора (10); нагнетателя воздуха (12)
Соединительный канал (4) имеет винтовые канавки (14) на внутренних стенках для создания завихрения движущихся газов, для лучшего перемешивания топлива с воздухом смеси и улучшения сгорания.
В качестве нагнетателя воздуха может быть использован любой известный из уровня техники нагнетатель, например: поршневой компрессор (в том числе указанный как второй цилиндр с поршнем), роторный компрессор, турбонагнетатель электрический нагнетатель и прочие виды.
Предлагаемый двухтактный двигатель по варианту 2 (фиг.2) состоит цилиндра (1), в котором расположен поршень (2), соединенный с коленчатым валом (1 1 ); впускного коллектора (3), который посредством клапана (7) регулирует поступление воздуха в камеру сгорания (6) и далее посредством соединительного канала (4) в рабочий объем цилиндра (1); свечи зажигания (9); инжектора (10); нагнетателя воздуха (12); выпускных окон (13) для отвода продуктов сгорания.
Соединительный канал (4) имеет винтовые канавки (14) на внутренних стенках для создания завихрения движущихся газов, для лучшего перемешивания топлива с воздухом смеси и улучшения сгорания.
В качестве нагнетателя воздуха может быть использован любой известный из уровня техники нагнетатель, например; поршневой компрессор (в том числе указанный как второй цилиндр с поршнем), роторный компрессор, турбонагнетатель, электрический нагнетатель и прочие виды.
Заявляемый двигатель по варианту 1 работает следующим образом. Нагнетатель воздуха (12) направляет поток воздуха посредством впускного коллектора (3) во внешнюю камеру сгорания (6). При движении поршня (2) от нижней мертвой точки вверх открываются выпускной (8) и далее впускной (7) клапаны; осуществляется продувка камеры сгорания (6), соединительного канала (4) и рабочего объема цилиндра (1 ). При достижении поршнем (2) центра цилиндра (1) закрываются клапаны (8 и 7). Поршень (2), достигая верхней мертвой точки, сжимает содержимое рабочего объема цилиндра (1 ) в соединительном канале (4) и камере сгорания (6). Соединительный канал (4) имеет винтовые канавки (14) на внутренних стенках. Винтовые канавки 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. При достижении поршнем (2) верхней мертвой точки происходит воспламенение топливовоздушной смеси, в WO 2020/217127 РГТ/А77П7П/ППППП7 резулысл е f иреиия происходит расширение газов, которые то/ cwT м” вниз.
Начинается рабочий такт Поршень (2) движется к нижней мертвой точке, коленчатый вал (1 1 ) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня. Далее цикл повторяется.
В бензиновом варианте топливо подается посредством инжектора (10) перед закрытием клапана (8), чтобы часть топлива опустилась по соединительному каналу (4) и обратно поднялась в камеру сгорания при движении поршня (2) к верхней мертвой точке с целью лучшего перемешивания с воздухом. Воспламенение происходит от свечи зажигания (9) при достижении поршнем верхней мертвой точки.
В дизельном варианте топливо впрыскивается инжектором (10) в сжатый воздух при достижении поршнем (2) верхней мертвой точки, свеча зажигания (9) отсутствует, топливо воспламеняется от энергии сжатого воздуха.
Заявляемый двигатель по варианту 2 работает следующим образом. Нагнетатель воздуха (12) направляет поток воздуха посредство впускного коллектора (3) во внешнюю камеру сгорания (8). При движении поршня (2) вниз к нижней мертвой точки и прохождения выпускных окон (13), через которые начинают выходить выхлопные газы, открывается впускной клапан (7), осуществляется продувка камеры сгорания (6), соединительного канала (4) и рабочего объема цилиндра (1). При движении поршня (2) вверх и прохождения выпускных окон (13) закрывается клапан (7). Поршень (2), достигая верхней мертвой точки, сжимает содержимое рабочего объема цилиндра (1 ), в соединительном канале (4) и камере сгорания (6) Соединительный канал (4) имеет винтовые канавки (14) на внутренних стенках. Винтовые канавки придают вращательное движение толливовоздушной 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. При достижении поршнем (2) верхней мертвой точки происходит воспламенение топливовоздушной смеси, в результате горения происходит расширение газов, которые толкают поршень вниз. Начинается рабочий такт. Поршень (2) движется к нижней мертвой точке, коленчатый вал (1 1 ) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня. Далее цикл повторяется.
В бензиновом варианте топливо подается посредством инжектора (10) при движении поршня (2) вверх от нижней мертвой точки, чтобы часть топлива опустилась по соединительному каналу (4) и обратно поднялась в камеру сгорания при движении поршня (2) к верхней мертвой точке с целью лучшего перемешивания с воздухом. Воспламенение происходит от свечи зажигания (9) при достижении поршнем верхней мертвой точки. В дизельном варианте топливо впрыскивается инжектором (10) в сжатый воздух при достижении поршнем (2) верхней мертвой точки, свеча зажигания (9) отсутствует, топливо воспламеняется от энергии сжатого воздуха.
Компрессия [9] топливовоздушной смеси обеспечивается движением поршня (2) вверх. Б зависимости от типа топлива выбирается нужная: степень сжатия, которая зависит от длины хода поршня. Степень сжатия вычисляется по следующей формуле:
С = (Vi + V2 + V3) / (V2 + V3), где:
V1 -объем цилиндра (1) между нижней и верхней мертвыми точками;
V2 - объем соединительного канала (4);
V3 - объем камеры сгорания (6);
С - степень сжатия.
При использовании в качестве нагнетателя воздуха компрессора поршневого типа (известного из уровня техники как второй цилиндр с поршнем для нагнетания воздуха), приводимого в движение от коленчатого вала, возможно регулирование качества продувки посредством изменения: соотношения радиуса поршня компрессора к радиусу поршня рабочего цилиндра (2). Для лучшей продувки рабочего цилиндра радиус вспомогательного цилиндра устанавливается больше радиуса цилиндра (1 ) Объем цилиндра исчисляется по формуле V ~ HTTR2, где:
V - это объем цилиндра;
Н - высота цилиндра (в данном случае расстояние между верней и нижней мертвыми точками);
тг - число Пи;
R - радиус цилиндра.
Из формулы видно, что разница в радиусах цилиндров в 2 раза приведет к разнице в объемах в 4 раза. Благодаря разнице радиусов обеспечивается качественная продувка камеры сгорания (6), : рабочего цилиндра (1) большим объемом воздуха.
Отделение 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 камеры сгорания с рабочим цилиндром позволяет избежать потери давления при наддуве, поэтому при данной схеме возможно использование объемного наддува для лучшего очищения 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.
Топливовоздушная смесь проходя через соединительный канал (4) соприкасаясь с внутренними винтовыми канавками (14) 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 цилиндра, достигается более высокая температура реакции и полное сгорание топлива, что в свою очередь улучшает экологические показатели двигателя.
Данное изобретение применимо для: использования в производстве механизмов, агрегатов, транспортных средств приводимых в движение двигателем внутреннего 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.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1 . Двухтактный двигатель.
htfps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%P0%B2%D1%83%D1 %85%Р1 %82%Р0
% В 0 % D 0 % В А% D 1 % 82 % D0 % 8 Р % 01 % 8 В % D 0 % В 9 %DQ%B4%D0%B2%PQ% B6%D0%B3%D0%B0%D1 %82%D0%B5%D0%8B%D1 %8C
2. Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного.
http://tooi-iand.m/rabota-chetvrekhtaktnopo-dyigateiya-i-dyukhtaktnggo,php
3. Двигатели оригинальные и удивительные: сгорание.
Figure imgf000008_0001
4. improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors.
https://www.cireenteGhmedia.com/articles/read/improvinQ-the-internai- figmbiJStion-engine::zaiac motors#gs,9yen8p
5. Патент РФ Ns23981 18 Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания.
3.48.20091 1 5044/06. Опубликовано: 27.08.2010
6. О ДВС, его резервах и перспективах развития тазами специалиста.
7.
Figure imgf000008_0002
8 О ...%PJ % 81 % D 0 % В 3 % Р 0 % В Е % D 1 % 8 Q % Р 0 % В 0 % D 0 % В D % Р 0 % В 8 % D 1 % 8 F %PQ%B4%P0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%BQ%D1 %82%P0%B5%P0%6B %P1 %8F
8. Топливовоздушная смесь и процесс горения.
https://wwvv.drive2.rU/b/1684939/
9. Степень сжатия h†tps://www. drives. ru/b/413632/

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания содержащий рабочий цилиндр; поршень соединенный с коленчатым валом; впускной коллектор, впускной клапан, внешнюю камеру сгорания; выпускной коллектор; выпускной клапан; инжектор; свечу зажигания; нагнетатель воздуха; отличающийся тем, что впускной клапан двигателя расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом камера сгорания отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов
2. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания содержащий рабочий цилиндр; поршень соединенный с коленчатым валом; впускной коллектор, впускной клапан, внешнюю камеру сгорания; выпускные окна; инжектор; свечу зажигания; нагнетатель воздуха, отличающийся тем, что впускной клапан двигателя расположен в камере сгорания и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха; выпускные окна расположены над нижней мертвой точкой цилиндра; при этом камера сгорания отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом, при этом соединительный канал имеет внутренние винтовые канавки для обеспечения завихрения газов.
PCT/AZ2020/000002 2019-05-25 2020-05-08 Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания WO2020237327A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116132 2019-05-25
RU2019116132A RU2766518C2 (ru) 2019-05-25 2019-05-25 Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020237327A1 true WO2020237327A1 (ru) 2020-12-03

Family

ID=73543481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AZ2020/000002 WO2020237327A1 (ru) 2019-05-25 2020-05-08 Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2766518C2 (ru)
WO (1) WO2020237327A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB704800A (en) * 1951-10-16 1954-03-03 Texaco Development Corp Improvements in or relating to an internal combustion engine
US4807579A (en) * 1986-01-16 1989-02-28 Rees John A J Turbocompounded two-stroke piston engines
US4854280A (en) * 1985-12-31 1989-08-08 Melchior Jean F Two-stroke internal combustion engine and cylinder head for the latter
JPH0913971A (ja) * 1995-06-26 1997-01-14 Nissan Diesel Motor Co Ltd 渦流室式ディーゼルエンジンのコンバッションチャンバの噴口の構造
RU2272161C2 (ru) * 2004-05-05 2006-03-20 Александр Иванович Баскаков Двигатель внутреннего сгорания и его газораспределение

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1922026A1 (de) * 1969-04-30 1970-11-05 Fracke Dr Karl Semiexterne Verbrennung,insbesondere fuer Ottomotoren
SU1537847A1 (ru) * 1986-10-20 1990-01-23 С.В.Шишов и А.И.Голубев Двигатель внутреннего сгорани
SK283748B6 (sk) * 1992-07-02 2004-01-08 Coventry University Spaľovací motor
US6340013B1 (en) * 1997-07-03 2002-01-22 Richard Berkeley Britton Four-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head
RU2243386C2 (ru) * 2002-02-18 2004-12-27 Чоповский Борис Петрович Двигатель внутреннего сгорания (варианты)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB704800A (en) * 1951-10-16 1954-03-03 Texaco Development Corp Improvements in or relating to an internal combustion engine
US4854280A (en) * 1985-12-31 1989-08-08 Melchior Jean F Two-stroke internal combustion engine and cylinder head for the latter
US4807579A (en) * 1986-01-16 1989-02-28 Rees John A J Turbocompounded two-stroke piston engines
JPH0913971A (ja) * 1995-06-26 1997-01-14 Nissan Diesel Motor Co Ltd 渦流室式ディーゼルエンジンのコンバッションチャンバの噴口の構造
RU2272161C2 (ru) * 2004-05-05 2006-03-20 Александр Иванович Баскаков Двигатель внутреннего сгорания и его газораспределение

Also Published As

Publication number Publication date
RU2766518C2 (ru) 2022-03-15
RU2019116132A (ru) 2020-11-25
RU2019116132A3 (ru) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8051830B2 (en) Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine
CN100347422C (zh) 连续燃烧恒功率发动机
US7905221B2 (en) Internal combustion engine
CN106762098B (zh) 低反应性压缩点火对置活塞发动机
US8056541B1 (en) Internal combustion engine having an electric solenoid poppet valve and air/fuel injector
US5056471A (en) Internal combustion engine with two-stage exhaust
WO2019082403A1 (ja) 内燃機関
CN111601959B (zh) 用于运行燃气发动机的方法
JP5608175B2 (ja) 圧縮行程のない独立したガス供給系を有する内燃機関
US2255925A (en) Multistage internal-combustion engine
US6393841B1 (en) Internal combustion engine with dual exhaust expansion cylinders
WO2020237327A1 (ru) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания
US11519324B1 (en) Four-stroke engine with two-stage exhaust cycle
US5095869A (en) Apparatus for control of pressure in internal combustion engines
JP6541825B2 (ja) カムシャフト及び内燃機関
CN2704690Y (zh) 一种三冲程无压缩内燃机的主体
RU2715307C1 (ru) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания (варианты)
RU166682U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
US3821941A (en) Valving for internal combustion engine
CN202718753U (zh) 一种发动机
JP2018189010A (ja) 内燃機関及び駆動システム
CN104040136B (zh) Ic发动机气缸和活塞
Jangalwa et al. Scuderi Split Cycle Engine: A Review
RU169909U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
RU2206757C2 (ru) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20814213

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20814213

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1