RU2766518C2 - Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber - Google Patents
Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766518C2 RU2766518C2 RU2019116132A RU2019116132A RU2766518C2 RU 2766518 C2 RU2766518 C2 RU 2766518C2 RU 2019116132 A RU2019116132 A RU 2019116132A RU 2019116132 A RU2019116132 A RU 2019116132A RU 2766518 C2 RU2766518 C2 RU 2766518C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- engine
- cylinder
- piston
- air
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 22
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 11
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 11
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- 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
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
Description
Область применения.Application area.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания.The invention relates to engine building, namely to two-stroke internal combustion engines with an external combustion chamber.
Уровень техники.The level of technology.
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 объема при тех же оборотах двигателя, чем у четырехтактного двигателя (См. Интернет-ресурс https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%B A%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B%D0%B3%D0%B0% D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C. Двухтактный двигатель) [1]. За счет вдвое меньшего количества нерабочих ходов поршня в каждом рабочем цикле вдвое уменьшаются потери на трение. Однако из-за некоторых недостатков, присущих двухтактным двигателям, их применение ограничено ((См. Интернет-ресурс http://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php. Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного) [2]. Решением данной задачи занимались многие инженеры.The working cycle of a two-stroke engine occurs in one revolution of the crankshaft, which allows you to remove 1.5-1.7 times more power from the same displacement at the same engine speed than a four-stroke engine (See Internet resource https:// en.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0 %B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B%D0%B3%D0%B0% D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C Two-stroke engine) [1]. Due to half the number of non-working strokes of the piston in each working cycle, friction losses are halved. However, due to some drawbacks inherent in two-stroke engines, their use is limited 2] Many engineers have been involved in solving this problem.
Известен двигатель Скудери, в котором цилиндры разделены на основные и вспомогательные. Вспомогательные цилиндры, в которых поршень сжимает воздух, соединяются с основными через перепускные каналы. В каждом из каналов находится по два клапана - компрессионный и расширительный. В пространстве между ними воздух достигает максимального уровня сжатия. Впрыск топлива в камеру сгорания рабочего цилиндра происходит одновременно с открытием расширительного клапана, а зажигание - после прохождения поршнем верхней мертвой точки. Волна газов как бы догоняет его, исключая детонацию смеси (см. интернет ресурс: https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnve-i-udivitelnye-sgoranie/#part0 Двигатели оригинальные и удивительные: сгорание.) [3].Known engine Scuderi, in which the cylinders are divided into main and auxiliary. Auxiliary cylinders, in which the piston compresses air, are connected to the main ones through bypass channels. In each of the channels there are two valves - compression and expansion. In the space between them, the air reaches its maximum level of compression. Fuel injection into the combustion chamber of the working cylinder occurs simultaneously with the opening of the expansion valve, and ignition occurs after the piston has passed the top dead center. The wave of gases, as it were, catches up with it, excluding the detonation of the mixture (see the Internet resource: https://www.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnve-i-udivitelnye-sgoranie/#part0 Engines are original and amazing: combustion.) [3].
Известен двигатель Zajac Motors в котором сжатие воздушного заряда производится в одном цилиндре, а расширение - в другом (см. интернет ресурс: Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors, рис. 2.4) [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.The Zajac Motors engine is known in which the air charge is compressed in one cylinder, and the expansion is in the other (see the Internet resource: Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors, Fig. 2.4) [4]. The engine is equipped with an external combustion chamber operating according to the principle called “hot wall” by the developers, into which fuel and air compressed in the first cylinder enter. The design of the engine provides for the use of gas distribution valves of a rotating type.
Также известен поршневой двигатель с внешней камерой сгорания по патенту №2398118 (з. №.2009115044/06. Опубликовано: 27.08.2010) [5], 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.Also known is a piston engine with an external combustion chamber according to patent No. 2398118 (Z. No. 2009115044/06. Published: 27.08.2010) [5], 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 intake strokes and supply of compressed air to the combustion chamber. After ignition, the air-fuel mixture is fed into the working cylinder.
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 (cм. http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html «О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста) [6]. Также наличие клапанов перед и после камеры сгорания замедляет движение газов, их открытие и закрытие также приводит к расходу энергии.A characteristic feature of all these types of engines is that the compression is carried out by the piston of the auxiliary cylinder, and the combustion chamber is separated from the working cylinder by a valve. Due to the provision of compression by the piston of the auxiliary cylinder, it is necessary to install a powerful, and therefore strong and heavy, second cylinder with a piston, which acts as a reciprocating compressor. The requirement for the power of the second cylinder, taking into account the reciprocating movement of the piston in the amount of several thousand times per minute, leads to a significant energy consumption (see http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html "About the internal combustion engine, its reserves and development prospects through the eyes of a specialist) [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.
Таким образом, в уровне техники существует потребность в двухтактных двигателях внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, лишенных вышеуказанных недостатков.Thus, there is a need in the prior art for two-stroke internal combustion engines with an external combustion chamber, devoid of the above disadvantages.
Задачей заявленной полезной модели является разработка двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания, обладающего высокими эксплуатационными свойствами.The objective of the claimed utility model is to develop a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber, which has high performance properties.
Техническим результатом является увеличение мощности с одновременным улучшением экологических показателей двухтактного двигателя за счет организации интенсивного смесеобразования и увеличения продолжительности сгорания.The technical result is an increase in power with a simultaneous improvement in the environmental performance of a two-stroke engine due to the organization of intensive mixture formation and an increase in the duration of combustion.
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 (см. интернет-ресурсThe proposed engine involves the separation of the combustion chamber from the working cylinder and their direct connection through a connecting channel. With this scheme, 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 a connecting channel allows you to increase the trajectory of the movement and the 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 the swirling of the air-fuel mixture (see the Internet resource
http://ru.teplowiki.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F. О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста) [7] с целью лучшего перемешивания топлива с воздухом, образования гомогенной смеси (см. интернет-ресурс https://www.drive2.ru/b/1684939 Топливовоздушная смесь и процесс горения) [8], следовательно улучшения процесса сгорания.http://ru.teplowiki.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1 %80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB %D1%8F. About the internal combustion engine, its reserves and development prospects through the eyes of a specialist) [7] in order to better mix the fuel with air, the formation of a homogeneous mixture (see the Internet resource https://www.drive2.ru/b/1684939 Air-fuel mixture and combustion process) [8], hence improving the combustion process.
Сущность изобретения.The essence of the invention.
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, 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, а инжектор выполнен с возможностью подачи топлива во внешнюю камеру сгорания перед закрытием выпускного клапана.The claimed technical result is achieved by the fact that a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to
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, 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, а инжектор выполнен с возможностью подачи топлива во внешнюю камеру сгорания при движении поршня вверх от нижней мертвой точки.The claimed technical result is also achieved by the fact that a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.The invention is illustrated by drawings and a description to them.
Фигура 1. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 1.Figure 1. Scheme of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to
Фигура 2. Схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внешней камерой сгорания по варианту 2.Figure 2. Scheme of a two-stroke internal combustion engine with an external combustion chamber according to
Фигура 3. Фрагмент А (увеличено) соединительного канала 4 в разрезе на фиг. 1 и 2.Figure 3. Fragment A (enlarged) of the connecting
Перечень позиций для фиг. 1.Item list for FIG. one.
1 рабочий цилиндр;1 working cylinder;
2 поршень рабочего цилиндра;2 piston of the working cylinder;
3 впускной коллектор;3 intake manifold;
4. соединительный канал;4. connecting channel;
5 выпускной коллектор;5 exhaust manifold;
6 камера сгорания;6 combustion chamber;
7 впускной клапан;7 inlet valve;
8 выпускной клапан;8 exhaust valve;
9 свеча зажигания;9 spark plug;
10 инжектор;10 injector;
11 коленчатый вал;11 crankshaft;
12 нагнетатель воздуха.12 air blower.
Перечень позиций для фиг. 2.Item list for FIG. 2.
1 рабочий цилиндр;1 working cylinder;
2 поршень рабочего цилиндра;2 piston of the working cylinder;
3 впускной коллектор;3 intake manifold;
4 соединительный канал;4 connecting channel;
6 камера сгорания;6 combustion chamber;
7 впускной клапан;7 inlet valve;
9 свеча зажигания;9 spark plug;
10 инжектор;10 injector;
11 коленчатый вал;11 crankshaft;
12 нагнетатель воздуха;12 air blower;
13 выпускные окна.13 exhaust windows.
Перечень позиций для фиг. 3.Item list for FIG. 3.
4 соединительный канал;4 connecting channel;
14 винтовые канавки.14 helical grooves.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Предлагаемый двухтактный двигатель внутреннего сгорания по варианту 1 (фиг. 1) состоит из рабочего цилиндра (1), в котором расположен поршень (2), соединенный с коленчатым валом (11); впускного коллектора (3), который посредством впускного 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). Впускной клапан (7) двигателя расположен в камере сгорания (6) и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха, при этом камера сгорания (6) отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом(4).The proposed two-stroke internal combustion engine according to option 1 (Fig. 1) consists of a working cylinder (1) in which a piston (2) is located, connected to the crankshaft (11); intake manifold (3), which through the intake valve (7) regulates the flow of air into the combustion chamber (6) and then through the connecting channel (4) into the working volume of the cylinder (1); exhaust manifold (5) with exhaust valve (8); spark plugs (9); injector (10); air blower (12). The intake valve (7) of the engine is located in the combustion chamber (6) and is the exhaust valve of the air supercharger, while the combustion chamber (6) is separated from the working volume of the cylinder and connected to it directly by a connecting channel (4).
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.The connecting channel (4) has helical grooves (14) on the inner walls to create a swirl of moving gases, to better mix the fuel with the mixture air and improve combustion.
Инжектор (10) выполнен с возможностью подачи топлива во внешнюю камеру сгорания перед закрытием выпускного клапана.The injector (10) is configured to supply fuel to the external combustion chamber before closing the exhaust valve.
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.As an air blower, any blower known from the prior art can be used, for example: a reciprocating compressor (including those indicated as a second cylinder with a piston), a rotary compressor, a turbocharger, an electric blower, and others.
Предлагаемый двухтактный двигатель внутреннего сгорания по варианту 2 (фиг. 2) состоит рабочего цилиндра (1), в котором расположен поршень (2), соединенный с коленчатым валом (11); впускного коллектора (3), который посредством впускного 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.The proposed two-stroke internal combustion engine according to option 2 (Fig. 2) consists of a working cylinder (1), in which a piston (2) is located, connected to the crankshaft (11); intake manifold (3), which through the intake valve (7) regulates the flow of air into the combustion chamber (6) and then through the connecting channel (4) into the working volume of the cylinder (1); spark plugs (9); injector (10); air blower (12); exhaust windows (13) for the removal of combustion products.
Впускной клапан (7) двигателя расположен в камере сгорания (6) и является выпускным клапаном нагнетателя воздуха; выпускные окна (13) расположены над нижней мертвой точкой цилиндра; при этом камера сгорания (6) отделена от рабочего объема цилиндра и соединена с ним непосредственно соединительным каналом(4).The intake valve (7) of the engine is located in the combustion chamber (6) and is the exhaust valve of the air blower; exhaust windows (13) are located above the bottom dead center of the cylinder; while the combustion chamber (6) is separated from the working volume of the cylinder and connected to it directly by a connecting channel (4).
Соединительный канал (4) имеет внутренние винтовые канавки (14) на внутренних стенках для создания завихрения движущихся газов, для лучшего перемешивания топлива с воздухом смеси и улучшения сгорания.The connecting channel (4) has internal helical grooves (14) on the inner walls to create a swirl of moving gases, to better mix the fuel with the mixture air and improve combustion.
Инжектор (10) выполнен с возможностью подачи топлива во внешнюю камеру сгорания при движении поршня вверх от нижней мертвой точки.The injector (10) is configured to supply fuel to the external combustion chamber when the piston moves upward from the bottom dead center.
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.As an air blower, any blower known from the prior art can be used, for example: a reciprocating compressor (including those indicated as a second cylinder with a piston), a rotary compressor, a turbocharger, an electric blower, and others.
Работа.Job.
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 результате горения происходит расширение газов, которые толкают поршень вниз. Начинается рабочий такт. Поршень (2) движется к нижней мертвой точке, коленчатый вал (11) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня. Далее цикл повторяется.The inventive engine according to
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.In the gasoline version, fuel is supplied through the injector (10) before closing the valve (8), so that part of the fuel descends 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.
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.In the diesel version, the fuel is injected into the compressed air by the injector (10) 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.
Заявляемый двигатель по варианту 2 работает следующим образом. Нагнетатель воздуха (12) направляет поток воздуха посредством впускного коллектора (3) во внешнюю камеру сгорания (6). 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 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 результате горения происходит расширение газов, которые толкают поршень вниз. Начинается рабочий такт. Поршень (2) движется к нижней мертвой точке, коленчатый вал (11) обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня. Далее цикл повторяется.The inventive engine according to
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.In the gasoline version, fuel is supplied by the injector (10) when the piston (2) moves upward from the bottom dead center, so that part of the fuel descends through the connecting channel (4) and rises back into the combustion chamber when the piston (2) moves to the top dead center in order to better mixing with air. Ignition occurs from the spark plug (9) when the piston reaches top dead center.
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.In the diesel version, the fuel is injected into the compressed air by the injector (10) 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.
Компрессия топливовоздушной смеси обеспечивается движением поршня (2) вверх (см. интернет-ресурс https://www.drive2.ru/b/413632/ Степень сжатия) [9]. В зависимости от типа топлива выбирается нужная степень сжатия, которая зависит от длины хода поршня. Степень сжатия вычисляется по следующей формуле:Compression of the air-fuel mixture is provided by the upward movement of the piston (2) (see the Internet resource https://www.drive2.ru/b/413632/ Compression ratio) [9]. Depending on the type of fuel, the desired compression ratio is selected, which depends on the length of the piston stroke. The compression ratio is calculated using the following formula:
С=(V1+V2+V3) / (V2+V3), где:С=(V1+V2+V3) / (V2+V3), where:
V1 -объем цилиндра (1) между нижней и верхней мертвыми точками;V1 is the volume of the cylinder (1) between the bottom and top dead points;
V2 - объем соединительного канала (4);V2 - volume of the connecting channel (4);
V3 - объем камеры сгорания (6);V3 is the volume of the combustion chamber (6);
С - степень сжатия.C is the compression ratio.
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=HπR2, где:When using a piston-type compressor (known from the prior art as a second cylinder with a piston for air injection) driven from the crankshaft as an air blower, it is possible to control the quality of the purge by changing the ratio of the compressor piston radius to the piston radius of the working cylinder (2). For better blowdown of the working cylinder, the radius of the auxiliary cylinder is set larger than the radius of the cylinder (1). The volume of the cylinder is calculated by the formula V=HπR 2 , where:
V - это объем цилиндра;V is the volume of the cylinder;
Н - высота цилиндра (в данном случае расстояние между верней и нижней мертвыми точками);H is the height of the cylinder (in this case, the distance between the top and bottom dead spots);
π - число Пи;π - Pi number;
R - радиус цилиндра.R is the radius of the cylinder.
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.It can be seen from the formula that a 2-fold difference in the radii of the cylinders will lead to a 4-fold difference in volumes. Due to the difference in radii, a high-quality purge of the combustion chamber (6), the working cylinder (1) with a large amount of air is ensured.
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.The separation of the combustion chamber from the working cylinder increases the trajectory of the burning air-fuel mixture, which is especially important in a two-stroke cycle, which is inferior to a four-stroke cycle in duration, so there is a maximum release of energy during the working cycle and useful work increases. The direct connection of the combustion chamber to the working cylinder avoids pressure loss during boost, therefore, with this scheme, it is possible to use volumetric boost to better clean the combustion chamber and working cylinder from combustion products with less energy and provide the working cycle with a sufficient volume of fresh air. The result is an increase in the internal pressure of gases with economical fuel consumption and an increase in engine power.
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.The air-fuel mixture passing through the connecting channel (4) in contact with the internal helical grooves (14) receives a rotational movement, resulting in improved mixing of the fuel with air during the compression and combustion stroke. Thanks to better mixing of fuel with air, the combustion process inside the cylinder is accelerated, a higher reaction temperature and complete combustion of the fuel are achieved, which in turn improves the environmental performance of the engine.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Заявляемое 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.The claimed invention is applicable for use in the production of mechanisms, units, vehicles driven by an internal combustion engine! It is preferable to use this type of engines for equipment requiring low- and medium-speed motors due to severe overheating, because. in a two-stroke cycle, with each revolution of the crankshaft, a working cycle, a combustion process, occurs. 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 performance, but efficiency and environmental performance.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.SOURCES OF INFORMATION.
1. Двухтактный двигатель. Интерне-ресурс:1. Two-stroke engine. Internet resource:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8Chttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D1%83%D1%85%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1 %8B%D0%B9%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
2., Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного. Интерне-ресурс: http://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php2., Differences between a two-stroke engine and a four-stroke engine. Internet resource: http://tool-land.ru/rabota-chetyrekhtaktnogo-dvigatelya-i-dvukhtaktnogo.php
3. Двигатели оригинальные и удивительные: сгорание. Интерне-ресурс: https://wyw.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part03. Engines are original and amazing: combustion. Internet resource: https://wyw.popmech.ru/vehicles/11471-dvigateli-originalnye-i-udivitelnye-sgoranie/#part0
4. Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors. Интерне-ресурс: https://wvvw.greentecrmiedia.com.engine-zajac-motors#gs.9yen8o4. Improved Internal Combustion Engines: Zajac Motors. Internet resource: https://wvvw.greentecrmiedia.com.engine-zajac-motors#gs.9yen8o
5. Патент РФ №2398118 Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания. з.№.2009115044/06. Опубликовано: 27.08.20105. RF patent No. 2398118 Piston engine with an external combustion chamber. s.No. 2009115044/06. Published: 27.08.2010
6. О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста. Интерне-ресурс:http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html6. About the internal combustion engine, its reserves and development prospects through the eyes of a specialist. Internet resource: http://rtc-ec.ru/notes/o_dvs.html
7. Камера сгорания двигателя. Интерне-ресурс:7. Engine combustion chamber. Internet resource:
http://ru.teplowiki.org/wiki/%D0%9A%D0%BO%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8Fhttp://ru.teplowiki.org/wiki/%D0%9A%D0%BO%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1 %80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB %D1%8F
8. Топливовоздушная смесь и процесс горения. Интерне- pecуpc: https://www.drive2.ru/b/1684939/8. Air-fuel mixture and combustion process. Internet pc: https://www.drive2.ru/b/1684939/
9. Степень сжатия. Интерне-ресурс: https://www.drive2.ru/b/413632/9. Compression ratio. Internet resource: https://www.drive2.ru/b/413632/
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116132A RU2766518C2 (en) | 2019-05-25 | 2019-05-25 | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber |
| PCT/AZ2020/000002 WO2020237327A1 (en) | 2019-05-25 | 2020-05-08 | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116132A RU2766518C2 (en) | 2019-05-25 | 2019-05-25 | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019116132A RU2019116132A (en) | 2020-11-25 |
| RU2019116132A3 RU2019116132A3 (en) | 2021-07-23 |
| RU2766518C2 true RU2766518C2 (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=73543481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019116132A RU2766518C2 (en) | 2019-05-25 | 2019-05-25 | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766518C2 (en) |
| WO (1) | WO2020237327A1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1922026A1 (en) * | 1969-04-30 | 1970-11-05 | Fracke Dr Karl | Semi-external combustion, especially for gasoline engines |
| SU1537847A1 (en) * | 1986-10-20 | 1990-01-23 | С.В.Шишов и А.И.Голубев | Ic-engine |
| RU2108471C1 (en) * | 1992-07-02 | 1998-04-10 | Ковентри Юниверсити | Internal combustion engine and method of its operation |
| RU2173395C2 (en) * | 1999-10-12 | 2001-09-10 | Ибадуллаев Гаджикадир Алиярович | Two-stroke internal combustion engine |
| US6340013B1 (en) * | 1997-07-03 | 2002-01-22 | Richard Berkeley Britton | Four-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head |
| RU2243386C2 (en) * | 2002-02-18 | 2004-12-27 | Чоповский Борис Петрович | Internal combustion engine (versions) |
Family Cites Families (5)
| 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 |
| FR2592430B1 (en) * | 1985-12-31 | 1990-01-05 | Melchior Jean | TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CYLINDER HEAD EQUIPPED THEREWITH |
| EP0253866A1 (en) * | 1986-01-16 | 1988-01-27 | REES, John A. J. | Compound engines |
| JPH0913971A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-14 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Structure for nozzle hole of combustion chamber of swirl chamber type diesel engine |
| RU2272161C2 (en) * | 2004-05-05 | 2006-03-20 | Александр Иванович Баскаков | Internal combustion engine and its valve timing |
-
2019
- 2019-05-25 RU RU2019116132A patent/RU2766518C2/en active
-
2020
- 2020-05-08 WO PCT/AZ2020/000002 patent/WO2020237327A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1922026A1 (en) * | 1969-04-30 | 1970-11-05 | Fracke Dr Karl | Semi-external combustion, especially for gasoline engines |
| SU1537847A1 (en) * | 1986-10-20 | 1990-01-23 | С.В.Шишов и А.И.Голубев | Ic-engine |
| RU2108471C1 (en) * | 1992-07-02 | 1998-04-10 | Ковентри Юниверсити | Internal combustion engine and method of its operation |
| US6340013B1 (en) * | 1997-07-03 | 2002-01-22 | Richard Berkeley Britton | Four-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head |
| RU2173395C2 (en) * | 1999-10-12 | 2001-09-10 | Ибадуллаев Гаджикадир Алиярович | Two-stroke internal combustion engine |
| RU2243386C2 (en) * | 2002-02-18 | 2004-12-27 | Чоповский Борис Петрович | Internal combustion engine (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019116132A3 (en) | 2021-07-23 |
| WO2020237327A1 (en) | 2020-12-03 |
| RU2019116132A (en) | 2020-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8051830B2 (en) | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine | |
| CN100406697C (en) | Main and auxiliary stroke internal combustion engine | |
| CN100347422C (en) | Continuous combustion constant power engine | |
| CN111601959B (en) | Method for operating a gas engine | |
| US8056541B1 (en) | Internal combustion engine having an electric solenoid poppet valve and air/fuel injector | |
| CN1969112B (en) | Independent combustion chamber-type internal combustion engine | |
| US4671218A (en) | Two stroke engine with deflector valve | |
| US2255925A (en) | Multistage internal-combustion engine | |
| US5117788A (en) | Apparatus for control of pressure in internal combustion engines | |
| JP5608175B2 (en) | Internal combustion engine with independent gas supply system without compression stroke | |
| US6393841B1 (en) | Internal combustion engine with dual exhaust expansion cylinders | |
| RU2766518C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber | |
| US2744506A (en) | Two-stroke uniflow-scavenged internal combustion engine | |
| US5095869A (en) | Apparatus for control of pressure in internal combustion engines | |
| US10578009B2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
| US2776650A (en) | Internal combustion engines | |
| CN2704690Y (en) | Main body of three-stroke IC engine without compression | |
| US1369511A (en) | Internal-combustion engine | |
| RU2715307C1 (en) | Two-stroke internal combustion engine with external combustion chamber (versions) | |
| CN113513424A (en) | Two-stroke diesel engine and air intake method thereof | |
| US20180252155A1 (en) | Selective cycle engine with sidewall valve | |
| CN2511795Y (en) | Two stroke IC engine with scavenging cylinder | |
| KR20110017364A (en) | Improved combustion engine | |
| RU2206757C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
| US20140299108A1 (en) | Ic engine cylinder and piston |