PL176019B1

PL176019B1 - Two-stroke combustion engine

Info

Publication number: PL176019B1
Application number: PL95308439A
Authority: PL
Inventors: Marian Bujas
Original assignee: Marian Bujas
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1999-03-31
Also published as: PL308439A1

Abstract

Dwusuwowy silnik spalinowy, posiadający tłok wykonujący ruch posuwisto zwrotny w cylindrze zaopatrzonym w głowicę i kanały dolotowe wstępnie sprężonej mieszanki, kanały przelotowe, którymimieszankanapływanad denko tłoka, oraz kanały wydechowe, którymijest usuwana spalona mieszanka, znamienny tym, że jego tłok (2) ma kształt tulei, w której górnej części znajdują się kanały wydechowe (7), a tuż nad jego denkiem kanały przelotowe (5) dla mieszanki sprężonej wstępnie w skrzyni korbowej oraz pierścienie uszczelniające (6), natomiast cylinder(1) posiadana samej górzekanały wydechowe (11) spalin, ana samym dole kanały przelotowe (10) zasysanej otworem(9) mieszanki i jest zamknięty głowicą (3) o mniejszej średnicy, zaopatrzoną w pierścienie uszczelniające (4) tuleję tłoka (2) w cylindrze (1).Two-stroke internal combustion engine, having reciprocating piston in the cylinder equipped with a head and inlet channels pre-pressurized mixtures, channels pass-through, in which the mixture flows over the bottom the piston and the exhaust ducts which it is discharged burnt mixture, characterized by that its piston (2) has the shape of a sleeve in which the upper one parts are exhaust ducts (7), and right above its bottom, passageways (5) for pre-compressed mixture in the crankcase and the sealing rings (6), while cylinder (1) held at the very top of the channels the exhaust (11) of the exhaust, and at the very bottom of the channels the through holes (10) of the mixture sucked in through the hole (9) and is closed with a head (3) of smaller diameter, fitted with sealing rings (4) piston sleeve (2) in cylinder (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwusuwowy silnik spalinowy z zapłonem iskrowym. Silnik jest chłodzony powietrzem lub płynem i może być stosowany jako jednostka napędowa pojazdów samochodowych, jedno i dwuśladowych, jak również do przenośnych lub stałych agregatów.The subject of the invention is a two-stroke internal combustion engine with spark ignition. The engine is air-cooled or liquid-cooled and can be used as a power unit for motor vehicles, single track and twin track vehicles, as well as for portable or fixed aggregates.

W dwusuwowych silnikach spalinowych o tradycyjnej konstrukcji napełnianie cylindra świeżym ładunkiem i wylot spalin odbywają się prawie równocześnie kiedy tłok znajduje się w pobliżu dolnego zwrotnego punktu. Prowadzi to w konsekwencji do znacznego skażenia atmosfery przez spaliny. Znane są różne konstrukcje dwusuwowych silników spalinowych próbujące rozwiązać kłopotliwy problem wyrzucania części zassanej ze skrzyni korbowej mieszanki wraz ze spalinami na zewnątrz. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest umieszczenie w cylindrze silnika dwóch kanałów przelotowych, przez które mieszanka napływa do komory spalania. Oba strumienie zassanej mieszanki spotykają się wówczas w pewnej odległości od denka tłoka, przed ścianą cylindra, naprzeciw kanału wylotowego i płyną w kierunku komory spalania, usuwając przed sobą spaliny. Symetryczne usytuowanie kanałów przelotowych względem kanału wylotowego zapewnia równomierne podgrzanie strug mieszanki, ale nie eliminuje jej strat. Może być również stosowane płukanie trój strumieniowe, a nawet czterostrumieniowe. W takim przypadku, zależnie od sposobu rozmieszczenia i liczby kanałów przelotowych i wylotowych w cylindrze przebieg wymiany ładunku ma nieco inny charakter, a napełnienie cylindra mieszanką i ilość powstających spalin są niejednakowe.In traditional two-stroke internal combustion engines, the cylinder is filled with fresh load and exhaust gas is exhausted almost simultaneously when the piston is near the lower reversal point. As a consequence, the atmosphere is significantly contaminated with exhaust gases. Various designs of two-stroke internal combustion engines are known to try to solve the troublesome problem of ejecting part of the mixture sucked in from the crankcase together with the exhaust gases to the outside. The most common solution is to place two passageways in the engine cylinder through which the mixture flows into the combustion chamber. The two streams of the sucked in mixture then meet at a distance from the piston head, in front of the cylinder wall, opposite the outlet channel, and flow towards the combustion chamber, removing the exhaust gas ahead of them. The symmetrical arrangement of the through-channels in relation to the outlet channel ensures even heating of the mixture streams, but does not eliminate its losses. A three-stream or even four-stream rinse can also be used. In this case, depending on the arrangement and the number of through-flow and exhaust channels in the cylinder, the course of charge exchange is slightly different, and the filling of the cylinder with the mixture and the amount of exhaust gases produced are not the same.

Celem wynalazku jest przedstawienie odmiennej od dotychczas stosowanych konstrukcji dwusuwowego silnika spalinowego, która zmniejsza do minimum straty mieszanki przy 'napełnianiu cylindra i w związku z tym nie powoduje skażenia naturalnego środowiska człowieka.The aim of the invention is to present a construction of a two-stroke internal combustion engine different from the hitherto used, which minimizes the loss of the mixture when filling the cylinder and therefore does not contaminate the natural environment of man.

Dwusuwowy silnik spalinowy według wynalazku posiada cylinder z głowicą, wewnątrz którego znajduje się tłok połączony z tradycyjnym korbowodem. Tłok ma kształt tulei, której podstawę stanowi denko tłoka. W górnej części tulei tłoka znajdują się kanały wydechowe dla spalin w postaci usytuowanych symetrycznie względem siebie i na tym samym poziomie otworów. Natomiast tuż nad denkiem tłoka, w jego tulei wykonane są kanały przelotowe dla sprężonej wstępnie mieszanki w skrzyni korbowej, oraz pierścienie uszczelniające tuleję tłoka w cylindrze. Cylinder posiada na samej górze kanały wydechowe spalin również usytuowane symetrycznie względem siebie i na tym samym poziomie, a na samym dole kanały przelotowe zasysanej ze skrzyni korbowej mieszanki. Cylinder silnika jest zamknięty głowicą o średniej mniejszej od średnicy cylindra, zaopatrzoną w pierścienie uszczelniające tuleję tłoka w cylindrze.The two-stroke internal combustion engine according to the invention has a cylinder with a cylinder head inside which there is a piston connected to a conventional connecting rod. The piston has the shape of a sleeve, the base of which is the piston crown. In the upper part of the piston sleeve there are exhaust channels for exhaust gas in the form of holes arranged symmetrically to each other and at the same level. On the other hand, just above the piston crown, in its sleeve, there are passage channels for the pre-pressurized mixture in the crankcase, and rings for sealing the piston sleeve in the cylinder. At the top, the cylinder has exhaust gas channels also symmetrically located to each other and at the same level, and at the bottom, there are through-channels of the mixture sucked in from the crankcase. The engine cylinder is closed with a cylinder head with an average diameter smaller than the cylinder diameter, provided with sealing rings on the piston sleeve in the cylinder.

Umieszczenie kanałów wylotowych na samej górze komory spalania a kanałów przelotowych na samym dole, powoduje niemal całkowite usuwanie spalin i doskonałe wypełnienie komory spalania świeżą mieszanką. Silnik charakteryzuje się sprawną i ekonomiczną pracą wPlacing the exhaust channels at the top of the combustion chamber and the through-channels at the bottom, causes almost complete removal of exhaust gases and perfect filling of the combustion chamber with a fresh mixture. The engine is characterized by efficient and economical operation in

176 019 rozległym zakresie zmiennych obciążeń i obrotów, ma zwartą budowę i gwarantuje uzyskanie żądanej mocy. W zależności od przeznaczenia, silnik może być konstruowany jako jednostka jedno lub wielocylindrowa.176 019 has a wide range of variable loads and speeds, is compact and guarantees the required power. Depending on the intended use, the engine can be designed as a single or multi-cylinder unit.

Przedmiot wynalazku zobrazowano na rysunku, którego fig. 1 przedstawia dwusuwowy silnik spalinowy w przekroju, a fig. 2 i 3 przedstawiają wymianę ładunku w cylindrze silnika.The subject of the invention is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows a cross section of a two-stroke internal combustion engine, and Figs. 2 and 3 show the charge exchange in the engine cylinder.

W cylindrze 1 silnika znajduje się tłok 2 w postaci tulei. Tuleja tłoka 2 wchodzi między cylinder 1 a głowicę 3. Głowica 3 w dolnej swej części posiada pierścienie 4 uszczelniające tłok w cylindrze. Stycznie do powierzchni denka tłoka 2 w jego tulei są wykonane kanały przelotowe 5 dla sprężonej wstępnie w skrzyni korbowej mieszanki. Zarówno nad kanałami przelotowymi 5 jak i pod nimi w tulei tłoka 2 znajdują się pierścienie uszczelniające 6. W górnej części tulei tłoka 2 znajdują się kanały wydechowe spalin 7. Tarcza korbowa 8 umieszczona na wale korbowym posiada wycięcie, które otwiera albo zamyka otwór ssący 9 prowadzący od gaźnika do skrzyni korbowej. Kanały przelotowe 10 usytuowane są na samym dole cylindra a kanały wylotowe 11 dla spalin na samej górze cylindra.In the cylinder 1 of the engine there is a piston 2 in the form of a sleeve. The piston sleeve 2 extends between the cylinder 1 and the head 3. The head 3 in its lower part has rings 4 sealing the piston in the cylinder. Tangentially to the surface of the piston crown 2 in its sleeve there are through-channels 5 for the mixture pre-compressed in the crankcase. Both above the through-channels 5 and below them, in the piston sleeve 2 there are sealing rings 6. In the upper part of the piston sleeve 2 there are exhaust gas channels 7. The crank disk 8 placed on the crankshaft has a recess that opens or closes the intake opening 9. from the carburetor to the crankcase. The passageways 10 are located at the very bottom of the cylinder and the exhaust gas outlet 11 are at the very top of the cylinder.

Działanie silnika jest następujące.The operation of the engine is as follows.

Gdy tłok porusza się w górę, tarcza korbowa 8 odsłania otwór ssący 9 prowadzący od gaźnika do skrzyni korbowej, wówczas mieszanka wypełnia przestrzeń między głowicą a denkiem tłoka. Ilość mieszanki zassanej do skrzyni korbowej jest około 25% większa niż pojemność komory, w której spala się mieszanka, gdyż średnica tłoka jest większa niż średnica głowicy. To zjawisko jest korzystne dla silnika, gdyż oczyszczenie ze spalin komory i jej wypełnienie świeżą mieszankąjest dokładniejsze. Gdy tłok wykonuje ruch w dół, tarcza korbowa przysłania otwór do gaźnika i następuje sprężanie mieszanki w skrzyni korbowej. Około 48° przed dolnym zwrotnym punktem zaczynają się odsłaniać kanały wylotowe spalin w cylindrze 11, podczas gdy kanały przelotowe 5 w tłoku są jeszcze przysłonięte. W związku z tym spalona mieszanka już zaczyna opuszczać pod ciśnieniem przestrzeń znajdującą się pomiędzy denkiem tłoka a głowicą. Dopiero przy dalszym ruchu tłoka w dół, kiedy ciśnienie w komorze spalania wyrównuje się z ciśnieniem atmosferycznym kanały przelotowe 5 tłoka zaczynają się pokrywać z kanałami przelotowymi 10 w cylindrze - fig. 2 i wstępnie sprężona mieszanka ze skrzyni korbowej przepływa przez kanały tłoka do komory spalania, usuwając resztki spalin poprzez całkowicie otwarte kanały wydechowe 11. Następuje suw tłoka w górę, czyli sprężanie z równoczesnym zassaniem nowej porcji mieszanki do skrzyni korbowej. Kilkanaście stopni przed górnym zwrotnym punktem następuje zapłon mieszanki i tłok przesuwa się w dół. Jest to suw pracy. Przy tym suwie mieszanka w skrzyni korbowej zostaje wstępnie sprężona. Około 60° przed dolnym zwrotnym punktem górne kanały 7 tulei tłoka 2 zaczynają się pokrywać z kanałami wydechowymi 11 cylindra i następuje wydech spalin. Około 48° przed dolnym zwrotnym punktem otwierają się kanały przelotowe 10 i mieszanka wpada do wewnątrz komory spalania, usuwa resztki spalin i wypełnia komorę. Cykl pracy silnika powtarza się.As the piston moves up, the crank disk 8 exposes a suction hole 9 leading from the carburetor to the crankcase, and the mixture fills the space between the head and the piston crown. The amount of mixture sucked into the crankcase is about 25% greater than the volume of the chamber in which the mixture burns, as the diameter of the piston is larger than the diameter of the head. This phenomenon is beneficial for the engine, because cleaning the exhaust gas from the chamber and filling it with a fresh mixture is more accurate. As the piston travels downward, the crankshaft covers the carburetor hole and the mixture is compressed in the crankcase. Approximately 48 [deg.] Before the lower turning point, exhaust gas outlet channels in cylinder 11 begin to expose, while exhaust ports 5 in the piston are still obstructed. As a result, the burnt mixture is already starting to leave the space under pressure between the piston head and the head. Only with the further downward movement of the piston, when the pressure in the combustion chamber equalizes with atmospheric pressure, the through-channels 5 of the piston begin to align with the through-channels 10 in the cylinder - Fig. 2 and the pre-compressed mixture from the crankcase flows through the piston channels into the combustion chamber, removing the rest of the exhaust gas through the fully open exhaust channels 11. The piston stroke upwards, that is, compression while sucking a new portion of the mixture into the crankcase. A dozen or so degrees before the upper turning point, the mixture ignites and the piston moves down. It is a work stroke. With this stroke, the mixture in the crankcase is pre-compressed. Approximately 60 ° ahead of the lower turning point, the upper channels 7 of the piston sleeve 2 begin to align with the exhaust channels 11 of the cylinder and exhaust gas is exhausted. About 48 ° in front of the lower turning point, the passageways 10 open and the mixture flows into the combustion chamber, removes flue gas residues and fills the chamber. The engine operating cycle repeats itself.

176 019176 019

IAND

176 019176 019

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 2,00 złPrice PLN 2.00

Claims

Patent claim

A two-stroke internal combustion engine having a reciprocating piston in a cylinder equipped with a head and inlet channels of the pre-compressed mixture, through channels through which the mixture flows over the piston crown, and exhaust channels through which the burnt mixture is removed, characterized by the fact that its piston (2 ) has the shape of a sleeve, in the upper part of which there are exhaust channels (7), and just above its bottom, passage channels (5) for the pre-compressed mixture in the crankcase and sealing rings (6), while the cylinder (1) has at the top exhaust channels (11), and at the very bottom, through-channels (10) of the mixture sucked in (9) and is closed with a head (3) of a smaller diameter, equipped with sealing rings (4), piston sleeve (2) in the cylinder (1) .