[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2243387C2 - Internal combustion engine (versions) - Google Patents

Internal combustion engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2243387C2
RU2243387C2 RU2002105687/06A RU2002105687A RU2243387C2 RU 2243387 C2 RU2243387 C2 RU 2243387C2 RU 2002105687/06 A RU2002105687/06 A RU 2002105687/06A RU 2002105687 A RU2002105687 A RU 2002105687A RU 2243387 C2 RU2243387 C2 RU 2243387C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windows
cylinder
inlet
piston
engine
Prior art date
Application number
RU2002105687/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002105687A (en
Inventor
Б.П. Чоповский (RU)
Б.П. Чоповский
В.Б. Козулин (RU)
В.Б. Козулин
Original Assignee
Чоповский Борис Петрович
Козулин Владимир Борисович
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 Чоповский Борис Петрович, Козулин Владимир Борисович filed Critical Чоповский Борис Петрович
Priority to RU2002105687/06A priority Critical patent/RU2243387C2/en
Publication of RU2002105687A publication Critical patent/RU2002105687A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2243387C2 publication Critical patent/RU2243387C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention relates to two-stroke and four-stroke piston engines. Proposed internal combustion engine has cylinder with upper intake and exhaust ports overlapped by spool. According to first design version, intake and exhaust ports are made over piston at its bottom dead center position which are overlapped by piston, and air from supercharger is supplied to upper and lower intake ports. According to second design version, spool is installed in cylindrical barrel, and space is formed inside cylindrical wall of barrel to which cooling liquid is delivered. According to third design version, air from self-contained supercharger is supplied to upper intake and lower scavenging ports. Scavenging ports are arranged over piston when it is in bottom dead center, and upper ports are positively closed after closing of lower intake and exhaust ports by piston. According to fourth design version, engine is furnished additionally with two-stroke cylinder, and operating phases of two four-stroke cylinders are displaced through 360o. Bypass valves connect two-stroke cylinder with fourstroke cylinders when pistons approach top dead central alternately, through 360o of shaft rotation.
EFFECT: improved economy and reliability of engine, reduced specific mass.
15 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым двухтактным и четырехтактным двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to the field of engine engineering, in particular to piston push-pull and four-stroke internal combustion engines.

Наиболее близкими аналогами заявленного изобретения являются двигатели, содержащие цилиндр, а также верхние впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).The closest analogues of the claimed invention are engines containing a cylinder, as well as upper inlet and outlet windows of the cylinder, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action, having inlet and outlet windows on its cylindrical wall (1, 2, 3, 4, 5 , 6, 7).

Недостатками аналогов являются их низкая надежность. Кроме того, известные варианты двигателя с золотниковым газораспределением при повышении нагрузки на двигатель не позволяют в процессе работы переводить двигатель с четырехтактного на двухтактный принцип работы с целью повышения мощности и крутящего момента на валу двигателя.The disadvantages of analogues are their low reliability. In addition, the well-known variants of the engine with gas control valves with increasing load on the engine do not allow in the process of switching the engine from four-stroke to two-stroke operation in order to increase power and torque on the motor shaft.

Техническим результатом является повышение надежности двигателя, его экономичности и удельной мощности.The technical result is to increase the reliability of the engine, its efficiency and specific power.

Поставленная задача в части первого варианта, описываемого в пунктах 1-6 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный содержит цилиндр, а также верхние впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна. Согласно изобретению в нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены нижние впускные и выпускные окна, которые перекрываются поршнем при его движении от нижней к верхней мертвой точке, а окна золотника охватываются поворотной втулкой, которая имеет на своей цилиндрической стенке окна и обеспечивает в пределах своего поворота открытие или закрытие окон цилиндра, а к верхним и нижним впускным окнам подведен воздух от нагнетателя.The problem in part of the first option described in paragraphs 1-6 of the claims is achieved by the fact that the four-stroke piston internal combustion engine contains a cylinder, as well as upper inlet and outlet windows of the cylinder, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action having its inlet wall and inlet windows. According to the invention, lower inlet and outlet windows are made in the lower part of the cylinder above the piston when it is positioned at the bottom dead center, which are blocked by the piston when it moves from the bottom to the top dead center, and the spool windows are covered by a rotary sleeve, which has windows on its cylindrical wall and within its rotation, it ensures the opening or closing of cylinder windows, and air from the supercharger is connected to the upper and lower inlet windows.

Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.The task is also achieved by the fact that it can have rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows.

Поставленная задача достигается также тем, что окна цилиндра могут иметь вытянутую длину по дуге окружности.The task is also achieved by the fact that the cylinder windows can have an elongated length along an arc of a circle.

Поставленная задача достигается также тем, что в качестве нагнетателя может быть использован турбонагнетатель, который на входе в турбину подсоединен к выпускным окнам цилиндра, а на выходе подсоединен к впускным окнам цилиндра.The task is also achieved by the fact that a turbocharger can be used as a supercharger, which is connected to the exhaust ports of the cylinder at the entrance to the turbine and connected to the intake ports of the cylinder at the outlet.

Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь несколько нижних впускных окон, из которых часть окон расположена в осевом направлении цилиндра так, что они перекрываются поршнем после закрытия поршнем нижних выпускных окон цилиндра, а на линии подвода воздуха от нагнетателя к этим окнам перед ними установлен самодействующий впускной клапан.The task is also achieved by the fact that it can have several lower inlet windows, of which some of the windows are located in the axial direction of the cylinder so that they overlap with the piston after the piston closes the lower exhaust windows of the cylinder, and in front of them on the air supply line from the supercharger a self-acting intake valve is installed.

Поставленная задача достигается также тем, что перед или после самодействующего впускного клапана может быть установлен запорный клапан с ручным или автоматическим управлением.The task is also achieved by the fact that before or after the self-acting intake valve can be installed shut-off valve with manual or automatic control.

Поставленная задача в части второго варианта, описываемого в пунктах 7-9 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный содержит цилиндр, впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна. Согласно изобретению золотник установлен внутри цилиндрической втулки, имеющей на своей цилиндрической стенке окна, которые совпадают с окнами цилиндра и окнами золотника при его вращении, а внутри цилиндрической стенки втулки образована полость, к которой подведена охлаждающая жидкость, например, из системы охлаждения двигателя.The problem in part of the second option described in paragraphs 7-9 of the claims is achieved by the fact that the four-stroke piston internal combustion engine contains a cylinder, cylinder inlet and outlet windows, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action having on its cylindrical wall inlet and outlet windows. According to the invention, the spool is installed inside a cylindrical sleeve having windows on its cylindrical wall that coincide with the windows of the cylinder and the windows of the spool during its rotation, and a cavity is formed inside the cylindrical wall of the sleeve to which coolant is connected, for example, from an engine cooling system.

Поставленная задача достигается также тем, что втулка может быть выполнена подвижной по углу поворота вокруг своей оси.The task is also achieved by the fact that the sleeve can be made movable in the angle of rotation around its axis.

Поставленная задача достигается также тем, что он может иметь автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.The task is also achieved by the fact that it can have rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows.

Поставленная задача в части третьего варианта, описываемого в пунктах 10 и 11 формулы изобретения, достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой двухтактный содержит впускные и выпускные окна цилиндра, из которых впускные окна расположены в верхней части цилиндра, а выпускные окна расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке. Согласно изобретению он снабжен автономным нагнетателем, воздух от которого подведен к верхним и к нижним впускным окнам, из которых нижние впускные окна являются продувочными и расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, а верхние впускные окна закрываются клапанами, имеющими принудительный привод, после закрытия поршнем нижних впускных и выпускных окон.The task in part of the third option described in paragraphs 10 and 11 of the claims is achieved by the fact that the piston push-pull internal combustion engine contains inlet and outlet windows of the cylinder, of which the inlet windows are located in the upper part of the cylinder, and the outlet windows are located above the piston when position at bottom dead center. According to the invention, it is equipped with a self-contained supercharger, the air from which is led to the upper and lower inlet windows, of which the lower inlet windows are purge and are located above the piston when it is at the bottom dead center, and the upper inlet windows are closed by valves with forced drive, after piston closure of the lower inlet and outlet windows.

Поставленная задача достигается также тем, что на линии подвода воздуха от нагнетателя перед верхними впускными окнами может быть установлен регулятор количества подаваемого в цилиндр воздуха, а к нижним впускным продувочным окнам воздух от нагнетателя подводится с полным напором без дросселирования газа.The task is also achieved by the fact that on the air supply line from the supercharger in front of the upper inlet windows a regulator of the amount of air supplied to the cylinder can be installed, and air from the supercharger is supplied to the lower inlet purge windows with full pressure without gas throttling.

Поставленная задача достигается также тем, что двигатель внутреннего сгорания поршневой содержит два или более цилиндров, имеющих четырехтактный принцип работы, у которых со стороны крышки цилиндров расположены впускные и выпускные клапаны принудительного действия. Согласно изобретению он снабжен дополнительным цилиндром, имеющим двухтактный принцип работы, а цилиндры, имеющие четырехтактный принцип работы, имеют по отношению друг к другу смещение фаз работы на 360° и расположены с двух сторон дополнительного цилиндра, который снабжен выпускными и перепускными клапанами принудительного действия, из которых перепускные клапаны поочередно через 360° угла поворота вала соединяют дополнительный цилиндр с цилиндрами, имеющими четырехтактный принцип работы при подходе поршней цилиндров к верхней мертвой точке, а выпускные клапаны дополнительного цилиндра открываются при движении его поршня в направлении от нижней к верхней мертвой точке и закрываются при подходе поршня к верхней мертвой точке.The task is also achieved by the fact that the piston internal combustion engine contains two or more cylinders having a four-stroke principle of operation, for which forced intake and exhaust valves are located on the cylinder cover side. According to the invention, it is equipped with an additional cylinder having a two-stroke principle of operation, and cylinders having a four-cycle principle of operation have a 360 ° phase shift relative to each other and are located on both sides of the additional cylinder, which is equipped with exhaust and bypass valves of forced action, from which bypass valves alternately through a 360 ° angle of rotation of the shaft connect an additional cylinder with cylinders having a four-stroke principle of operation when the pistons approach the upper dead point, and the exhaust valves of the additional cylinder open when the piston moves in the direction from the bottom to top dead center and close when the piston approaches the top dead center.

Поставленная задача достигается также тем, что на линии перепуска газа в дополнительный цилиндр из цилиндра, имеющего четырехтактный принцип работы, может быть установлена форсунка низкого давления.The stated task is also achieved by the fact that a low-pressure nozzle can be installed on the gas bypass line to an additional cylinder from a cylinder having a four-stroke principle of operation.

Поставленная задача достигается также тем, что дополнительный цилиндр может быть снабжен форсункой двойного назначения, которая после закрытия выпускных клапанов дополнительного цилиндра подает в цилиндр одновременно топливо и сжатый воздух в заданном соотношении, в зависимости от режима работы двигателя по мощности.The task is also achieved by the fact that the additional cylinder can be equipped with a dual-purpose nozzle, which, after closing the exhaust valves of the additional cylinder, simultaneously supplies fuel and compressed air to the cylinder in a predetermined ratio, depending on the engine operating mode in terms of power.

Поставленная задача достигается также тем, что в нижней части всех цилиндров над поршнем при его положении в НМТ могут быть выполнены выпускные окна.The task is also achieved by the fact that in the lower part of all cylinders above the piston, at its position in the BDC, exhaust windows can be made.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.The invention is illustrated using the drawings.

На фиг.1 представлен первый вариант описываемого двигателя.Figure 1 presents the first embodiment of the described engine.

На фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

На фиг.3 представлен второй вариант двигателя.Figure 3 presents the second version of the engine.

На фиг.4 – разрез Б-Б на фиг.3.Figure 4 is a section bB in figure 3.

На фиг.5 представлен третий вариант двигателя.Figure 5 presents the third version of the engine.

На фиг.6 представлен четвертый вариант двигателя.Figure 6 presents the fourth version of the engine.

Первый вариант двигателя, описываемый в пунктах 1-6 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; верхние выпускные окна 4 цилиндра; поворотную втулку 5 со стороны впускных окон 3 цилиндра; поворотную втулку 6 со стороны выпускных окон 4 цилиндра; окна 7 втулок 5 и 6; ручку 8 для поворота втулок 5 и 6 в ручном или автоматическом режиме; цилиндрический золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; впускные окна 11 золотника 9; камеру 12 впуска; камеру 13 выпуска; перегородку 14 золотника, разделяющую камеры 12 и 13; впускное окно 15 камеры 12; выпускное окно 16 камеры 13; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 18 низкого или высокого давления и свечу зажигания; нижние выпускные окна 19; нижние впускные окна 20, закрытие которых поршнем происходит позже закрытия выпускных окон 19; дополнительные нижние впускные окна 21, закрытие которых поршнем происходит раньше закрытия нижних выпускных окон 19; скос 22 на днище поршня напротив впускных окон 20; самодействующий впускной клапан 23; запорный клапан 24 с ручным или автоматическим приводом; турбонагнетатель 25.The first version of the engine described in paragraphs 1-6 of the claims contains a working cylinder 1; piston 2 of cylinder 1; upper inlet windows 3 cylinders; upper exhaust windows 4 cylinders; the rotary sleeve 5 from the side of the inlet windows 3 of the cylinder; rotary sleeve 6 from the side of the exhaust windows 4 of the cylinder; windows 7 of bushes 5 and 6; handle 8 for turning bushings 5 and 6 in manual or automatic mode; cylindrical spool 9; outlet windows 10 of the spool 9; inlet windows 11 of the spool 9; intake chamber 12; camera 13 release; a spool partition 14 dividing the chambers 12 and 13; the inlet window 15 of the chamber 12; exhaust window 16 of the chamber 13; a regulator 17 of the amount of air supplied to the cylinder, for example a throttle valve; a low or high pressure nozzle 18 and a spark plug; lower outlet windows 19; lower inlet windows 20, the closing of which by the piston occurs after the closing of the outlet windows 19; additional lower inlet windows 21, which are closed by a piston before closing the lower outlet windows 19; bevel 22 on the piston bottom opposite the inlet windows 20; self-acting intake valve 23; shut-off valve 24 with manual or automatic actuator; turbocharger 25.

Двигатель по первому варианту работает следующим образом. Впускные и выпускные окна 3 и 4, выполненные в верхней части (в крышке) цилиндра 1, выходят на внутреннюю цилиндрическую поверхность крышки цилиндра и имеют вытянутую угловую длину α°1 по дуге окружности. Внутренняя цилиндрическая поверхность окон 3 и 4 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью втулок 5 и 6, которые имеют окна 7 и с помощью ручки 8 в ручном или автоматическом режиме могут поворачиваться вокруг своей оси. Втулка 5 охватывает золотник 9 со стороны впускных окон 3, а втулка 6 охватывает золотник со стороны выпускных окон 4 цилиндра. Золотник 9 имеет на своей цилиндрической поверхности выпускные окна 10 и впускные окна 11, у которых угловая длина по дуге окружности α°2 и α°3 соответствует расчетной величине фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов двигателя. Втулка 5 при повороте на определенный угол в пределах открытия окон 3 обеспечивает текущие фазы газораспределения выпускных окон 10 золотника 9, а втулка 6 при повороте на определенный угол в пределах открытия окон 4 обеспечивает текущие фазы газораспределения впускных окон 11 золотника 9. Втулки 5 и 6 при повороте в крайнее положение могут полностью закрывать впускные 3 и выпускные 4 окна цилиндра. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют впускную 12 и выпускную камеру 13. Камеры 12 и 13 отделены друг от друга перегородкой 14. Камера 12 имеет впускное окно 15, а камера 13 имеет выпускное окно 16. Перед впускным окном 15 установлен регулятор производительности количества подаваемого в цилиндр воздуха 17. В верхней части цилиндра установлена форсунка низкого или высокого давления 18 для подачи в цилиндр топлива. Форсунка 18 может быть объединена со свечой зажигания. В нижней части цилиндра над поршнем, при его положении в нижней мертвой точке, выполнены нижние выпускные окна 19 и нижние впускные окна 20 и 21, из которых окна 20 расположены в осевом направлении так, что закрываются поршнем после закрытия выпускных окон 19, а окна 21 закрываются поршнем раньше закрытия выпускных окон 19. Для задержки закрытия впускных окон 20 на днище поршня со стороны окон 20 может быть выполнен скос 22. Перед впускными окнами 20 установлен самодействующий впускной клапан 23. До или после самодействующего клапана 23 может быть установлен запорный клапан 24 с ручным или автоматическим приводом. Впускное окно 15 камеры 12 и нижние окна 20 и 21 имеют соединение с внешним источником наддува, например с турбонагнетателем 25, а выпускное окно 16 камеры 13 и нижнее выпускное окно 19 соединяются с турбиной турбонагнетателя 24. Двигатель может иметь принудительное зажигание топливовоздушной смеси от свечи или может работать как дизель с самовоспламенением топливной смеси в результате высокой степени сжатия.The engine according to the first embodiment works as follows. The inlet and outlet windows 3 and 4, made in the upper part (in the cover) of the cylinder 1, extend onto the inner cylindrical surface of the cylinder cover and have an elongated angular length α ° 1 along an arc of a circle. The inner cylindrical surface of the windows 3 and 4 is in contact with the outer cylindrical surface of the bushings 5 and 6, which have windows 7 and can be rotated around its axis using the handle 8 in manual or automatic mode. The sleeve 5 covers the spool 9 from the inlet port 3, and the sleeve 6 covers the spool from the outlet port 4 of the cylinder. The spool 9 has on its cylindrical surface outlet windows 10 and inlet windows 11, in which the angular length along the circular arc α ° 2 and α ° 3 corresponds to the calculated value of the valve timing of the intake and exhaust valves of the engine. The sleeve 5 when turning a certain angle within the opening of the windows 3 provides the current valve timing of the exhaust windows 10 of the spool 9, and the sleeve 6 when turning a certain angle within the opening of the windows 4 provides the current valve timing of the inlet windows 11 of the valve 9. The bushings 5 and 6 at turning to the extreme position can completely close the inlet 3 and outlet 4 cylinder windows. The spool 9 has internal cavities that form the inlet 12 and the outlet chamber 13. The chambers 12 and 13 are separated from each other by a partition 14. The chamber 12 has an inlet window 15, and the chamber 13 has an outlet window 16. In front of the inlet window 15, a capacity regulator of the amount of feed into the air cylinder 17. In the upper part of the cylinder, a low or high pressure nozzle 18 is installed for supplying fuel to the cylinder. The nozzle 18 may be combined with a spark plug. In the lower part of the cylinder above the piston, at its position at bottom dead center, lower outlet windows 19 and lower inlet windows 20 and 21 are made, of which the windows 20 are located in the axial direction so that they are closed by the piston after closing the outlet windows 19, and the windows 21 be closed by the piston before closing the outlet windows 19. To delay the closing of the inlet windows 20, a bevel 22 can be made on the piston bottom from the side of the windows 22. A self-acting inlet valve 23 is installed in front of the inlets 20. Before or after the self-acting valve 23 can be installed Flax shut-off valve 24, with manual or automatic drive. The inlet window 15 of the chamber 12 and the lower windows 20 and 21 are connected to an external boost source, for example, a turbocharger 25, and the outlet window 16 of the chamber 13 and the lower outlet window 19 are connected to the turbine of the turbocharger 24. The engine may be forced to ignite the air-fuel mixture from a spark plug or can work as a self-ignition diesel fuel mixture as a result of a high compression ratio.

Конструкция механизма газораспределения первого варианта двигателя, изображенного на фиг.1 и 2, позволяет обеспечить различные режимы его работы. Например, повороты втулок 5 и 6 в пределах раскрытия окон 3 и 4 позволяют менять фазы газораспределения по впускным и выпускным клапанам с целью увеличения момента вращения на низких оборотах и с целью повышения коэффициента наполнения цилиндра. Поворот втулок 5 и 6 в крайнее положение позволяет переводить двигатель на двухтактный принцип работы. Поворот втулки 5 со стороны впускных окон цилиндра с целью выпуска части газа из цилиндра за счет выталкивающего хода поршня позволяет регулировать коэффициент наполнения цилиндра по циклу "Отто-Аткинсона". При переводе двигателя на двухтактный принцип работы втулки 5 и 6 поворачиваются в крайнее положение и полностью закрывают впускные 3 и выпускные 4 окна цилиндра, которые перестают работать. Такое положение втулок показано на фиг.2. В работе остаются нижние впускные 20 и 21 окна и нижние выпускные окна 19. Одновременно с закрытием окон 3 и 4 подается команда на изменение частоты срабатывания форсунки или свечи зажигания, т.к. при двухтактном принципе работы цилиндра в отличие от четырехтактного принципа работы рабочий ход поршня происходит на каждом обороте вала двигателя, а четырехтактный двигатель имеет один рабочий ход поршня на два оборота вала двигателя. Наличие нижних впускных окон 20 и 21, а также нижних выпускных окон 19 создает особые улучшенные условия работы двигателя по четырехтактному циклу, т.к. в начале выпуска сгоревших газов их основная масса, имеющая высокую температуру, выходит через нижние выпускные окна 19, минуя верхние выпускные окна 4. В результате улучшаются температурные условия работы золотника со стороны выпускных окон и нормализуются условия его смазки, что повышает надежность двигателя. Наличие нижних впускных окон 20 и 21 на цикле выпуска газов позволяет лучше продуть цилиндр от сгоревших газов в конце рабочего хода поршня и дополнительно снизить их температуру. Наличие нижних впускных окон 20 и 21 на цикле впуска свежего воздуха в цилиндр позволяет повысить коэффициент наполнения цилиндра, т.к. снижается суммарное газодинамическое сопротивление впускного тракта.The design of the gas distribution mechanism of the first engine variant, shown in figures 1 and 2, allows for various modes of its operation. For example, the turns of bushings 5 and 6 within the opening of windows 3 and 4 allow changing the valve timing along the intake and exhaust valves in order to increase the torque at low revolutions and to increase the fill factor of the cylinder. Turning the bushings 5 and 6 to the extreme position allows the engine to be switched over to the two-stroke operation principle. The rotation of the sleeve 5 from the side of the inlet windows of the cylinder in order to release part of the gas from the cylinder due to the ejection stroke of the piston allows you to adjust the filling factor of the cylinder according to the Otto-Atkinson cycle. When the engine is switched over to the two-stroke principle of operation, the bushings 5 and 6 turn to the extreme position and completely close the inlet 3 and outlet 4 cylinder windows, which stop working. This position of the bushings is shown in figure 2. The lower inlet windows 20 and 21 and the lower outlet windows 19 remain in operation. At the same time that windows 3 and 4 are closed, a command is issued to change the frequency of operation of the nozzle or spark plug, as with the two-stroke principle of operation of the cylinder, in contrast to the four-stroke principle of operation, the piston stroke occurs at each revolution of the engine shaft, and the four-stroke engine has one piston stroke per two revolutions of the engine shaft. The presence of the lower inlet windows 20 and 21, as well as the lower outlet windows 19 creates special improved working conditions of the engine on a four-cycle cycle, as at the beginning of the release of burnt gases, their bulk, having a high temperature, exits through the lower exhaust windows 19, bypassing the upper exhaust windows 4. As a result, the temperature conditions of the spool from the side of the exhaust windows improve and its lubrication conditions are normalized, which increases the reliability of the engine. The presence of lower inlet windows 20 and 21 on the gas exhaust cycle allows better blowing of the cylinder from burnt gases at the end of the piston stroke and further reducing their temperature. The presence of lower inlet windows 20 and 21 on the cycle of fresh air inlet into the cylinder allows to increase the fill factor of the cylinder, because the total gas-dynamic resistance of the intake tract is reduced.

При полном закрытии верхних впускных 3 и выпускных окон 4 цилиндра, когда втулки 5 и 6 по углу поворота вокруг своей оси переводятся в крайнее положение, принцип работы двигателя по двухтактному циклу заключается в следующем.When the upper inlet 3 and outlet windows 4 of the cylinder are completely closed, when the sleeves 5 and 6 are turned to the extreme position in the rotation angle around their axis, the principle of the engine's two-stroke cycle is as follows.

При рабочем ходе поршня после загорания топливной смеси и его движении от ВМТ к НМТ сначала начинают раскрываться поршнем впускные окна 20. Это может достигаться за счет среза 22, который имеет днище поршня напротив впускных окон 20. Но окна 20 не открываются, т.к. перед ними установлен самодействующий впускной клапан 23, который не пропускает газ в направлении из цилиндра. Затем поршень начинает открывать выпускные окна 19 и начинается выпуск из цилиндра выхлопных газов, которые поступают на турбину турбонагнетателя 25. После падения давления в цилиндре начинают открываться продувочные впускные окна 21 и открывается самодействующий впускной клапан 23 в момент, когда давление в цилиндре станет меньше чем давление, создаваемое нагнетателем 25. Пока поршень не закроет выпускные окна 19, идет продувка цилиндра от сгоревших газов. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 20 и самодействующий впускной клапан 23 еще некоторое время остаются открытыми и за это время в цилиндре поднимается давление выше атмосферного давления до величины давления, которую может создать нагнетатель 25. Величина подаваемого в цилиндр давления, соответственно, и количество газа регулируются регулятором производительности 17.During the piston stroke after ignition of the fuel mixture and its movement from TDC to BDC, the inlet windows 20 first begin to open with the piston. This can be achieved by means of a cut 22, which has a piston bottom opposite the inlet windows 20. But the windows 20 do not open, because in front of them is a self-acting inlet valve 23, which does not pass gas in the direction from the cylinder. Then the piston begins to open the exhaust ports 19 and the exhaust from the cylinder begins, which enters the turbine of the turbocharger 25. After the pressure drops in the cylinder, the purge inlet ports 21 open and the self-acting inlet valve 23 opens when the pressure in the cylinder becomes less than the pressure created by the supercharger 25. Until the piston closes the outlet windows 19, the cylinder is purged from burnt gases. After closing the outlet windows 19, the inlet ports 20 and the self-acting inlet valve 23 remain open for some time and during this time the pressure in the cylinder rises above atmospheric pressure to the pressure that the supercharger 25 can create. The amount of pressure supplied to the cylinder, respectively, and the amount of gas regulated by the capacity regulator 17.

При такой схеме работы двухтактный двигатель может работать с наддувом воздуха в цилиндр, что может повысить его литровую мощность в несколько раз, т.к. современные нагнетатели могут вырабатывать избыточное давление до 0,3 МПа, а мощность двигателя увеличивается в пропорциональной зависимости от поступающего в цилиндр газа. Наддув в цилиндр может использоваться только при необходимости кратковременного форсирования мощности двигателя, например при взлете самолета или на режиме обгона транспортного средства. В крейсерском режиме работы двигателя необходимость наддува воздуха в цилиндр отпадает. В этом случае подается команда на закрытие запорного клапана 24. В результате самодействующий впускной клапан 23, и впускные окна 20 закрываются и в работе остаются только продувочные впускные окна 21, которые закрываются поршнем раньше, чем закрываются выпускные окна 19. Соответственно, давление в цилиндре не сможет подняться выше атмосферного давления, и мощность двигателя снизится. Режим работы двигателя с кратковременным форсированием его мощности повысит долговечность и надежность работы самодействующего впускного клапана 23. Запорный клапан 24 можно использовать для закрытия окон 20 в аварийном режиме работы двигателя, который может возникнуть при поломке рабочих пластин самодействующего клапана 23.With this scheme of operation, a two-stroke engine can operate with pressurization of air into the cylinder, which can increase its liter capacity several times, because modern superchargers can generate excess pressure up to 0.3 MPa, and engine power increases in proportion to the gas entering the cylinder. The boost in the cylinder can be used only if it is necessary to briefly boost the engine power, for example, when taking off an airplane or when overtaking a vehicle. In cruising engine operation, there is no need to pressurize the cylinder. In this case, a command is issued to close the shut-off valve 24. As a result, the self-acting inlet valve 23 and the inlet windows 20 are closed and only purge inlet windows 21 remain in operation, which are closed by the piston before the outlet windows 19 are closed. Accordingly, the pressure in the cylinder is not can rise above atmospheric pressure, and engine power will decrease. The engine operating mode with short-term boosting of its power will increase the durability and reliability of the self-acting inlet valve 23. The shut-off valve 24 can be used to close the windows 20 in emergency engine operation, which can occur when the working plates of the self-acting valve 23 break.

Второй вариант двигателя, описываемый в пунктах 7-9 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; верхние выпускные окна 4 цилиндра; поворотную втулку 5 со стороны впускных окон 3 цилиндра; поворотную втулку 6 со стороны выпускных окон 4 цилиндра; окна 7 втулок 5 и 6; ручку 8 для поворота втулок 5 и 6 в ручном или автоматическом режиме; цилиндрический золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; впускные окна 11 золотника 9; камеру 12 впуска; камеру 13 выпуска; перегородку14 золотника, разделяющую камеры 12 и 13; впускное окно 15 камеры 12; выпускное окно 16 камеры 13; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 18 низкого или высокого давления, объединенную со свечой зажигания, или форсунку двойного назначения для подачи в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха; охлаждающую полость 26 втулки 6, выполненную внутри ее цилиндрической стенки.The second version of the engine described in paragraphs 7-9 of the claims contains a working cylinder 1; piston 2 of cylinder 1; upper inlet windows 3 cylinders; upper exhaust windows 4 cylinders; the rotary sleeve 5 from the side of the inlet windows 3 of the cylinder; rotary sleeve 6 from the side of the exhaust windows 4 of the cylinder; windows 7 of bushes 5 and 6; handle 8 for turning bushings 5 and 6 in manual or automatic mode; cylindrical spool 9; outlet windows 10 of the spool 9; inlet windows 11 of the spool 9; intake chamber 12; camera 13 release; a spool partition 14 separating chambers 12 and 13; the inlet window 15 of the chamber 12; exhaust window 16 of the chamber 13; a regulator 17 of the amount of air supplied to the cylinder, for example a throttle valve; a low or high pressure nozzle 18 combined with a spark plug or a dual-purpose nozzle for supplying simultaneously fuel and compressed air to the cylinder; a cooling cavity 26 of the sleeve 6, made inside its cylindrical wall.

Двигатель по второму варианту работает следующим образом. Впускные и выпускные окна 3 и 4, выполненные в верхней части (в крышке) цилиндра 1, выходят на внутреннюю цилиндрическую поверхность крышки цилиндра и имеют вытянутую угловую длину по дуге окружности α°1. Внутренняя цилиндрическая поверхность окон 3 и 4 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью поворотных втулок 5 и 6, которые имеют окна 7 и с помощью ручки 8 в ручном или автоматическом режиме по сигналу от датчика оборотов двигателя могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол, соответствующий текущей фазе газораспределения. Втулка 5 охватывает золотник 9 со стороны впускных окон 3, а втулка 6 охватывает золотник со стороны выпускных окон 4 цилиндра. Золотник 9 имеет на своей цилиндрической стенке выпускные окна 10 и впускные окна 11, у которых угловая длина по дуге окружности α°2 и α°3 соответствует расчетной величине фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов двигателя. Втулка 5 при повороте на определенный угол обеспечивает текущие фазы газораспределения выпускных окон 10, а втулка 6 - впускных окон 11 золотника. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют впускную 12 и выпускную камеру 13. Камеры 12 и 13 отделены друг от друга перегородкой 14. Камера 12 имеет впускное окно 15, а камера 13 имеет выпускное окно 16. К впускному окну 15 воздух подводится от регулятора количества подаваемого в цилиндр воздуха 17, например от дроссельной заслонки. В верхней части цилиндра установлена форсунка 18 низкого или высокого давления для подачи в цилиндр топлива. Форсунка 18 может быть объединена со свечой зажигания и может быть двойного назначения для подачи в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха. Втулки 5 и 6 внутри своих цилиндрических стенок имеют охлаждающие полости 26, к которым подведена охлаждающая жидкость, например, из системы охлаждения двигателя. Охлаждающую полость может иметь только втулка 6, расположенная со стороны выпускных окон 4 цилиндра, т.к. она имеет наиболее напряженный температурный режим работы. Двигатель может иметь принудительное зажигание топливовоздушной смеси или может работать как дизель с самовоспламенением топливной смеси в результате высокой степени сжатия.The engine according to the second embodiment works as follows. The inlet and outlet windows 3 and 4, made in the upper part (in the cover) of the cylinder 1, extend onto the inner cylindrical surface of the cylinder cover and have an elongated angular length in a circular arc α ° 1. The inner cylindrical surface of the windows 3 and 4 is in contact with the outer cylindrical surface of the rotary bushings 5 and 6, which have windows 7 and can be rotated around their axis by a given angle corresponding to the current phase using the signal from the engine speed sensor using the handle 8 gas distribution. The sleeve 5 covers the spool 9 from the inlet port 3, and the sleeve 6 covers the spool from the outlet port 4 of the cylinder. Spool 9 has outlet windows 10 and inlet windows 11 on its cylindrical wall, in which the angular length along the circular arc α ° 2 and α ° 3 corresponds to the calculated value of the gas distribution phases of the engine intake and exhaust valves. The sleeve 5 when turning at a certain angle provides the current valve timing of the outlet windows 10, and the sleeve 6 - the inlet windows 11 of the spool. The spool 9 has internal cavities that form the inlet 12 and the outlet chamber 13. The chambers 12 and 13 are separated from each other by a partition 14. The chamber 12 has an inlet window 15, and the chamber 13 has an outlet window 16. Air is supplied to the inlet window 15 from the quantity control air supplied to the cylinder 17, for example from a throttle valve. In the upper part of the cylinder, there is a nozzle 18 of low or high pressure for supplying fuel to the cylinder. The nozzle 18 can be combined with a spark plug and can be dual-purpose for supplying fuel and compressed air to the cylinder at the same time. The bushings 5 and 6 inside their cylindrical walls have cooling cavities 26 to which coolant is supplied, for example, from an engine cooling system. Only the sleeve 6 located on the side of the exhaust ports 4 of the cylinder can have a cooling cavity, because it has the most intense temperature conditions. The engine may have forced ignition of the air-fuel mixture or may operate as a diesel engine with self-ignition of the fuel mixture as a result of a high compression ratio.

На фиг.4 показан разрез Б-Б двигателя на фиг.3 по выпускным окнам 4, поясняющий принцип работы управляемых фаз газораспределения выпускных клапанов.Figure 4 shows a section BB of the engine of figure 3 along the exhaust ports 4, explaining the principle of operation of the controlled valve timing of the exhaust valves.

У четырехтактного двигателя полный цикл работы происходит за два оборота вала, что соответствует углу поворота вала двигателя на 720°. При этом фаза впуска и выпуска газа происходят при повороте вала двигателя на 180°. За фазой выпуска следует фаза впуска газа. Фаза выпуска происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Фаза впуска происходит при движении поршня от ВМТ к НМТ. Золотник по вращению связан с валом двигателя и вращается со скоростью, в два раза меньшей, чем скорость вращения вала двигателя. За один оборот золотника происходит полный четырехтактный цикл работы двигателя. При этом фаза впуска и фаза выпуска газа происходят при повороте золотника на 90°. Соответственно, угловая длина по дуге окружности α°2 впускных 11 и α°3 выпускных окон 10 золотника также принимается равной 90°. Положение окна 7 втулки 6 в НМТ соответствует номинальным оборотам двигателя, когда выпускные окна 4 открываются при подходе поршня 2 к НМТ и закрываются, когда поршень 2 подходит к ВМТ. Открытие окон 7 втулки 6 происходит, когда окна 11 золотника 9 начнут совмещаться с окнами 7, закрытие окон 7 происходит, когда заканчивается совмещение окон 7 и 11. Если принять, что вращение вала двигателя и вращение золотника 9 происходят по часовой стрелке, то поворот втулки 6 против часовой стрелки вызовет более раннее открытие выпускных окон 7. Более раннее открытие окон 7 целесообразно выполнять при увеличении оборотов двигателя, чтобы успеть выпустить из цилиндра газ, пока поршень 2 не начал движение от НМТ к ВМТ, т.к. в противном случае, если не сбросить давление газа в цилиндре, это давление будет давить на поршень 2 при его выталкивающем ходе и создаст паразитную нагрузку на вал двигателя, т.е. потребуется дополнительный расход энергии. При уменьшении оборотов двигателя втулка 6 поворачивается по часовой стрелке. В результате произойдет более позднее открытие выпускных окон 7, а следовательно, до открытия выпускных окон 4 газ успеет расшириться на большую величину, что позволяет более полно использовать энергию газа при движении поршня от ВМТ к НМТ, а выпуск газа из окон 4 будет происходить при меньшем давлении и с меньшим шумом.In a four-stroke engine, a full cycle of work occurs in two shaft rotations, which corresponds to an angle of rotation of the engine shaft by 720 °. In this case, the phase of gas inlet and outlet occurs when the engine shaft is rotated 180 °. The exhaust phase is followed by the gas inlet phase. The release phase occurs when the piston moves from BDC to TDC. The intake phase occurs when the piston moves from TDC to BDC. The rotary valve is connected to the motor shaft and rotates at a speed two times lower than the rotational speed of the motor shaft. For one revolution of the spool, a full four-stroke cycle of the engine occurs. In this case, the inlet phase and the gas release phase occur when the spool rotates 90 °. Accordingly, the angular length along the circular arc α ° 2 of the inlet 11 and α ° 3 of the outlet windows 10 of the spool is also taken equal to 90 °. The position of the window 7 of the sleeve 6 in the BDC corresponds to the nominal engine speed, when the exhaust windows 4 open when the piston 2 approaches the BDC and close when the piston 2 approaches the TDC. Opening the windows 7 of the sleeve 6 occurs when the windows 11 of the spool 9 begin to align with the windows 7, closing the windows 7 occurs when the alignment of the windows 7 and 11 ends. If we assume that the rotation of the motor shaft and the rotation of the spool 9 are clockwise, then the rotation of the sleeve 6 counterclockwise will cause an earlier opening of the exhaust windows 7. It is advisable to perform earlier opening of the windows 7 when the engine speed is increased in order to be able to release gas from the cylinder before the piston 2 begins to move from BDC to TDC, as otherwise, if the gas pressure in the cylinder is not relieved, this pressure will put pressure on the piston 2 during its buoyant stroke and create a parasitic load on the engine shaft, i.e. additional energy consumption will be required. With a decrease in engine speed, the sleeve 6 rotates clockwise. As a result, there will be a later opening of the outlet windows 7, and therefore, before the opening of the outlet windows 4, the gas will expand by a larger amount, which allows more complete use of the energy of the gas when the piston moves from TDC to BDC, and the release of gas from the windows 4 will occur at a smaller pressure and with less noise.

Изменение фаз газораспределения впускных клапанов имеет такой же принцип работы. Запаздывание закрытия впускных клапанов при большом числе оборотов позволяет увеличить коэффициент заполнения цилиндра за счет инерции потока газа во впускном коллекторе после начала движения поршня 2 от НМТ к ВМТ. При малых оборотах целесообразно раньше закрыть впускные окна, чтобы не допустить обратного выхода газа из цилиндра и раньше начать процесс сжатия газа в цилиндре. Можно использовать более позднее закрытие впускных окон 3 для уменьшения количества подаваемого в цилиндр воздуха перед началом цикла сжатия и в этом случае отказаться от использования дроссельной заслонки на впускном тракте. Для этого достаточно поворачивать окна 7 втулки 5 по часовой стрелке на угловую величину после положения окон 7 в НМТ. В этом случае будет запаздывать открытие и закрытие впускных окон 3 цилиндра. Соответственно, уменьшится количество воздуха в цилиндре перед началом цикла сжатия газа, т.к. окна 3 останутся открытыми при начале движения поршня от НМТ к ВМТ и часть газа будет вытолкнута поршнем обратно в камеру впуска 12 без сжатия. Экономически регулирование количества поступления воздуха в цилиндр за счет обратного выталкивания поршнем лишнего газа из цилиндра во впускной коллектор более выгодно, чем дросселирование газа, поступающего в цилиндр с помощью дроссельной заслонки. Преимущества такого способа изменения мощности двигателя под названием цикл "Отто-Аткинсона". Принудительное охлаждение поворотных втулок 5 и 6 позволяет улучшить температурные условия смазки золотника 9, а следовательно, позволяет поднять скорость вращения двигателя и увеличить его литровую мощность, а также позволяет повысить надежность двигателя.Changing the valve timing of the intake valves has the same principle of operation. The delay in closing the intake valves at a high number of revolutions allows increasing the fill factor of the cylinder due to the inertia of the gas flow in the intake manifold after the start of the movement of the piston 2 from BDC to TDC. At low revs, it is advisable to close the inlet windows earlier in order to prevent the reverse exit of gas from the cylinder and to begin the process of gas compression in the cylinder earlier. You can use a later closing of the inlet windows 3 to reduce the amount of air supplied to the cylinder before the start of the compression cycle, and in this case, refuse to use the throttle on the inlet tract. To do this, it is enough to turn the windows 7 of the sleeve 5 clockwise by an angular value after the position of the windows 7 in the BDC. In this case, the opening and closing of the inlet windows 3 of the cylinder will be delayed. Accordingly, the amount of air in the cylinder will decrease before the start of the gas compression cycle, as the windows 3 will remain open when the piston begins to move from BDC to TDC and part of the gas will be pushed by the piston back into the inlet chamber 12 without compression. Economically regulating the amount of air entering the cylinder due to the piston pushing back excess gas from the cylinder to the intake manifold is more beneficial than throttling the gas entering the cylinder using a throttle. The advantages of this method of changing engine power, called the Otto-Atkinson cycle. Forced cooling of the rotary sleeves 5 and 6 allows to improve the temperature conditions of the lubrication of the spool 9, and therefore, allows to increase the rotation speed of the engine and increase its liter capacity, and also improves the reliability of the engine.

Третий вариант двигателя, описываемый в пунктах 10 и 11 формулы изобретения, содержит рабочий цилиндр 1; поршень 2 цилиндра 1; верхние впускные окна 3 цилиндра; нижние впускные продувочные окна 27 цилиндра; нижние выпускные окна 19 цилиндра; цилиндрический вращающийся золотник 9; выпускные окна 10 золотника 9; камеру 12 впуска; впускное окно 15 камеры 12; нагнетатель 28; регулятор 17 количества подаваемого в цилиндр воздуха, например дроссельную заслонку; форсунку 29 низкого давления или карбюратор для подачи топлива в камеру впуска 12; форсунку 18 низкого или высокого давления или форсунку двойного назначения для впрыска в цилиндр одновременно топлива и сжатого воздуха; свечу 30 зажигания; нижние выпускные окна 19; вал 31 привода золотника.The third version of the engine described in paragraphs 10 and 11 of the claims contains a working cylinder 1; piston 2 of cylinder 1; upper inlet windows 3 cylinders; lower inlet purge windows 27 of the cylinder; lower outlet windows 19 of the cylinder; cylindrical rotating spool 9; outlet windows 10 of the spool 9; intake chamber 12; the inlet window 15 of the chamber 12; supercharger 28; a regulator 17 of the amount of air supplied to the cylinder, for example a throttle valve; a low pressure nozzle 29 or a carburetor for supplying fuel to the inlet chamber 12; a low or high pressure nozzle 18 or a dual-purpose nozzle for simultaneously injecting fuel and compressed air into the cylinder; spark plug 30; lower outlet windows 19; spool drive shaft 31.

Двигатель по третьему варианту работает следующим образом. В верхней части цилиндра (например, в крышке цилиндра) выполнены верхние впускные окна 3. В нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены нижние впускные продувочные окна 27 и нижние выпускные окна 19. Верхние впускные окна 3 открываются и закрываются клапанами, имеющими принудительный привод, которые могут иметь различную конструкцию, в том числе могут быть тарельчатыми с приводом от распределительного вала, электромагнитными, золотниковыми вращательного или поступательного действия, дисковыми и другими. На фиг.5 в качестве примера показан двигатель, у которого верхние впускные окна 3 открываются и закрываются цилиндрическим золотником 9 вращательного действия, связанного по вращению с валом двигателя. Золотник 9 на своей цилиндрической стенке имеет выпускные окна 10. Открытие верхних впускных окон 3 цилиндра 1 происходит при их совмещении с окнами золотника 10. Внутри золотника 9 выполнена полость, которая образует камеру впуска 12, имеющая впускное окно 15. К нижним впускным продувочным окнам 27 и к впускному окну 15 камеры впуска 12 подведен воздух от нагнетателя 28. К нижним впускным продувочным окнам 27 воздух от нагнетателя подводится без дросселирования, т.е. с полным напором, а на линии подвода воздуха к впускному окну 15 установлен регулятор количества подаваемого воздуха, например дроссельная заслонка 17. После дроссельной заслонки 17 может быть установлен карбюратор или форсунка низкого давления 29 для подачи топлива в камеру впуска 12. Цилиндр 1 может быть снабжен форсункой низкого или высокого давления 18 или форсункой двойного назначения для прямой подачи топлива в цилиндр и свечой зажигания 30.The engine according to the third embodiment works as follows. The upper inlet windows 3 are made in the upper part of the cylinder (for example, in the cylinder cover). In the lower part of the cylinder, lower inlet purge windows 27 and lower outlet windows 19 are made above the piston at its position at the bottom dead center 19. The upper inlet windows 3 open and close with valves having a forced drive, which can have a different design, including can be disk-driven with a camshaft drive, electromagnetic, spool rotary or translational action, disk and other them. Figure 5 shows as an example an engine in which the upper inlet windows 3 open and close with a cylindrical spool 9 of rotational action, connected in rotation with the motor shaft. The spool 9 on its cylindrical wall has outlet windows 10. The opening of the upper inlet windows 3 of the cylinder 1 occurs when they are combined with the windows of the spool 10. Inside the spool 9, a cavity is formed that forms an inlet chamber 12 having an inlet window 15. To the lower inlet purge windows 27 and air from the supercharger 28 is connected to the inlet window 15 of the inlet 12 chamber. Air is supplied from the supercharger to the lower inlet purge windows 27 without throttling, i.e. with full pressure, and on the air supply line to the inlet window 15, a regulator of the amount of air supplied is installed, for example a throttle valve 17. After the throttle valve 17, a carburetor or low pressure nozzle 29 can be installed to supply fuel to the inlet chamber 12. Cylinder 1 can be equipped with low or high pressure nozzle 18 or dual-purpose nozzle for direct fuel supply to the cylinder and spark plug 30.

Двигатель может быть с искровым зажиганием или дизельным с самовоспламенением топлива в результате высокой степени сжатия.The engine can be spark ignited or diesel with auto-ignition of the fuel as a result of a high compression ratio.

При искровом зажигании возможны два варианта подачи в цилиндр топлива.With spark ignition, there are two options for supplying fuel to the cylinder.

В первом варианте подачи топливо подается в камеру впуска 12 с использованием карбюратора или форсунки низкого давлений 29, а впускные окна 3 открываются золотником после закрытия поршнем выпускных окон 19. Во втором варианте подачи топливо подается непосредственно в цилиндр через форсунку низкого давления 18 в начале такта сжатия после закрытия поршнем нижних выпускных окон 19 или подается после закрытия поршнем нижних выпускных окон через форсунку двойного назначения 18, которая подает в цилиндр одновременно топливо и сжатый воздух и обеспечивает наиболее качественное распыление воздуха. В дизельном варианте топливо в цилиндр подается через форсунку высокого давления 18 в конце такта сжатия, когда поршень подходит к ВМТ.In the first embodiment, fuel is supplied to the inlet chamber 12 using a carburetor or a low-pressure nozzle 29, and the inlets 3 are opened with a slide valve after the piston closes the outlet windows 19. In the second embodiment, the fuel is fed directly to the cylinder through the low-pressure nozzle 18 at the beginning of the compression stroke after the piston closes the lower exhaust windows 19 or is supplied after the piston closes the lower exhaust windows through a dual-purpose nozzle 18, which delivers both fuel and compressed air to the cylinder and provides It provides the highest quality air atomization. In the diesel version, fuel is supplied to the cylinder through the high-pressure nozzle 18 at the end of the compression stroke when the piston approaches TDC.

При искровом зажигании в первом варианте подачи принцип работы двигателя заключается в следующем. При движении поршня от ВМТ к НМТ, когда происходит рабочий ход поршня, сначала начинают открываться выпускные окна 19 и происходит выпуск сгоревшего газа из цилиндра, что сопровождается быстрым падением давления в цилиндре. Затем начинают открываться нижние продувочные окна 27 и начинается продувка цилиндра воздухом, который поступает от нагнетателя 28 с полным напором, т.к. на линии продувки не стоит дроссельная заслонка, регулирующая количество подаваемого воздуха. Продувка цилиндра продолжается, пока поршень при начале своего движения от НМТ к ВМТ не закроет продувочные окна 27. К моменту закрытия поршнем выпускных окон 19 золотник открывает верхние впускные окна 3 и в цилиндр начинает поступать топливовоздушная смесь, подготовленная в карбюраторе 29 в количестве в зависимости от заданной текущей мощности двигателя. Вместо карбюратора может быть использована форсунка низкого давления. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 3 еще некоторое время остаются открытыми, и за это время давление в цилиндре поднимается выше атмосферного давления на заданную величину, которая задается дроссельной заслонкой 17. При положении верхней части поршня в осевом направлении, показанном на фиг.5 пунктиром, впускные окна 3 закрываются и в цилиндре начинается цикл сжатия газа.With spark ignition in the first embodiment, the principle of operation of the engine is as follows. When the piston moves from TDC to BDC, when the piston travels, the exhaust ports 19 first start to open and the burnt gas is released from the cylinder, which is accompanied by a rapid drop in pressure in the cylinder. Then, the lower purge windows 27 begin to open and the cylinder is purged with air, which comes from the blower 28 with full pressure, because there is no throttle on the purge line to control the amount of air supplied. The cylinder purge continues until the piston closes the purge windows 27 at the beginning of its movement from BDC to BDC. By the time the piston closes the outlet windows 19, the spool opens the upper inlets 3 and the air-fuel mixture prepared in the carburetor 29 in quantity depending on set current engine power. Instead of a carburetor, a low pressure nozzle can be used. After closing the exhaust windows 19, the inlet windows 3 remain open for some time, and during this time the pressure in the cylinder rises above atmospheric pressure by a predetermined value, which is set by the throttle valve 17. When the upper part of the piston in the axial direction shown in dashed line in Fig. 5 , the inlet ports 3 close and a gas compression cycle begins in the cylinder.

При такой схеме работы двигателя обеспечивается высокая степень очистки цилиндра от сгоревших газов на всех режимах работы двигателя, включая холостой ход, а также исключается возможность выпуска несгоревшей части топлива через выпускные окна 19, что обеспечивает необходимую экономичность и экологическую чистоту двигателя не хуже, чем у четырехтактного двигателя. При этом по сравнению с четырехтактным двухтактный двигатель имеет больший механический КПД и имеет большую литровую мощность, т.к. на два оборота вала он имеет два рабочих хода поршня, т.е. в два раза больше, чем у четырехтактного двигателя. Конструктивно подготовка смеси в карбюраторе проще, чем использование для этой цели форсунок, которые требуют высокой степени очистки топлива и высокой точности изготовления.With this engine operation scheme, a high degree of purification of the cylinder of burned gases is ensured at all engine operation modes, including idling, and the possibility of releasing an unburned part of the fuel through the exhaust ports 19 is excluded, which ensures the necessary economy and environmental cleanliness of the engine no worse than a four-stroke engine. In this case, compared to a four-stroke engine, a two-stroke engine has a higher mechanical efficiency and has a larger liter capacity, as two turns of the shaft, it has two piston strokes, i.e. twice as much as a four-stroke engine. Structurally, preparing a mixture in a carburetor is easier than using nozzles for this purpose, which require a high degree of fuel purification and high precision manufacturing.

При искровом зажигании во втором варианте подачи принцип работы двигателя заключается в следующем. Сразу после открытия поршнем нижних продувочных окон 27 золотник 9 дополнительно открывает верхние впускные окна 3 и продувка цилиндра уже ведется чистым воздухом через верхние и нижние впускные окна, но давление в цилиндре не поднимается выше атмосферного давления, т.к. выпускные окна 19 открыты и сообщаются с атмосферой. После закрытия выпускных окон 19 впускные окна 3 еще некоторое время остаются открытыми, и за это время давление в цилиндре поднимается выше атмосферного давления на заданную величину, которая задается дроссельной заслонкой 17. В это же время в цилиндр подается топливо через форсунку низкого давления 18 или подается одновременно в заданном количестве топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения 18. При положении верхней части поршня в осевом направлении, показанном на фиг.5 пунктиром, впускные окна 3 закрываются и в цилиндре начинается цикл сжатия газа. В дизельном варианте двигателя продувка цилиндра от сгоревших газов ведется так же, как во втором варианте подачи, но топливо в цилиндр подается в конце цикла сжатия через форсунку высокого давления 18. В ВМТ происходит искровое зажигание топливовоздушной смеси или происходит самовоспламенение смеси в результате высокой степени сжатия и высокой температуры газа. Далее все циклы работы двигателя повторяются.With spark ignition in the second embodiment, the principle of operation of the engine is as follows. Immediately after the piston opens the lower purge windows 27, the spool 9 additionally opens the upper inlet windows 3 and the cylinder is purged with clean air through the upper and lower inlet windows, but the pressure in the cylinder does not rise above atmospheric pressure, because exhaust windows 19 are open and communicate with the atmosphere. After closing the exhaust windows 19, the inlet windows 3 remain open for some time, and during this time the pressure in the cylinder rises above atmospheric pressure by a predetermined amount, which is set by the throttle valve 17. At the same time, fuel is supplied to the cylinder through the low pressure nozzle 18 or simultaneously in a predetermined amount of fuel and compressed air through a dual-purpose nozzle 18. When the upper part of the piston in the axial direction, shown in dashed line in FIG. 5, the inlet ports 3 are closed and the cylinder starts naetsya gas compression cycle. In the diesel version of the engine, the cylinder is purged from burnt gases in the same way as in the second embodiment, but the fuel is supplied to the cylinder at the end of the compression cycle through the high-pressure nozzle 18. At TDC, spark ignition of the air-fuel mixture occurs or the mixture ignites as a result of a high compression ratio and high gas temperature. Further, all engine operation cycles are repeated.

Приведенные выше варианты подачи топлива в цилиндр исключают возможность потерь несгоревшей части топлива через выпускные окна 19, что обеспечивает повышение экономичности двигателя. Заполнение цилиндра может происходить с избыточным давлением воздуха, что позволяет увеличить литровую мощность и экономичность двигателя.The above options for supplying fuel to the cylinder exclude the possibility of loss of unburned part of the fuel through the exhaust port 19, which provides increased efficiency of the engine. Filling the cylinder can occur with excess air pressure, which allows to increase the liter power and engine efficiency.

Золотник 9 используется на впуске, а поэтому имеет нормальный температурный режим работы и нормальные условия смазки, что обеспечивает высокую надежность двигателя. Отсутствие неуравновешенных инерционных масс у золотникового клапана и отсутствие клапанных пружин позволяет форсировать двигатель по скорости вращения, а следовательно, появляется возможность увеличить литровую мощность двигателя за счет увеличения его скорости вращения. В отличие от прототипа в конструкции отсутствуют узлы типа самодействующих клапанов, которые имеют низкую надежность. По своим основным характеристикам двухтактный двигатель в таком исполнении не уступит четырехтактному двигателю, но намного проще последнего.Spool 9 is used at the inlet, and therefore has normal temperature conditions and normal lubrication conditions, which ensures high engine reliability. The absence of unbalanced inertial masses at the spool valve and the absence of valve springs make it possible to force the engine in rotation speed, and therefore, it becomes possible to increase the engine's liter capacity by increasing its rotation speed. In contrast to the prototype, the design lacks nodes such as self-acting valves, which have low reliability. By its main characteristics, a two-stroke engine in this design will not yield to a four-stroke engine, but it is much simpler than the latter.

Четвертый вариант двигателя, описываемый в пунктах 12-15 формулы изобретения, содержит левый 32 и правый 33 рабочие цилиндры с четырехтактным принципом работы; дополнительный цилиндр 34, работающий по двухтактному циклу; поршни 2 цилиндров; верхние впускные окна 3 цилиндров 32 и 33; верхние выпускные окна 4 цилиндров 32, 33 и 34; перепускные окна 35 цилиндров 32 и 33; перепускные окна 36 цилиндра 34; золотник 9 вращательного действия; камера впуска 12 цилиндров 32 и 33; камеру выпуска 13 цилиндров 32, 33 и 34; перегородку 14, разделяющую камеры 12 и 13; выпускное окно 10 золотника 9 в камере 12; впускные окна 11 золотника 9; перепускные каналы 37 золотника 9; впускное окно 15 камеры впуска 12; выпускное окно 16 камеры выпуска 13; нижние выпускные окна 19 цилиндров; турбонагнетатель 25; регулятор 17 количества подаваемого воздуха в цилиндры 32 и 33; форсунку 18 низкого или высокого давления, она же свеча зажигания для цилиндров 32 и 33; форсунку 38 низкого давления или форсунку двойного назначения для подачи одновременно топлива и сжатого воздуха в цилиндр 34; свечу зажигания 30 цилиндра 34.The fourth version of the engine, described in paragraphs 12-15 of the claims, contains left 32 and right 33 working cylinders with a four-stroke principle of operation; an additional cylinder 34 operating in a push-pull cycle; pistons of 2 cylinders; upper inlet windows of 3 cylinders 32 and 33; upper outlet windows of 4 cylinders 32, 33 and 34; bypass windows 35 cylinders 32 and 33; bypass windows 36 of the cylinder 34; spool 9 of rotational action; inlet chamber 12 of the cylinders 32 and 33; exhaust chamber 13 of the cylinders 32, 33 and 34; a partition 14 separating the chambers 12 and 13; the outlet window 10 of the spool 9 in the chamber 12; inlet windows 11 of the spool 9; bypass channels 37 spool 9; an inlet window 15 of the inlet chamber 12; exhaust port 16 of the exhaust chamber 13; lower outlet windows 19 cylinders; turbocharger 25; a regulator 17 of the amount of air supplied to the cylinders 32 and 33; nozzle 18 low or high pressure, it is the spark plug for cylinders 32 and 33; a low pressure nozzle 38 or a dual purpose nozzle for simultaneously supplying fuel and compressed air to the cylinder 34; spark plug 30 cylinder 34.

Двигатель по четвертому варианту работает следующим образом. Поршни 2 связаны с механизмом преобразования движения, который обеспечивает их синхронное движение в одном направлении. Цилиндры 32 и 33 работают по четырехтактному циклу, при котором полный цикл работы каждого цилиндра происходит за два оборота вала. Фазы работы цилиндров 32 и 33 смещены по углу поворота вала на 360°. Поэтому рабочий цикл указанных цилиндров чередуется через один оборот вала. Цилиндр 34 работает по двухтактному циклу, при котором полный цикл работы цилиндра происходит за один оборот вала. Цилиндры 32 и 33 расположены с двух сторон относительно цилиндра 34. Окна 3, 4, 35, и 36 открываются и закрываются цилиндрическим золотником 9 вращательного действия, который по вращению связан с валом двигателя. Золотник совершает один оборот вокруг своей оси за два оборота вала двигателя. Золотник 9 имеет внутренние полости, которые образуют две камеры впуска 12 и объединенную на три цилиндра камеру выпуска 13. Камеры впуска 12 и камера выпуска 13 отделены друг от друга перегородками 14. На наружной цилиндрической стенке золотника выполнены выпускные окна 10, которые при вращении золотника совмещаются с впускными окнами 3 цилиндра, а также впускные окна 11, которые совмещаются с выпускными окнами 4 цилиндров. На наружной цилиндрической поверхности золотника 9 выполнены перепускные каналы 37, соединяющие окна 35 и 36. Золотник 9 имеет впускные окна 11, которые при его вращении совмещаются с окнами 15 камеры 12. В нижней части цилиндров над поршнем при его положении в НМТ выполнены нижние выпускные окна 19. Впускные окна 15 соединены с турбонагнетателем 25, а выпускные окна 16 и 19 соединены с турбиной турбонагнетателя. На линии подвода воздуха к впускным окнам 15 установлен регулятор количества подаваемого воздуха 17. Цилиндры 32 и 33 имеют форсунку 18 низкого или высокого давления, которая может быть объединена со свечой зажигания. На линии перепуска газа из цилиндров 32 и 33 в цилиндр 34 установлена форсунка низкого давления или форсунка 38 двойного назначения для подачи в цилиндр 34 одновременно топлива и сжатого воздуха. В цилиндре 34 дополнительно установлена свеча зажигания 30. Двигатель по четвертому варианту может иметь несколько режимов работы. В том числе может работать на режиме, когда топливо подается только в цилиндр 34 (вариант 1), или когда топливо подается в цилиндры 32 и 33 (вариант 2), или когда топливо подается во все цилиндры (вариант 3). Двигатель может быть дизельным с самовоспламенением топливной смеси или с принудительным зажиганием.The engine according to the fourth embodiment works as follows. The pistons 2 are associated with a motion conversion mechanism that provides their synchronous movement in one direction. Cylinders 32 and 33 operate in a four-cycle cycle, in which the full cycle of each cylinder occurs in two shaft rotations. The phases of operation of the cylinders 32 and 33 are offset by a 360 ° angle of rotation of the shaft. Therefore, the duty cycle of these cylinders alternates through one revolution of the shaft. The cylinder 34 operates on a push-pull cycle, in which a full cycle of the cylinder occurs in one revolution of the shaft. Cylinders 32 and 33 are located on both sides relative to cylinder 34. Windows 3, 4, 35, and 36 open and close with a cylindrical spool 9 of rotational action, which is rotationally connected to the motor shaft. The spool valve makes one revolution around its axis in two revolutions of the motor shaft. The spool 9 has internal cavities that form two inlet chambers 12 and an exhaust chamber 13 connected to three cylinders. The inlet chambers 12 and the exhaust chamber 13 are separated from each other by partitions 14. Outlet windows 10 are made on the outer cylindrical wall of the spool, which are aligned when the spool rotates with inlet windows 3 of the cylinder, as well as inlet windows 11, which are combined with the outlet windows of 4 cylinders. On the outer cylindrical surface of the spool 9, bypass channels 37 are made connecting the windows 35 and 36. The spool 9 has inlet windows 11 which, when it rotates, are aligned with the windows 15 of the chamber 12. In the lower part of the cylinders above the piston, at its position in the BDC, lower outlet windows are made 19. The inlet ports 15 are connected to the turbocharger 25, and the outlet ports 16 and 19 are connected to the turbocharger turbine. On the air supply line to the inlet windows 15, a regulator of the amount of supplied air 17 is installed. The cylinders 32 and 33 have a nozzle 18 of low or high pressure, which can be combined with a spark plug. On the gas bypass line from cylinders 32 and 33, a low-pressure nozzle or dual-purpose nozzle 38 is installed in the cylinder 34 for supplying simultaneously fuel and compressed air to the cylinder 34. An additional spark plug 30 is installed in the cylinder 34. The engine according to the fourth embodiment may have several operating modes. In particular, it can operate in a mode when fuel is supplied only to cylinder 34 (option 1), or when fuel is supplied to cylinders 32 and 33 (option 2), or when fuel is supplied to all cylinders (option 3). The engine can be diesel with auto-ignition of the fuel mixture or with positive ignition.

Принцип работы двигателя по варианту 1 подачи топлива, когда топливо подается только в цилиндр 34, заключается в следующем. На фиг.6 зафиксировано положение поршней 2, когда они находятся в ВМТ. При их подходе к ВМТ в цилиндре 32 заканчивается цикл сжатия. В цилиндре 33 заканчивается цикл выталкивания поршнем 2 остатков сгоревшего газа через открытые выпускные окна 4. В цилиндре 34 закрываются выпускные окна 4, и прекращается цикл выталкивания поршнем 2 остатков сгоревших газов. После закрытия выпускных окон 4 избыточное давление газа в цилиндре 34 практически отсутствует, и в этот момент перепускной канал 37 золотника 9 соединяет окна 35 и 36. В результате сжатый в цилиндре 32 газ перепускается в цилиндр 34.The principle of operation of the engine according to option 1 of the fuel supply, when the fuel is supplied only to the cylinder 34, is as follows. Figure 6 fixes the position of the pistons 2 when they are at TDC. When they approach TDC, the compression cycle ends in cylinder 32. In the cylinder 33, the cycle of the piston 2 pushing out the remaining gas bursts through the open exhaust ports 4 ends. In the cylinder 34, the exhaust windows 4 are closed, and the cycle of the piston 2 pushing out the remaining gas bursts. After closing the outlet windows 4, there is practically no excess gas pressure in the cylinder 34, and at this moment the bypass channel 37 of the spool 9 connects the windows 35 and 36. As a result, the gas compressed in the cylinder 32 is transferred to the cylinder 34.

Во время перепуска в цилиндр 34 подается топливо через форсунку 38 низкого давления, которая стоит на линии перепуска. Поток сжатого газа, обтекая форсунку 38, распыляет топливо на мелкие фракции. В момент перепуска в цилиндр 34 через форсунку 38 может подаваться одновременно топливо и сжатый воздух в количестве, достаточном для образования нормальной топливной смеси в зависимости от режима работы двигателя по мощности. При перепуске поршни 2 цилиндров 32 и 34 продолжают движение к ВМТ и дожимают топливовоздушную смесь. В ВМТ происходит поджигание топливной смеси от свечи зажигания 30. В дизельном варианте двигателя топливо подается в цилиндр 34 в конце такта сжатия и происходит самовоспламенение топливной смеси в результате высокой степени сжатия газа. Предлагаемый принцип работы двигателя позволяет сжимать чистый воздух в цилиндрах 32 и 33 без подачи в них топлива, а в цилиндр 34 подавать топливо через форсунку низкого давления. После загорания топлива в цилиндре 34 идет расширение газа, которое сопровождается повышением давления. В современных двигателях после загорания топлива давление в цилиндре достигает величины 10 МПа и выше. В предлагаемом варианте двигателя зажигание топлива происходит в дополнительном цилиндре, а расширение газа может вестись в двух или более цилиндрах в зависимости от количества дополнительных цилиндров 34, участвующих в работе, т.к. сразу после загорания давление в цилиндрах, соединенных перепускным каналом, выравнивается. Следовательно, коэффициент расширения газа после загорания может увеличиться в несколько раз. К концу рабочего хода поршней и к началу открытия выпускных окон 19 давление в цилиндрах также снизится в несколько раз. Снижение давления выхлопных газов обеспечивает более полное использование энергии расширения газов и снизит уровень шума двигателя.During the bypass, fuel is supplied to the cylinder 34 through the low pressure nozzle 38, which is located on the bypass line. A stream of compressed gas flowing around the nozzle 38 atomizes the fuel into fines. At the time of transfer to the cylinder 34, fuel and compressed air can be supplied simultaneously through the nozzle 38 in an amount sufficient to form a normal fuel mixture depending on the engine operating mode in terms of power. When bypassing, the pistons of the 2 cylinders 32 and 34 continue to move to TDC and pressurize the air-fuel mixture. At TDC, the fuel mixture is ignited by the spark plug 30. In the diesel engine, fuel is supplied to the cylinder 34 at the end of the compression stroke and self-ignition of the fuel mixture occurs as a result of a high degree of gas compression. The proposed principle of engine operation allows you to compress clean air in cylinders 32 and 33 without supplying fuel to them, and to supply fuel to cylinder 34 through a low-pressure nozzle. After fuel is ignited, expansion of the gas occurs in cylinder 34, which is accompanied by an increase in pressure. In modern engines, after fuel ignition, the pressure in the cylinder reaches 10 MPa and higher. In the proposed version of the engine, the ignition of fuel occurs in an additional cylinder, and gas expansion can be carried out in two or more cylinders depending on the number of additional cylinders 34 involved in the operation, as immediately after sunbathing, the pressure in the cylinders connected by the bypass channel is equalized. Consequently, the expansion coefficient of gas after ignition can increase several times. By the end of the stroke of the pistons and the beginning of the opening of the outlet windows 19, the pressure in the cylinders will also decrease several times. Reducing the pressure of the exhaust gases provides a more complete use of the energy of expansion gases and will reduce engine noise.

Сжатие воздуха в цилиндрах 32 и 33 происходит без подачи топлива, а следовательно, отсутствуют условия для возникновения детонации в цилиндрах. Поэтому можно использовать низкооктановые сорта топлива, что делает двигатель всеядным. После открытия поршнями нижних выпускных окон 19 давление в цилиндрах 32 и 34 падает и большая часть газа поступает на турбину турбонагнетателя 25, минуя верхние выпускные окна 4. Расширение выхлопных газов сопровождается падением их температуры. При положении поршней в НМТ, когда нижние выпускные окна 19 полностью открыты или несколько позже, золотник 9 открывает верхние выпускные окна 4 у цилиндров 32 и 34, и начинается цикл выталкивания поршнем остатков сгоревших газов из них при движении поршней к ВМТ. В этом случае в камеру выпуска 13 поступает уже уменьшенное в несколько раз количество выхлопных газов и с меньшей температурой, что улучшает температурные условия работы золотника 9 и позволяет создать нормальные условия для его смазки. В результате затрачивается меньшая энергия на выталкивание газа поршнями из цилиндров, следовательно, повышается экономичность двигателя. Когда поршень 2 цилиндра 32 подходит к ВМТ и заканчивается цикл выпуска сгоревших газов, в цилиндре 33 заканчивается цикл сжатия газа. Происходит перепуск сжатого газа из цилиндра 33 в цилиндр 34, и все циклы работы повторяются. В цилиндре 34 практически отсутствует цикл сжатия газа, а за два оборота вала его поршень делает два рабочих хода, что дополнительно поднимает экономичность двигателя. Отсутствие условий для детонации в цилиндрах 32 и 33 позволяет повысить температурный режим их работы, следовательно, повышается термический КПД работы двигателя, и улучшаются условия для полного сгорания топлива. Можно отказаться от использования форсунок высокого давления в дизельном варианте двигателя, которые имеют низкую надежность и требуют высокой степени очистки топлива от посторонних примесей.Compression of air in the cylinders 32 and 33 occurs without fuel supply, and therefore, there are no conditions for the occurrence of detonation in the cylinders. Therefore, low-octane grades of fuel can be used, which makes the engine omnivorous. After the pistons open the lower exhaust ports 19, the pressure in the cylinders 32 and 34 drops and most of the gas enters the turbine of the turbocharger 25, bypassing the upper exhaust ports 4. The expansion of the exhaust gases is accompanied by a drop in their temperature. When the pistons are in the BDC, when the lower exhaust ports 19 are fully open or a little later, the spool 9 opens the upper exhaust ports 4 at the cylinders 32 and 34, and the piston begins the cycle of expelling the burnt gases from them when the pistons move to the TDC. In this case, the exhaust chamber 13 already receives several times reduced amount of exhaust gases and with a lower temperature, which improves the temperature conditions of the spool 9 and allows you to create normal conditions for its lubrication. As a result, less energy is expended in expelling the gas by pistons from the cylinders, therefore, the efficiency of the engine is increased. When the piston 2 of the cylinder 32 approaches the TDC and the exhaust gas cycle ends, the gas compression cycle ends in the cylinder 33. There is a bypass of compressed gas from cylinder 33 to cylinder 34, and all work cycles are repeated. In the cylinder 34 there is practically no gas compression cycle, and for two turns of the shaft its piston makes two working strokes, which further increases the efficiency of the engine. The absence of conditions for detonation in the cylinders 32 and 33 allows to increase the temperature regime of their operation, therefore, increases the thermal efficiency of the engine, and improves the conditions for complete combustion of the fuel. You can abandon the use of high-pressure nozzles in the diesel engine, which have low reliability and require a high degree of purification of the fuel from impurities.

Принцип работы двигателя по варианту 2 подачи топлива, когда топливо подается только в цилиндры 32 и 33, заключается в следующем.The principle of the engine according to option 2 of the fuel supply, when the fuel is supplied only to the cylinders 32 and 33, is as follows.

В варианте двигателя с искровым зажиганием после закрытия поршнем нижних выпускных окон 19 у цилиндров 32 и 33 в начале такта сжатия в этих цилиндрах подается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения 18 для образования нормальной топливной смеси. В цилиндре 34 при движении поршня от НМТ к ВМТ происходит выталкивающий ход, и цилиндр освобождается от остатков сгоревших газов. При подходе к ВМТ в цилиндре 34 закрываются выпускные окна 4. После их закрытия открывается линия перепуска и сжатый в цилиндре 32 или 33 газ подается в дополнительный цилиндр 34. Поршни продолжают движение к ВМТ, и происходит сжатие газа двумя поршнями до заданного давления. В ВМТ топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания 30, газ расширяется и давит с одинаковым давлением на оба поршня. Расширение газа будет происходить в двух цилиндрах, что позволяет в два раза увеличить коэффициент расширения газа, а следовательно, к моменту открытия выпускных окон 19 давление в цилиндре будет в два раза меньше по сравнению с вариантом расширения газа в одном цилиндре. В дизельном варианте двигателя топливо в цилиндр подается в конце такта сжатия через форсунку высокого давления 18. После загорания топлива расширение газа будет происходить в двух цилиндрах. Соответственно, увеличится коэффициент расширения газа. Увеличение коэффициента расширения газа после его загорания позволяет более полно использовать энергию газа при расширении. В результате повышается экономичность двигателя и снижается уровень шума в выхлопном тракте.In the spark ignition engine, after the piston closes the lower exhaust ports 19 at the cylinders 32 and 33 at the beginning of the compression stroke, these cylinders supply fuel through a low-pressure nozzle or simultaneously supply fuel and compressed air through a dual-purpose nozzle 18 to form a normal fuel mixture. In the cylinder 34, when the piston moves from the BDC to the TDC, an ejection stroke occurs, and the cylinder is freed from the remains of burnt gases. When approaching the TDC, the exhaust ports 4 are closed in the cylinder 34. After they are closed, the bypass line opens and the gas compressed in the 32 or 33 cylinder is supplied to the additional cylinder 34. The pistons continue to move to the TDC and the gas is compressed by two pistons to a predetermined pressure. At TDC, the fuel mixture is ignited by spark plug 30, the gas expands and presses with the same pressure on both pistons. Gas expansion will occur in two cylinders, which allows to double the gas expansion coefficient, and therefore, by the time the exhaust windows 19 are opened, the pressure in the cylinder will be half as much compared to the gas expansion option in one cylinder. In the diesel version of the engine, fuel is supplied to the cylinder at the end of the compression stroke through the high-pressure nozzle 18. After fuel combustion, gas expansion will occur in two cylinders. Accordingly, the expansion coefficient of gas will increase. The increase in the coefficient of expansion of the gas after its ignition allows more fully use the energy of the gas during expansion. As a result, the efficiency of the engine is increased and the noise level in the exhaust tract is reduced.

Принцип работы двигателя по варианту 3 подачи топлива, когда топливо подается во все цилиндры, заключается в следующем.The principle of the engine according to option 3 of the fuel supply, when the fuel is supplied to all cylinders, is as follows.

В варианте двигателя с искровым зажиганием в цилиндры 32 и 33 после закрытия выпускных окон 19 в начале такта сжатия подается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения для образования сверхбедной смеси топлива и воздуха, которая не самовоспламеняется при сжатии ее поршнем. В цилиндр 34 при подходе поршня 2 к ВМТ после закрытия выпускных окон 4 впрыскивается топливо через форсунку низкого давления или подается одновременно топливо и сжатый воздух через форсунку двойного назначения в количестве для образования нормальной топливной смеси. В ВМТ происходит перепуск сжатого газа в цилиндр 34 из цилиндра 32 или 33. При перепуске нормальная топливная смесь остается в цилиндре 34, которая поджигается в нем свечой зажигания 30. После загорания топлива в цилиндре 34 горящий газ с большим давлением и температурой поступает в цилиндр 32 или 33 и поджигает в этих цилиндрах сверхбедную смесь. В этом случае цилиндр 34 используется как форкамера для поджигания сверхбедной смеси в цилиндрах 32 и 33. При образовании в цилиндрах 32 и 33 сверхбедной смеси топлива и воздуха отсутствуют условия для детонации топлива в цилиндрах при сжатии и повышается экономичность двигателя. В вариантах 1 и 3 подачи топлива двигатель может быть всеядным и можно уменьшить отвод тепла от цилиндров, что повысит термический КПД двигателя. В дополнительном цилиндре 34 поршень 2 сжимает газ только в конце своего хода от НМТ к ВМТ. В результате затрачивается меньше энергии на сжатие газа и повышается экономичность двигателя. В дополнительном цилиндре 34, имеющем двухтактный принцип работы, очистка цилиндра от сгоревших газов происходит за счет выталкивающего хода поршня при его движении от НМТ к ВМТ. В результате повышается степень его очистки от сгоревших газов и повышается экологическая чистота двигателя.In the spark ignition engine variant, after closing the exhaust ports 19 at the beginning of the compression stroke, fuel is supplied to cylinders 32 and 33 through a low-pressure nozzle or simultaneously, fuel and compressed air are supplied through a dual-purpose nozzle to form a super-lean mixture of fuel and air that does not self-ignite when compressed her piston. When the piston 2 approaches the TDC, after the exhaust ports 4 are closed, fuel is injected into the cylinder 34 through a low-pressure nozzle or simultaneously, fuel and compressed air are supplied through a dual-purpose nozzle in an amount to form a normal fuel mixture. At TDC, the compressed gas is transferred to the cylinder 34 from the cylinder 32 or 33. During the bypass, the normal fuel mixture remains in the cylinder 34, which is ignited in it by the spark plug 30. After the fuel burns in the cylinder 34, burning gas with high pressure and temperature enters the cylinder 32 or 33 and sets fire to an extremely lean mixture in these cylinders. In this case, cylinder 34 is used as a prechamber for igniting a super-lean mixture in cylinders 32 and 33. When a super-lean mixture of fuel and air is formed in cylinders 32 and 33, there are no conditions for detonation of fuel in the cylinders during compression and engine efficiency is increased. In options 1 and 3 of the fuel supply, the engine can be omnivorous and it is possible to reduce heat removal from the cylinders, which will increase the thermal efficiency of the engine. In the additional cylinder 34, the piston 2 compresses the gas only at the end of its stroke from BDC to TDC. As a result, less energy is spent on gas compression and engine efficiency is increased. In the additional cylinder 34, which has a two-stroke principle of operation, the cylinder is cleaned of burnt gases due to the buoyant stroke of the piston when it moves from the BDC to TDC. As a result, the degree of its purification from burned gases increases and the environmental cleanliness of the engine increases.

Источники информацииSources of information

1. GB 2211549 A, 05.07.1989.1. GB 2211549 A, 07/05/1989.

2. JP 9133009 A, 20.05.1997.2. JP 9133009 A, 05.20.1997.

3. WO 93/18283 A1, 16.09.1993.3. WO 93/18283 A1, 09.16.1993.

4. US 3581626 A, 01.06.1971.4. US 3581626 A, 06/01/1971.

5. FR 2531139 A1, 03.02.1984.5. FR 2531139 A1, 03/03/1984.

6. RU 2024773 C1, 15.12.1994.6. RU 2024773 C1, 12/15/1994.

7. RU 2063524 C1, 10.07.1996.7. RU 2063524 C1, 07/10/1996.

Claims (15)

1. Двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный, содержащий цилиндр, а также верхние впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна, отличающийся тем, что в нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены нижние впускные и выпускные окна, которые перекрываются поршнем при его движении от нижней к верхней мертвой точке, а окна золотника охватываются поворотной втулкой, которая имеет на своей цилиндрической стенке окна и обеспечивает в пределах своего поворота открытие или закрытие окон цилиндра, а к верхним и нижним впускным окнам подведен воздух от нагнетателя.1. A four-stroke piston internal combustion engine containing a cylinder, as well as upper inlet and outlet windows of the cylinder, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action, having inlet and outlet windows on its cylindrical wall, characterized in that in the lower part of the cylinder above with its piston at its bottom dead center position, lower inlet and outlet windows are made, which are blocked by the piston when it moves from bottom to top dead center, and the spool windows they are rolled by a rotary sleeve, which has windows on its cylindrical wall and provides opening or closing of the cylinder windows within its rotation, and air from the supercharger is connected to the upper and lower inlet windows. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он имеет автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.2. The engine according to claim 1, characterized in that it has rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что окна цилиндра имеют вытянутую длину по дуге окружности.3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder windows have an elongated length along an arc of a circle. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве нагнетателя использован турбонагнетатель, который на входе в турбину подсоединен к выпускным окнам цилиндра, а на выходе подсоединен к впускным окнам цилиндра.4. The engine according to claim 1, characterized in that a turbocharger is used as a supercharger, which is connected to the exhaust ports of the cylinder at the inlet of the turbine and connected to the intake ports of the cylinder at the outlet. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он имеет несколько нижних впускных окон, из которых часть окон расположена в осевом направлении цилиндра так, что они перекрываются поршнем после закрытия поршнем нижних выпускных окон цилиндра, а на линии подвода воздуха от нагнетателя к этим окнам перед ними установлен самодействующий впускной клапан.5. The engine according to claim 1, characterized in that it has several lower inlet windows, of which some of the windows are located in the axial direction of the cylinder so that they are blocked by the piston after the piston closes the lower exhaust windows of the cylinder, and on the air supply line from the supercharger to These windows have a self-acting intake valve in front of them. 6. Двигатель по п.1 или 5, отличающийся тем, что перед или после самодействующего впускного клапана установлен запорный клапан с ручным или автоматическим управлением.6. The engine according to claim 1 or 5, characterized in that before or after the self-acting intake valve is installed shut-off valve with manual or automatic control. 7. Двигатель внутреннего сгорания поршневой четырехтактный, содержащий цилиндр, впускные и выпускные окна цилиндра, открытие и закрытие которых осуществляется полым цилиндрическим золотником вращательного действия, имеющим на своей цилиндрической стенке впускные и выпускные окна, отличающийся тем, что золотник установлен внутри цилиндрической втулки, имеющей на своей цилиндрической стенке окна, которые совпадают с окнами цилиндра и окнами золотника при его вращении, а внутри цилиндрической стенки втулки образована полость, к которой подведена охлаждающая жидкость, например, из системы охлаждения двигателя.7. A four-stroke piston internal combustion engine comprising a cylinder, cylinder inlet and outlet windows, the opening and closing of which is carried out by a hollow cylindrical spool of rotary action, having inlet and outlet windows on its cylindrical wall, characterized in that the spool is installed inside a cylindrical sleeve having windows to their cylindrical wall, which coincide with the cylinder windows and the spool windows during its rotation, and a cavity is formed inside the cylindrical wall of the sleeve to which Coolant supplied, for example, from an engine cooling system. 8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что втулка выполнена подвижной по углу поворота вокруг своей оси.8. The engine according to claim 7, characterized in that the sleeve is made movable in an angle of rotation about its axis. 9. Двигатель по п.7 или 8, отличающийся тем, что он имеет автономные по углу поворота поворотные втулки, из которых одна втулка охватывает золотник со стороны его впускных окон, а другая втулка охватывает золотник со стороны его выпускных окон.9. The engine according to claim 7 or 8, characterized in that it has rotary bushings autonomous in the angle of rotation, of which one sleeve covers the spool from the side of its inlet windows, and the other sleeve covers the spool from the side of its outlet windows. 10. Двигатель внутреннего сгорания поршневой двухтактный, содержащий впускные и выпускные окна цилиндра, из которых впускные окна расположены в верхней части цилиндра, а выпускные окна расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, отличающийся тем, что он снабжен автономным нагнетателем, воздух от которого подведен к верхним и к нижним впускным окнам, из которых нижние впускные окна являются продувочными и расположены над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, а верхние впускные окна закрываются клапанами, имеющими принудительный привод, после закрытия поршнем нижних впускных и выпускных окон.10. A two-stroke piston internal combustion engine containing inlet and outlet windows of the cylinder, of which the inlet windows are located in the upper part of the cylinder, and the exhaust windows are located above the piston at its position at bottom dead center, characterized in that it is equipped with an autonomous supercharger, the air from which is connected to the upper and lower inlet windows, of which the lower inlet windows are purge and are located above the piston at its position at bottom dead center, and the upper inlet windows are closed by valves, and with a forced drive, after the piston closes the lower inlet and outlet windows. 11. Двигатель по п.10, отличающийся тем, что на линии подвода воздуха от нагнетателя перед верхними впускными окнами установлен регулятор количества подаваемого в цилиндр воздуха, а к нижним впускным продувочным окнам воздух от нагнетателя подводится с полным напором без дросселирования газа.11. The engine according to claim 10, characterized in that a regulator of the amount of air supplied to the cylinder is installed on the air supply line from the supercharger in front of the upper inlet windows, and air from the supercharger is supplied to the lower inlet purge windows with full pressure without gas throttling. 12. Двигатель внутреннего сгорания поршневой, содержащий два или более цилиндров, имеющих четырехтактный принцип работы, у которых со стороны крышки цилиндров расположены впускные и выпускные клапаны принудительного действия, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным цилиндром, имеющим двухтактный принцип работы, а цилиндры, имеющие четырехтактный принцип работы, имеют по отношению друг к другу смещение фаз работы на 360° и расположены с двух сторон дополнительного цилиндра, который снабжен выпускными и перепускными клапанами принудительного действия, из которых перепускные клапаны поочередно через 360° угла поворота вала соединяют дополнительный цилиндр с цилиндрами, имеющими четырехтактный принцип работы при подходе поршней цилиндров к верхней мертвой точке, а выпускные клапаны дополнительного цилиндра открываются при движении его поршня в направлении от нижней к верхней мертвой точке и закрываются при подходе поршня к верхней мертвой точке.12. A reciprocating internal combustion engine, comprising two or more cylinders having a four-stroke principle of operation, for which forced-in and exhaust valves are located on the cylinder cover side, characterized in that it is equipped with an additional cylinder having a two-stroke operation principle, and cylinders having a four-stroke principle of operation, they have a phase shift of 360 ° relative to each other and are located on both sides of an additional cylinder, which is equipped with exhaust and bypass valves specific actions, of which bypass valves alternately through a 360 ° angle of rotation of the shaft connect the additional cylinder with cylinders having a four-stroke principle of operation when the cylinder pistons approach the top dead center, and the exhaust valves of the additional cylinder open when the piston moves in the direction from bottom to top dead point and close when the piston approaches the top dead center. 13. Двигатель по п.12, отличающийся тем, что на линии перепуска газа в дополнительный цилиндр из цилиндра, имеющего четырехтактный принцип работы, установлена форсунка низкого давления.13. The engine according to claim 12, characterized in that a low-pressure nozzle is installed on the gas bypass line to an additional cylinder from a cylinder having a four-stroke principle of operation. 14. Двигатель по п.12, отличающийся тем, что дополнительный цилиндр снабжен форсункой двойного назначения, которая после закрытия выпускных клапанов дополнительного цилиндра подает в цилиндр одновременно топливо и сжатый воздух в заданном соотношении, в зависимости от режима работы двигателя по мощности.14. The engine according to item 12, wherein the additional cylinder is equipped with a dual-purpose nozzle, which, after closing the exhaust valves of the additional cylinder, simultaneously delivers fuel and compressed air to the cylinder in a predetermined ratio, depending on the engine operating mode in terms of power. 15. Двигатель по п.12, отличающийся тем, что в нижней части всех цилиндров над поршнем при его положении в НМТ выполнены выпускные окна.15. The engine according to item 12, characterized in that in the lower part of all the cylinders above the piston when it is in the BDC, exhaust windows are made.
RU2002105687/06A 2002-03-04 2002-03-04 Internal combustion engine (versions) RU2243387C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Internal combustion engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Internal combustion engine (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002105687A RU2002105687A (en) 2003-09-10
RU2243387C2 true RU2243387C2 (en) 2004-12-27

Family

ID=34387028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105687/06A RU2243387C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Internal combustion engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2243387C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639928C1 (en) * 2016-08-29 2017-12-25 Александр Сергеевич Гурьянов Internal combustion engine with additional exhaust valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639928C1 (en) * 2016-08-29 2017-12-25 Александр Сергеевич Гурьянов Internal combustion engine with additional exhaust valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4565167A (en) Internal combustion engine
AU2008323992B2 (en) Monoblock valveless opposing piston internal combustion engine
US7954462B2 (en) Split-cycle air hybrid engine
US7905221B2 (en) Internal combustion engine
US8550042B2 (en) Full expansion internal combustion engine
EP3441584B1 (en) Method of operation of a split-cycle engine with a spool crossover shuttle
US4907544A (en) Turbocharged two-stroke internal combustion engine with four-stroke capability
US4491096A (en) Two-stroke cycle engine
WO2011055118A1 (en) A two-stroke internal combustion engine with variable compression ratio and an exhaust port shutter and a method of operating such an engine
JPH05179986A (en) Method of operating internal combustion engine
EP0427334B1 (en) Two-stroke-cycle engine with variable valve timing
US20140109850A1 (en) Method and system for internal combustion engine
JPH01305129A (en) Internal combustion engine
US7556014B2 (en) Reciprocating machines
RU2361093C2 (en) Internal combustion engine
US8973539B2 (en) Full expansion internal combustion engine
US5189996A (en) Two-stroke-cycle engine with variable valve timing
JP2012514159A (en) Internal combustion engine with independent gas supply system without compression stroke
RU2243387C2 (en) Internal combustion engine (versions)
KR100567989B1 (en) Method for obtaining high efficiency in an internal combustion engine and the internal combustion engine
RU2243386C2 (en) Internal combustion engine (versions)
US20030188701A1 (en) Internal combustion engine
JPH0480213B2 (en)
RU2244138C2 (en) Internal combustion engine (versions)
EP0057591B1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050305