Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: двухтактный двигатель содержит сдвоенный рабочий цилиндр с поршнями, с общей камерой сгорания и общей свечой зажигания, впускное и выпускное окна, а также насосный цилиндр с впускным окном и выпускным окном, соединенным с помощью канала с впускным окном. Поршни рабочего цилиндра работают со смещением по углу поворота вала с поршнем насосного цилиндра. При этом поршни рабочего цилиндра соединены с механизмом движения так, что работают со смещением по фазе рабочего цикла, обеспечивая сначала открытие и закрытие выпускного окна, а затем открытие впускного окна. Насосный цилиндр может иметь принудительный или самодействующий всасывающий клапан, расположенный в головке цилиндра, или всасывающее окно, выполненное в цилиндре над поршнем на участке в конце хода поршня. 6 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения,в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с закрытым картером механизма движения.

Известны различные конструкции двухтактных двигателей. Большой и основной класс двухтактных двигателей имеют открытый (проточный) картер механизма движения (кривошипно-шатунный механизм или другой), через который пропускается рабочая смесь бензина и масла в цилиндры.

Наличие проточного картера является основным недостатком двухтактных двигателей, т. к. не обеспечивается качественная смазка механизма движения и поршневой группы, получается не эффективная продувка и коэффициент заполнения цилиндра из-за большого вредного объема картера. Двухтактные двигатели этого типа в настоящее время не получают широкого распространения из-за большой дымности выхлопа и экологической вредности.

В то же время появились конструкции двухтактных двигателей с закрытым картером механизма движения, у которых последний имеет масляную ванну, как у четырех тактных двигателей, а цикл всасывания и заполнения цилиндра обеспечивается с применением отдельного насосного цилиндра, работающего в противофазе с рабочим цилиндром.

В качестве аналогов могут быть рассмотрены двухтактные двигатели, имеющие насосный цилиндр по патенту США (1), по патенту Франции (2), а также по отклоненной заявке на выдачу авт. свид. СССР (3).

В качестве ближайшего прототипа может рассматриваться конструкция двигателя по патенту (1).

Недостатком прототипа (1) является не эффективная продувка рабочего цилиндра, которая обеспечивается отбойным экраном 37, выполненным на рабочем поршне, а также сложная конструкция рабочего и насосного поршня. Наличие отбойного экрана 37 на поршне позволяет преградить путь свежей смеси от впускного окна 27 к выпускному окну 25.

Однако действие этого экрана имеет низкую эффективность, т. к. часть свежей воздушной смеси все равно проскакивает через выпускное окно 25. Наличие канала 53 на поршне насосного цилиндра увеличивает вредное пространство цилиндра. Наличие перегородки 49 у канала 53 снижает коэффициент наполнения цилиндра.

Предлагаемый двухтактный двигатель внутреннего сгорания с закрытым картером механизма движения, как и прототип, содержит рабочий цилиндр, у которого впускное окно с помощью канала соединено с выпускным окном насосного цилиндра, а поршни рабочего и насосного цилиндра работаю со смещением по фазе рабочих циклов.

Целью изобретения является повышение экономичности и литровой мощности, а также упрощение конструкции. Для этого необходимо повысить эффективность продувки рабочего цилиндра и коэффициент его наполнения, а также упростить конструкцию рабочего и насосного цилиндра.

Это достигается тем, что рабочий цилиндр выполнен сдвоенным с двумя поршнями и общей камерой сгорания, а его поршни соединены с механизмом движения так, что работает со смещением по фазе рабочего цикла, обеспечивая сначала открытие и закрытие выпускного окна, а затем открытие впускного окна.

На фиг. 1 6 изображены схемы расположения поршней и фазы рабочего цикла двигателя: на фиг. 1 и 2 фаза рабочего цикла конец рабочего хода,при этом на фиг. 1 схема расположения поршней, на фиг. 2 текущая фаза по углу поворота вала; на фиг. 3 и 4 показана фаза рабочего цикла конец выпуска и начало заполнения рабочего цилиндра свежей смесью; на фиг. 5 и 6 показана фаза рабочего цикла конец сжатия в рабочем цилиндре и конец всасывания в насосном цилиндре.

Двигатель содержит сдвоенный рабочий цилиндр 1 м поршнями 2 и 3, с общей камерой сгорания 4 и общей свечой зажигания 5, впускное окно 6 и выпускное окон 7, а также насосный цилиндр 8 с впускным окном 9 и выпускным окном 10, соединенным с помощью канала 11 с впускным окном 6. Поршни рабочего цилиндра 2 и 3 работает со смещением по углу поворота вала с поршнем 12 насосного цилиндра. При этом поршни 2 и 3 рабочего цилиндра 1 соединены с механизмом движения 13 (кривошипом) так, что при рабочем ходе сгорания обеспечивается по углу поворота вала сначала открытия и закрытия поршнем 2 выпускного окна 7, а затем открытие поршнем 3 впускного окна 6.

Насосный цилиндр 8 может иметь принудительный или самодействующий (например, лепестковый) всасывающий клапан 14, расположенный в головке цилиндра 15, или впускное окон 9, выполненное в насосном цилиндре над поршнем при его положении на участке в конце хода поршня (нижняя мертвая точка).

Принцип работы двигателя заключается в следующем. На фазе рабочего цикла конец рабочего хода (фиг. 1 и 2) поршень 2 открывает выпускное окно 7 и происходит выпуск сгоревшей смеси (выхлоп). На этой фазе заканчивается сжатие в насосном цилиндре 8, но выхлопное окно 6 еще закрыто поршнем 3. Это исключает проскакивание свежей смеси в окно 7. На фазе рабочего цикла конец выпуска и цикл заполнения рабочего цилиндра (фиг. 3 и 4) поршень 2 закрывает окон 7 и только после этого поршень 3 открывает окно 6. На этой фазе заканчивается сжатие свежей смеси в насосном цилиндре 8 и происходит перепуск смеси через окно 10, канал 11 и окно 6 в рабочий цилиндр 1 и последний может быть заполнен с расчетным избыточным давлением, т. к. окно 7 уже закрыто,т. е. появляется возможность во много раз повысить коэффициент заполнения цилиндра 1 и поднять его литровую мощность.

На фазе рабочего цикла конец цикла сжатия в рабочем цилиндре и конец цикла всасывания в насосном цилиндре (фиг. 5 и 6) окно 10 закрыто поршнем 3 и оба поршня 2 и 3 находятся в верхней мертвой точке. При этом поршень 12 опускается вниз и происходит заполнение насосного цилиндра свежей смесью или через всасывающий клапан 14 (самодействующий или принудительный) или через впускное окно 9. Возможен вариант когда заполнение насосного цилиндра 8 будет вестись сначала через клапан 14, а в конце хода для повышения коэффициента наполнения через окно 9.

После подачи напряжения на свечу зажигания происходит зажигание смеси и начинается рабочий ход (поршни 2 и 3 идут вниз), а поршень 12 идет вверх и сжимает свежую смесь.

Все рабочие фазы происходят за один оборот вала, что позволяет при заданном литровом объема в два и более раз поднять мощность двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным с таким же литровым объемом.

По сравнению с прототипом (1) улучшается продувка рабочего цилиндра, повышается коэффициент наполнения и литровая мощность. Кроме того, упрощается конструкция рабочего и насосного цилиндра.

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с закрытым картером механизма движения, содержащий кривошипно-шатунный механизм, соединенный с поршнями рабочего и насосного цилиндров, в которых выполнены впускные и выпускные окна, причем рабочий цилиндр выполнен сдвоенным, с двумя поршнями и общей камерой сгорания, при этом каждый поршень выполнен со своим кривошипом, отличающийся тем, что кривошип поршня рабочего цилиндра с выпускным окном установлен с отклонением по углу поворота вала от кривошипа поршня рабочего цилиндра с впускным окном в направлении вращения вала с возможностью опережения открытия и закрытия выпускного окна рабочего цилиндра по отношению к впускному окну.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6