Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет упростить запуск двигателя. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с подвижным поршнем в нем. Цилиндр на одном конце имеет камеру сгорания, а на другом конце соединен с картером. В результате чего картер и камера сгорания взаимно соединены через, по меньшей мере, один продувочный канал, открывание и закрытие которого регулируются перемещением поршня. Карбюратор через впускное отверстие соединен с картером. Он имеет, по меньшей мере, один воздуховод для подачи атмосферного воздуха в, по меньшей мере, один продувочный канал для достижения предварительной продувки камеры сгорания атмосферным воздухом, которая уменьшает потери несгоревшей смеси воздух/топливо через выхлопное отверстие и имеет топливопровод для подачи топлива из карбюратора в воздуховод, чтобы упростить запуск двигателя. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Объект изобретения относится к двухтактному двигателю внутреннего сгорания, содержащему цилиндр с подвижным поршнем в нем, при этом цилиндр на одном конце имеет камеру сгорания, а на другом конце соединен с картером, в результате чего камера сгорания и картер взаимно соединены через продувочный канал, открывание и закрытие которого регулируются перемещением поршня, а карбюратор через впускное отверстие соединен с картером.
Из патента США №5031590 известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с подвижным поршнем в нем, при этом цилиндр на одном конце имеет камеру сгорания, а на другом конце соединен с картером, в результате чего картер и камера сгорания взаимно соединены через, по меньшей мере, один продувочный канал, открывание и закрытие которого регулируются перемещением поршня, а карбюратор через впускное отверстие соединен с картером.
В обычном двухтактном двигателе внутреннего сгорания смесь воздух/топливо подводится из карбюратора в картер и оттуда по одному или нескольким продувочным каналам в камеру сгорания. Тем самым путь от карбюратора до камеры сгорания становится относительно длинным. Кроме того, картер имеет объем, который приблизительно в пять раз больше объема цилиндра. Помимо этого, при достижении камеры сгорания топливо испаряется. При запуске двигателя, особенно когда двигатель холодный, это означает, что коленчатый вал двигателя должен намного больше повернуться до того, как горючая смесь воздух/топливо достигнет камеры сгорания. Поэтому запуск двигателя требует больше времени и попыток, чем это желательно. Это является недостатком, особенно когда двигатель имеет пусковое устройство с ручным приводом, например шнуровое пусковое устройство, но также и тогда, когда двигатель снабжен стартером.
Задача настоящего изобретения заключается в исключении или в, по меньшей мере, ослаблении указанного недостатка и в создании двухтактного двигателя, имеющего в существенно лучшие пусковые качества. Это достигается в двигателе внутреннего сгорания указанного первоначально типа, который в соответствии с изобретением в основном отличается тем, что с целью упрощения запуска двигатель содержит устройство для подачи топлива в продувочный канал вблизи камеры сгорания.
Для решения поставленной задачи предложен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с подвижным поршнем в нем, при этом цилиндр на одном конце имеет камеру сгорания, а на другом конце соединен с картером, в результате чего картер и камера сгорания взаимно соединены через, по меньшей мере, один продувочный канал, открывание и закрытие которого регулируются перемещением поршня, а карбюратор через впускное отверстие соединен с картером, который согласно изобретению имеет, по меньшей мере, один воздуховод для подачи атмосферного воздуха в, по меньшей мере, один продувочный канал для достижения предварительной продувки камеры сгорания атмосферным воздухом, которая уменьшает потери несгоревшей смеси воздух/топливо через выхлопное отверстие, и имеет топливопровод для подачи топлива из карбюратора в воздуховод, чтобы упростить запуск двигателя. Воздуховод проходит в цилиндр через щель, а поршень имеет выемку, через которую щель соединена с продувочным каналом, когда поршень находится в положениях высшей точки (фигуры 3 и 4). Причем топливопровод для подачи топлива из карбюратора в воздуховод снабжен насосом. Подача топлива в воздуховод регулируется управляющим устройством, содержащим устройства для определения частоты вращения, давления или температуры или для определения различных сочетаний из них. В двигателе согласно изобретению установлен клапан для выключения подачи топлива при запуске двигателя, причем клапан соединен с источником давления и выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от изменения давления источника давления. Клапан также соединен с картером двигателя и выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от изменения давления в картере. При этом подача топлива в воздуховод регулируется клапаном, который выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от установки карбюратора между пусковым и эксплуатационным положениями. Воздуховод может быть снабжен ограничительным клапаном, который выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от установки карбюратора между пусковым и эксплуатационным положениями.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фигура 1 - схематичный вид в разрезе двухтактного двигателя с продувкой картера, в соответствии с изобретением снабженного первым вариантом устройства для улучшения пусковых качеств двигателя;
фигура 2 - соответствующий схематичный вид двухтактного двигателя, в соответствии с изобретением снабженного вторым вариантом устройства;
фигура 3 - схематичный вид двухтактного двигателя, в соответствии с изобретением снабженного третьим вариантом устройства; и
фигура 4 - схематичный вид двухтактного двигателя, в соответствии с изобретением снабженного четвертым вариантом устройства.
Двигатель, показанный на фигуре 1, содержит цилиндр 10 с подвижным в нем поршнем 11. Через шатун 12 поршень 11 соединен с кривошипно-шатунным механизмом 13, установленным на коленчатом валу 14 и вращающимся в картере 15. Камера 16 сгорания находится выше поршня 11 и соединена с картером 15 посредством продувочного канала 17, который проходит в камеру сгорания через открываемое поршнем продувочное окно 18. Камера 16 сгорания также имеет открываемое поршнем выхлопное отверстие 19, через которое отработавшие газы выводятся в систему выпуска отработавших газов, которая здесь не показана.
Карбюратор 20 соединен с открываемым поршнем впускным отверстием 21, через которое смесь воздух/топливо направляется в картер 15. Карбюратор 20 представляет собой диафрагменный карбюратор обычного типа и поэтому более подробно описываться не будет.
Дозирующая камера 22 карбюратора 20 посредством топливопровода 23 соединена с продувочным каналом 17. Топливопровод 23 снабжен приводимым в действие вручную насосом 24 с обратными клапанами 25. В качестве варианта топливопровод может быть соединен со стороной карбюратора, содержащей отверстие для подвода топлива, что показано пунктирными линиями с помощью ссылочного номера 26.
При запуске двигателя небольшое количество топлива впрыскивается в продувочный канал 17 посредством того, что механик вручную приводит в действие насос 24. При вращении двигателя это количество топлива во время процесса продувки вместе с продувочными газами будет введено непосредственно в камеру 16 сгорания без прохождения на начальной стадии через картер. Когда двигатель вращается, топливо обильно и без задержки добавляется в камеру сгорания. В результате этого горючая смесь воздух/топливо быстро достигает камеры сгорания. Поэтому число оборотов, которое необходимо для запуска двигателя, существенно снижается. Очевидно, что это упрощает запуск, особенно когда двигатель холодный.
В варианте осуществления, показанном на фигуре 2, соответствующие детали двигателя и карбюратор имеют те же самые ссылочные номера, что и на фигуре 1. В этом варианте осуществления двигатель снабжен устройством для автоматической подачи пускового топлива в камеру 16 сгорания, при этом для указанного устройства не требуется какого-либо участия пользователя. Чтобы уменьшить потери при продувке, двигатель имеет воздуховод 30, который соединен с продувочным каналом 17 вблизи его верхнего конца. Воздуховод 30 проходит в продувочный канал 17 через отверстие 31, которое регулируется обратным клапаном 32. По воздуховоду 30 атмосферный воздух засасывается в продувочный канал 17, что показано на фигуре стрелками. Поэтому во время начальной фазы процесса продувки осуществляется предварительная продувка камеры сгорания атмосферным воздухом, что уменьшает потери несгоревшей смеси воздух/топливо через выхлопное отверстие 19.
При запуске двигателя топливо передается из карбюратора 20 по топливопроводу 23 или 26 в воздуховод 30. Подача топлива регулируется клапаном, который в целом обозначен ссылочным номером 33. Клапан 33 содержит цилиндр 35 с подвижным в нем поршнем 36, при этом указанный поршень соединен с коническим элементом 37 клапана, который взаимодействует с седлом 38 клапана. В цилиндре 36 находится пружина 39 сжатия, которая стремится переключить клапан в показанное открытое состояние. Посредством трубопровода 40 внутренняя сторона цилиндра 35 соединена с картером 15. Трубопровод 40 снабжен обратным клапаном 41. Для отключения подачи топлива к клапану 33 при перегреве двигателя предпочтительно установить чувствительный к температуре клапан, здесь не показанный, на впуске трубопровода 23 в клапан 33. Например, чувствительный к температуре клапан может содержать биметаллическую пружину, которая открывает и закрывает впуск в клапан 33.
Когда коленчатый вал поворачивают для запуска двигателя, топливо засасывается из карбюратора 20 в воздуховод 30 через клапан 33, который удерживается в открытом положении пружиной 39. Для упрощения запуска двигателя топливо в воздуховоде 30 посредством воздушного потока направляется через обратный клапан 32 в продувочный канал 11, а после этого, во время следующей фазы продувки, дальше в камеру 16 сгорания. После запуска двигателя трубопровод 40 будет откачиваться во время фазы пониженного давления в картере 15, в результате чего в цилиндре 35 создается разрежение, которое оказывает воздействие на поршень 36, чтобы закрыть элемент 37 клапана против действия пружины 39. Обратный клапан 41 предотвращает на фазе сжатия в картере распространение избыточного давления к клапану 33, который по этой причине будет закрыт до тех пор, пока двигатель не перестанет работать. Когда двигатель останавливается, элемент 37 клапана станет перемещаться пружиной 39 к открытому положению, в результате чего клапан 33 автоматически сбросится в исходное положение.
Как схематично показано на фигуре 3, двухтактный двигатель имеет цилиндр 50 с камерой 51 сгорания, поршень 52 и картер 53, который через впускной канал 54 соединен с карбюратором 55. Продувочный канал 56 проходит в цилиндр через продувочное окно 57. Двигатель имеет устройство для предварительной продувки камеры сгорания атмосферным воздухом, содержащее воздуховод 58, который проходит в цилиндр через щель 59. Поршень 52 имеет выемку 60, которая показана пунктирными линиями и через которую щель соединена с продувочным окном 57, когда поршень находится в показанном положении. Как показано на фигуре стрелками, в этом положении атмосферный воздух будет протекать по воздуховоду 58 в продувочный канал 56. Во время последующей фазы продувки она первоначально будет производиться атмосферным воздухом из продувочного канала 56.
Для упрощения запуска двигателя топливопровод 61 выходит из дозирующей камеры 62 карбюратора 55, и этот топливопровод достигает воздуховода 58 через обратный клапан 63 и управляющее устройство 64. В качестве варианта топливопровод может быть соединен с впускной стороной карбюратора 55, что показано пунктирными линиями с помощью ссылочного номера 65. При запуске двигателя топливо добавляется по трубопроводу 61 в воздуховод 58, при этом управление подачей топлива осуществляется управляющим устройством 64. В случае использования управления подачей топлива возможны несколько вариантов. Например, управляющее устройство 64 может содержать датчики частоты вращения, которые реагируют на частоту вращения коленчатого вала и перекрывают топливопровод при запуске двигателя. Другая возможность заключается в использовании датчиков давления, которые управляют подачей топлива в зависимости от давления в камере 51 сгорания, картере 53 или во впускном канале 54. Управляющее устройство может также содержать датчики температуры, которые предотвращают подачу топлива при запуске прогретого двигателя. Кроме того, управление может осуществляться только с помощью датчиков температуры.
Двигатель, показанный на фигуре 4, в основном соответствует двигателю на фигуре 3, и для него предоставлены те же самые ссылочные номера. Для упрощения запуска двигателя топливо из карбюратора подается в воздуховод 58 по топливопроводу 70, который снабжен клапаном 71. Воздуховод 58 имеет ограничительный клапан 72, который находится перед выпускным отверстием топливопровода в этот воздуховод, видимым в направлении потока. Клапан 71 и ограничительный клапан 72 посредством управляющих устройств, которые здесь не показаны, соединяются с пусковым клапаном 73 карбюратора.
Как показано на фигуре, при запуске двигателя пусковой клапан 73 карбюратора находится в исходном положении, в результате чего клапан 71 открыт, а ограничительный клапан находится в показанном положении, при этом воздуховод 58 ограничен по сечению. При вращении двигателя топливо будет засасываться в воздуховод 58 из трубопровода 70 и переноситься воздушным потоком в продувочный канал 56, а затем во время процесса продувки также в камеру 51 сгорания. Это означает, что богатая смесь воздух/топливо направляется в камеру сгорания во время запуска, при этом упрощается запуск двигателя. Когда двигатель запущен, пусковой клапан 73 карбюратора устанавливается в эксплуатационное положение, в результате чего в это же самое время клапан 71 закрывается, а ограничительный клапан открывается. Эти установки могут осуществляться вручную или автоматически.
В примерах были показаны в некоторой степени различные устройства, которые во время процесса запуска осуществляют подачу топлива в, по меньшей мере, один продувочный канал. Примеры раскрывают три двухтактных двигателя до некоторой степени различных типов. Каждое из показанных устройств можно сочетать с каждым одним двигателем из показанных типов.
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр (10; 50) с подвижным поршнем (11; 52) в нем, при этом цилиндр на одном конце имеет камеру (16; 51) сгорания, а на другом конце соединен с картером (15; 53), в результате чего картер и камера сгорания взаимно соединены через, по меньшей мере, один продувочный канал (17; 56), открывание и закрытие которого регулируются перемещением поршня, а карбюратор (20; 55) через впускное отверстие (21) соединен с картером, отличающийся тем, что он имеет, по меньшей мере, один воздуховод (30; 58, 60) для подачи атмосферного воздуха в, по меньшей мере, один продувочный канал (17) для достижения предварительной продувки камеры сгорания атмосферным воздухом, которая уменьшает потери несгоревшей смеси воздух/топливо через выхлопное отверстие и имеет топливопровод (23; 61, 70) для подачи топлива из карбюратора (20) в воздуховод (30; 58, 50), чтобы упростить запуск двигателя.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что воздуховод (58) проходит в цилиндр через щель (59), а поршень (52) имеет выемку (60), через которую щель (59) соединена с продувочным каналом (57), когда поршень находится в положениях высшей точки.
3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что топливопровод (23; 61; 70) для подачи топлива из карбюратора (20; 55) в воздуховод (30; 58, 60) снабжен насосом (24).
4. Двигатель по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что подача топлива в воздуховод (58; 30) регулируется управляющим устройством (64), содержащим устройства для определения частоты вращения, давления или температуры или для определения частоты вращения, давления или температуры или для определения различных сочетаний из них.
5. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что установлен клапан (33) для выключения подачи топлива при запуске двигателя.
6. Двигатель по п.5, отличающийся тем, что клапан (33) соединен с источником давления и выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от изменения давления источника давления.
7. Двигатель по п.5 или 6, отличающийся тем, что клапан (33) соединен с картером (15) двигателя и выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от изменения давления в картере.
8. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что подача топлива в воздуховод (58; 30) регулируется клапаном (71), который выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от установки карбюратора (55; 20) между пусковым и эксплуатационным положениями.
9. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что воздуховод (58) снабжен ограничительным клапаном (72), который выполнен с возможностью установки в заданное положение в зависимости от установки карбюратора (55) между пусковым и эксплуатационным положениями.
