Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

 

О Й Г А Н Й Е „„о56в27

И ЗОВ(р ЕТЕ Н Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.02.79 (21) 2723552/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.з

F 02 В 17/00

F 02 В 23/00

F 02 В 33/04

Гвеудерстееиеые кенитет! (23) Приоритет— (Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33 (53) УДК 621.434 (088.8) пв делан изебретеннй и открытий

Дата опубликования описания 17.09.82 (72) Авторы изобретения

А. И. Костин, В. М. Кушуль, П. С. Герзон и В. И. Панин

Ленинградский институт авиационного приборостроения и Всесоюзный научно-исследовательский, конструкторский и технологический институт мотоциклов и малолитражнйх двигателей внутреннего сгорания (71) Заявители (54) ДВУХТАКТНЫЛ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к двухтактным двигателям впутреннего сгорания.

Известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически связанные с коленчатым валом и образующие камеры сгорания различного объема, свечу зажигания, установленную в первом цилиндре с меньшим объемом камеры сгорания, впускной канал первого цилиндра, выпускной канал второго и карбюратор, установленный во впускном канале первого цилиндра и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1,2. Поршни движутся со сдвигом по фазе. В цилиндрах осуществляется прямоточная продувка с помощью приводного продувочного насоса через соединительный канал, площадь которого составляет 20 — 25% площади поршня (11.

Однако в двигателях горючая смесь располагается между слоями воздуха. Наличие слоев воздуха вместо горючей смеси в таком двигателе приводит к снижению максимальной мощности, которая может быть ниже, чем у обычных двухтактных двигателей (без послойного смесеобразования). Для стабильного воспламенения смеси на всех режимах работы граница между горючей смесью и воздухом должна быть достаточно четкой. Поэтому эта граница сохраняется и в процессе сгорания, в результате токсичность отработавших газов практически будет такой же, как у обычного двухтактного двигателя из-за отсутствия мер по смешению горящего заряда с воздухом.

Предлагаемое повышение экономичности в значительной мере уменьшается из-за затягивания процесса сгорания (свеча расположена по оси цилиндра и значительно удалена от второй камеры сгорания), не может быть осуществлено факельное зажигание части заряда из-за большого сечения канала и из-за введения приводного продувочного насоса. Последнее приводит также к значительному усложнению двигателя. К недостаткам следует отнести и неиспользование качественного регулирования мощности, так как предусмотрено регулирование толь956827 ко,ци>сселированием, примерно при постоянном коэффициенте избытка воздуха «.

Извесгны также двухтактные двигатели внутреннего сгорания, содержащие по мень пей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного кана.Ip, поршни, кинематиче ки связанные с коленчатым валом и образующие камеру сж I I II I в первом цилиндре, свечу зажигания, установленную в этой камере, впускные, продувочные и выпускные каналы каждого циIO ли цдра и карбюратор, установленный во цпускном канале первого цилиндра и пред,, значенный для приготовления горючей смен с коэффициентом избытка воздуха < от

0,5 до 1,2 (2) .

Однако двигатели обладают недостаточ.ц и экономичностью, а, кроме того, токсичE:.à< т:, эт Iõ;IIIèãàòåëpé сравнительно высока.

Целью изобретения является повышение экономя Iíoñòè двигателя и снижение токсичности ntработавших газов, Указанная цель достигается тем, что двигате, ь снабжен изолированными и подключснпы»ли к продувочным каналам кривошипными камерами для каждого цилиндра, но нпускном канале второго цилиндра уста20

25 новлсн карбюратор, выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с

«>0,75, второй цилиндр выполнен с камерой сжатия, большей по объему, чем камера сжатия первого цилиндра, свеча зажигания 30 установлена в зоне, примыкающей к соедините.п,ному каналу, площадь сечения последнего выполнена равной 4 — 10% от плосцади днища поршня, и коленчатый вал выполнен с возможностью синхронного движ IIII» поршней.

Причем объем камеры сжатия первого цилиндра выполнен равным 6 — 20% от объема камеры сжатия второго цилиндра.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого двигателя, разрез; на фиг. 2 — 40 разрез А — А на фиг. 1.

Двигатель содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2, сообщенных между собой при помощи соединительного канала 3, поршни 4, кинематически связанные с коленчатым валом 5 и образующие камеры 45

6 и 7 сжатия, причем объем камеры 6 сжатия первого цилиндра 1 составляет 6 — 20% от объема камеры 7 сжатия второго цилиндра 2, свечу 8 зажигания, установленную в камере 6 в зоне, примыкающей к соеди- 50 нительному каналу 3, впускные 9, продувочные 10 и выпускные 11 каналы каждого цилиндра, карбюратор 12, установленный во впускном канале 9 цилиндра 1 и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха «от 0,75 55 до 1,2, и карбюратор 13, установленный во впускном канале 9 цилиндра 2 и выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с с > 0,75. К продувочным каналам IO каждого цилиндра подключены кривошипные камеры 14 и !5, разделенные уплотнительной манжетой 16. Площадь сечения соединительного канала 3 составляет

4 — 10% от площади днища поршня 4 и коленчатый вал 5 выполнен с возможностью синхронного движения поршней 4.

Двигатель работает следующим образом.

Раздельное питание цилиндров и 2 от карбюраторов 12 и 13, а также наличие самостоятельных кривошипных камеры 14 и

15, впускных 9, продувочных 10 и выпуск- ных 11 каналов позволяет создать при синхронном движении поршней к верхней мертвой точке независимый состав зарядов в цилиндрах. Поэтому в цилиндре 1 находится смесь с коэффициентом избытка воздуха at. от 0,75 до 1,2, что обеспечивает устойчивое зажигание от свечи 8. В цилиндре 2 находится смесь с A >0,75.

К концу процесса сжатия в цилиндре 1 сохраняются благоприятные условия для зажигания смеси от искры, так как состав заряда в нем остается прежним. Это связано с тем, что на ходе сжатия имеет место вытеснение заряда только из цилиндра 1 в цилиндр 2 через канал 3, которое обеспечивается синхронным движением поршней 4 и меньшим объемом камеры 6 сжатия в цилиндре 1.

После воспламенения заряда от свечи 8 и начавшегося горения в цилиндре 1 горящие газы в виде факела выбрасываются в камеру 7 сжатия цилиндра 2. Факельное зажигание позволяет осуществить сжигание в цилиндре 2 смеси переменного состава с высокой скоростью. Повышенная эффективность факела в данном случае связана с дополнительным перетеканием заряда из цилиндра 1 из-за его вытеснения поршнем 4.

Оптимальный эффект факельного зажигания получен при сечении канала 3 в пределах

4 — 10% от площади днища поршня. Создаваемое вследствие перетекания заряда интенсивное вихревое движение заряда в цилиндре 2 (наряду с факельным зажиганием) устраняет возможность появления детонации при повышенной скорости сжатия. Подавление детонации в цилиндре 1 достигается уменьшением объема камеры 6 сжатия до 6.— 20% от объема камеры 7 сжатия цилиндра 2.

Таким образом, на режиме максимальной мощности в оба цилиндра подается смесь мощностного состава (например, d.= 0,75—

0,85) . По мере снижения мощности в цилиндре 1 смесь постепенно обедняется до экономичного состава (например, aL= I,l—

1,2), а в цилиндре 2 смесь постепенно обедняется вплоть до чистого воздуха. Так,например, при одинаковых диаметрах цилиндров качественнсе регулирование мощности возможно до с = 2,2 — 2,4 (при подаче в

956827 цилиндр 1 смеси с = 1,1 — 1,2, в цилиндр

2 — воздуха). И только дальнейшее снижение мощности требует перехода к дросселированию. На предлагаемом двигателе возможно использовать качественное регулирование и во всем диапазоне рабочих режимов, но в этом случае рабочий объем цилиндра 1 должен быть меньше рабочего объема цилиндра 2 (примерно в отношении

1: 4). о

После развития горения в цилиндре 2 начинается обратное перетекание заряда в ци линдр 1, способствующее вследствие турбулизации улучшению полноты сгорания в данном цилиндре. Важнейшее влияние на токсичность отработавших газов оказывает уровень смешения зарядов цилиндров 1 и 2 в процессе сгорания. Чем полнее смешиваются заряды различного состава, тем ниже токсичность отработавших газов. Уровень смешения находится в прямой зависимости от уменьшения объема камеры 6 сжатия цилиндра 1. Однако минимальный объем камеры 6 сжатия должен быть сохранен для продолжения процесса сгорания в этом цилиндре. В момент подхода поршня 4 к верхней мертвой точке в цилиндре 1 не должна обрываться реакция горения (например, изза достижения критической толщины горящего слоя). Исходя из сохранения критической толщины горящего слоя, объем камеры 6 сжатия цилиндра 1 должен составлять 6 — 20/о от объема камеры 7 сжатия зо цилиндра 2.

На приведенных фиг. изображен двигатель с внешним смесеобразованием, но предлагаемый двигатель может работать и с внутренним смесеобразованием.

Таким образом, согласно изобретению обеспечивается повышение экономичности двигателя и снижение токсичности отработавших газов. 40

Формула изобретения

1. Двухтакп ный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически связанные с коленчатым валом и образующие камеру сжатия в первом цилиндре, свечу зажигания, установленную в этой камере, впускные, продувочные и выпускные каналы каждого цилиндра и карбюратор, установленный во впускном канале первого цилиндра и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от

0,75 до 1,2, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности двигателя и снижения токсичности отработавших газов, двигатель снабжен изолированными и подключенными к продувочным каналам кривошипными камерами для каждого цилиндра, во впускном канале второго цилиндра установлен карбюратор, выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с а )0,75, второй цилиндр выполнен с камерой сжатия, большей по объему, чем камера сжатия первого цилиндра, свеча зажигания установлена в зоне, примыкающей к соединительному каналу, площадь сечения последнего выполнена равной 4 — 10О/0 от площади днища поршня, и коленчатый вал выполнен с возможностью синхронного движения поршней.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что объем камеры сжатия первого цилиндра выполнен равным 6 — 20О/о от объема камеры сжатия второго цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2063817, кл. 123 — 53, опублик. !936.

2. Кушуль В. М. Новый тип двигателя внутреннего сгорания. Л., «Судостроение>, 1965, с. 32 — 37.

956827

Составитель В, Морозов

Редактор Н. Бобкова Техред A. Бойкас Корректор Н. Король

Заказ 6555/19 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4