Способ для послойного заряда двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием и двухтактный двигатель внутреннего сгорания с посторонним зажиганием

 

1. Способ для послойного заряда двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним эажигайием, картерным насосом и петлевой продувкой , отличаюмийся тем, что картерным насосом двигателя всасы вают в освобожденное поршнем во время всасывания пространство цилиндра богатую энергией топливовоздушную смесь и бедный энергией свежий газ, этими качественно различными частями Рим соответственно свежего заряда в,камере б всасывания картериого насоса 2 без существенной диффузии образуют послойный заряд, который ориентируют в камере всасывания и в камере сгорания относительно ориентировочной плоскости 14, которая про- , ходит через камеры всасывания и сгорания параллельно оси цш:индра и в которой лежит линия 13 Связи между идентичными точками 11 и 12 входных отверстий продувочного кангша на сто роне картера, при этом обеспечивают расположение каждой.поверхности разграничения масс между различными частями F и М свежего заряда параллельно ориентировочной плоскостд 14 и, используя ориентированный по поло| жению,послойннй заряд в камере вса .сывания, путем упорядоченного выпуска свежего заряда из камеры 6 всасывания в отверстия 9 и 10 продувочно|ГО канала поддерживают расслоение заряда в продувочных потоках до камеры 7 сгорания. 2.Способ по п. 1, о т ,л и ч а юta и и с .я тем, что в кг1мере всасыва ния картерного насоса создают часть М свежего заряда с поверхностью 15 разграничения масс на той стороне ориентировочной плоскости 14, на которой в камере 7 сгорания находится отверстие 8 выпускного канала, и этим размещением части М свежего заряда образуют действующую во время О) перетока разделительную завесу из бедного энергией свежего газа межС ду поступаюшей богатой энергией топливовоздушной смесью (часть РУ и S вытекающим ртработавшим.газом А. 3.Способ по п. 1, о т л ич а ющ и и с я тем, что в Камере всасывания картерного насоса образуют часть М свежего заряда с поверхностью 17 разделения на .той стороне ориентировочной плоскости 14, на которой в кгалере 1 сгорания образуется точка натекания продувочных потоков на стенке цилиндра, и этим разме щением части М свежего заряда образуют действующую во время перетока разделительную завесу из бедного энер гией свежего газа между вступающей богатой энергией топливовоздушной смейью (часть F) и направляющей поток стенкой цилиндра в камере 7 сгорания . : 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в зависимости от потребностей в связи с конструкционными предпосылками данного двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

5Nll

РЕСПУБЛИН

З(51) F 02;В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (89) 135833 ГДР . (21 ) 77 70 509/25-06 (22) 23.03.79 (31) . WPF 02 В/204873 (32) 19.04 ° 78 (33) ГДР (46) 30. 06. 83. Бюл. Р. 24 (72) Моргенштерн Карл-Ханс, Йэгер. Ханс-Петер, Вебер Бруно, Хилзе Вернер и Шмидер Хейнрих (ГДР) (71) ФЕБ Баркас Верке (ГДР) (53) 621 ° 43(088.8) (54) СПОСОБ ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО ЗАРЯДА

ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ С ПОСТОРОННИМ ЗАЖИГАНИЕМ

И ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ С IIOCTOPOHHHN ЗАЖИГАНИЕМ, (57) 1. Способ для послойного заряда двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним эажигайием, картерным насосом и петлевой продувкой, отличающийся тем, что картерным насосом двигателя всасы вают в освобожденное поршнем во время всасывания пространство цилиндра бо гатую энергией топливовоздушную смесь и бедный энергией свежий гаэ, этими качественно различными частями F u M соответственно свежего заряда в,камере 6 всасывания картерного насоса 2 беэ существенной диффузии образуют послойный заряд, который ориентируют в камере всасывания и в камере сгорания относительно ориентировочной плоскости 14, которая аро-, ходит через камеры всасыванйя и сгорания параллельно оси цилиндра и в которой лежит линия 13 связи между идентичными точками ll и 12 входных отверстий продувочного канала на сто роне картера, при этом обеспечивают расположение каждой. поверхности разграничения масс между различными частями F u M свежего заряда параллельно ориентировочной плоскости 14

„,SU„„1025907 А и, используя ориентированный по поло жению,послойный заряд в камере вса,сывания, путем упорядоченного выпус.«а свежего заряда из камеры 6 всасывания в отверстия 9 и 10 продувочно;го канала поддерживают расслоение заряда в продувочных потоках до камеры 7 сгорания.

2. Способ по п.l, о т,л и ч а юшийся тем, что в камере всасыва иия картерного насоса создают часть

М свежего заряда- с поверхностью 15 разграничения масс на той стороне ориентировочной плоскости 14, на которой в камере 7 сгорания находит. ся отверстие 8 выпускного канала, и этим размещением части M свежего 3 заряда образуют действующую во время перетока разделительную завесу из бедного энергией свежего газа между поступающей богатой энергией топливовоздушной смесью (часть F) и вытекающим отработавшим. газом А.

3. Способ но и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что s камере всасывания картерного насоса образуют часть М свежего заряда с поверхностью

17 разделения масс на,той стороне ориентировочной плоскости 14, на которой в камере 7 сгорания образуется точка натекания продувочных потоков на стенке цилиндра, и этим разме щением части М.свежего заряда образуют действующую во время перетока разделительную завесу из бедного энер гней свежего газа между вступающей богатой энергией топливовоэдушной смесью (часть Р) и направляющей поток стенкой цилиндра в камере 7 сгорания.

М

4. Способ по па. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что в зависимости от потребностей в связи с кон струкционными предпосылками данного двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием

1025907 и соответствующей рабочей точкой в камере 6 всасывания образуют либо обе доли И и М2 бедного энергией свежего газа (часть И) одновременно, либо же по одной из них.

5. Способ по пп. 1-4, о т л и ч аю ul и и с я тем, что бедные энергией доли Иtn N2 бедного энергией свежего газа (часть И) преимущественно состоят иэ воздуха, но также из подготовленного отработавшего газа, бедной топливовоэдушной смеси или из смеси этих компонентов. б. Двухтактный двигатель внутрен. него сгорания с посторонним зажиганием, картерным насосом и петлевой продувкой, о т -л и ч а ю шийся тем, что к картерному насосу 2 для; части F свежего заряда, а также И< и/или И подключено не менее одной всасывающей линии 19,22 и/или 24.

7. Двигатель по п.б, о т л ич .а ю шийся тем, что находящиеся на стороне картера отверстия

23 и/или 25 всасывающих линий 22 и/или 24 управляются движущимися частями. кривошипно-шатунного механизма.

8. Двигатель по пп. 6 и 7, о тл и ч а ю шийся тем, что всасывающие линии 22 и/или 24 для бедного энергией свежего газа непосредственно подключены к камере б всасывания картерного насоса 2 и выходные отверстия 23 и/или 25 управляются поршнем 5, движущимся в цилиндре 1.

9. Двигатель по пп. 6-8, о тл и ч а ю шийся тем, что всасыва ющие линии 22 и 24 входят параллель« но или под острым углом к ориентировочной плоскости 14 в камеру б всасывания в зоне бедных энергией долей И и И бедного энергией свеже. го газа (часть N),èëè направлены на эти зоны, 10. Двигатель по пп. 6-9, о тл и ч а ю шийся тем, что направления впуска долей И и .Ng одинаковы с направлением части F свежего заряда.

ll. Двигатель по ;:п,б, о т л ич а ю шийся тем, что на выходе всасывающей линии 19 на стороне кар тера установлены направляющие поток элементы 26.

12. Двигатель по пп.6-8, о т л и ч а ю шийся тем, что для получе. ния особенно выгодного направления ! впуска бедных энергией долей И и

И на поршне выполнен паз 27, тор« цовая кромка 28 которого управляет отверстием 29.

13. Двигатель по п.б, о т л ич а ю шийся тем, что для поддержания упорядоченного выпуска послойного свежего заряда из камеры всасывання 6 в отверстия 9 и 10 продувочного канала на сгороне кар- тера к окнам поршня 5 прикреплены направляющие лопатки 30.

14. Двигатель по пп. 6 и. 13,о тл и ч а ю шийся тем, что в продольном направлении продувочного канала 31 размещен направляющий щиток 32 и при наличии направляющей лопатки 30 у поршня 5 имеется бесстыковый переход от одного направляющего устройства к другому.

15. Двигатель по п.б, о т л ич:а ю шийся тем, что от зоны бедного энергией свежего газа (часть И) в камере б всасывания отходит третий продувочный канал 33, который в зоне встречи продувочных потоков выходит на стенку цилиндра.

16. Двигатель по п.15, о т -л ич а ю шийся тем, что третий продувочный канал 33 расположен в плоскости, проходящей перпендикулярно и соосно к ориентировочной плоскости 14.

17. Двигатель по п.15, о т л ич а ю шийся тем, что камера 4 сгорания в головке цилиндра 3 расположена эксцентрично к оси цилиндра в зоне центра восходящего потока объединенного потока свежего .газа.

18. Двигатель по п.l7, о т л ич а ю,шийся тем, что камера сгорания при положении поршня в в.м.т.. имеет кругообразное сечение

35 °

19. Двигатель по п.18, о т л ич а ю шийся тем, что кругообразное сечение 35 образуется от подходящих друг к другу и дополняющихся до формы круга углублений в днище поршня 36 и головки цилиндра 3.

20. Двигатель по п.б, о т л ич а ю шийся тем, что по меньшей мере количество одного из компонентов свежего заряда произвольно изменяется.

2l. Двигатель по п.20, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве произвольно изменяемой части свежего заряда использована богатая энергией топливовоздушная смесь. (часть F) .

22. Двигатель по пп. 6,20 и 21, отличающийся тем, что клапан 37 приводится в действие для пропуска долей И1 и И в зависимости от положения дроссельного клапана 38 во всасывающей линии 19 для части F свежего заряда.

23. Двигатель по п.22, о т л ич а ю шийся тем, что клапан

37 вскоре после прохождения необ- ходимого для состояния холостого хода двигателя положения дроссельного клапана 38 открывается для полного освобождения поперечного сече- ния.

24. Двигатель по п, 23, о т л ич а ю шийся тем, что клапан 39

1025907 предусмотрен..для пропускания долей

М 1 и/или М, который во время за.медления двигателя в зависимости от характеризующей это состояние двигателя величины регулирования приводится s действие.

25. Двигатель по п.24, о т л ич а.ю шийся тем, что регулирующей величиной для приведения клапана 39 в действие служит разрежение во всасывающей линки 19 для части свежего заряда.

26. Двигатель по п.24, о т л ич а ю шийся тем, что регулирующей величиной для приведения в дейст» вие клапана 39 служит электрический сигнал, получаемый от напряжения re4

"У !

-Изобретение касается способа послойного заряда для эксплуатации двухтактнйх двигателей внутреннего сгорания с посторонним зажйганием с картерным.продувочным насосом и 5 петлевой продувкой; а также,двигателей, .работающих по этому способу.

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания. с йосторонним зажиганием малых и средних размеров обычно заса- 10 сывают необходимую для работы двигателя внутреннего .сгорания топливовоз.душную сиесь в картер. Эта смесь предварительно сжимается опускающимся в цилиндре поршнем и после открытия 15 продувочных каналов и падения давления в камере сгорания ниже давления в насосе картера нагнетается в камеру. сгорания. При перетекании новой тьпливовоздушной смеси одновре- 20 менно вытесняется в канал отработавших газов часть находящихся.еше в камере сгорания газообразных продуктов сгорания.

Этот процесс вытеснения со смесью .25 отработавших газов двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием неизбежно связан.с тем, что в канал отработавших газов попадает не только часть свежнх зарядов с отработавшими газами в качестве. потерь при продувке и

: что свежие газы смешиваются с горячими .остаточными газами, в результате чего уже в период продувки могут произойти нежелательные предваритель- З5 ные реакции. Недостатками двухтактного двигателя по сравнению с четырех тактным являются высокий расход топ лива из-за потерь при продувке несгоревшей топливовоздушной смеси, 40 загоэованность воздуха, отложение несгоревших составных частей в сиснератора и реализуемый при закрытом дроссельном клапане 38 всасывающей линии 19.

27. Двнгатель по пп. 24-26, о тл и ч а ю щ и и о я тем, что во время фазы сжатия в камеру 6 всасывания двигателя подается бедный энергией свежий газ (часть М) .

28. Двигатель по п. 27, о т л ич а ю шийся тем, что дополнительный всасывающий трубопровод 42 для бедного энергией свежего газа(часть М) подключен к третьему продувочному каналу 33 в зоне отверстия на стороне камеры всасывания или в зоне входа канала.

1

1 теме выпуска, термические, трудности и т.д. При этом различаются два принципиальных направления, которые от,личаются друг от друга как в вЫборе средств, так и в ожидаемой эффективности. С одной стороны, предпринимает ся попытка уменьшить потери в одновременно протекающем процессе истекания отработавших газов и втекании топливовоздушной смеси тем, что путем оптимизации числа, формы и положения каналов достигается более благоприятный поток свежих газов или путем вне. сения блокирующей среды между отработавшим газом.и свежим газом иэбегается контакт или смешение компонентов.

При этом сохранение характеристик, отличающих простоту двухтактного двигателя, в значительной мере еще возможно. . Другие решения ориентируются В том направлении, чтобы подвести свежую топливовоэдушную смесь с полным обходом нежелательного контакта с отработавшими газами в верхнюю часть камеры сгорания непосредственно вблизи. источника зажигания. Этой радикальной мере соответствуют и требующиеся для этого средства.

Затраты без исключения довольно значительные.

В соответствии с задачей изобретения дальнейшая характеристика известных технических решений ориен- тируется на предложения, которыЬ предусматривают продолжающееся во время процесса продувки разделение истекающих отработавших газов и одновременно втекающих свежих гаэов также втекающей блокирующей средой. Тем самым производится и отмежевание от способов, в которых

1025907 перед свежим газом имеется лишь сравнительно небольшой объем воздуха или отработавшего газа.

Характерным для этого специаль ного направления усилием по предупреждению потерь топлива во время перИода продувки является предложение в описании изобретения к патенту ДТ-590331, При этом отдельный подвод воздуха и горючей смеси показывается уже как заранее известный. Указанное предложение предусматривает в ходе дальнейшего совершенствования раздельного под-. йода качественно различных частей заряда образование между вытекающим отработавшим газом и втекающей горючей смесью перегородки из воэду» ха. Этот процесс в принципе может быть поддержан в течение всей продолжительности периода продувки, потому что управляемые поршнем окна расположены в той же зоне цилиндра»

Решающими для этого являются предо- . .ставленйые для каждого рабочего цикЪ .ла объемы долей свежего заряда. В предлагаемом случае исходят из того, что для подачи свежего заряда предусмотрены отдельные органы подачи, которые обеспечивают превышение всего объема продувки над рабочим объемом двигателя. Таким образом не используется действие насоса картера ни для одного иэ .двух компонентов свежего заряда, что является недостатком.

Описание изобретения к патенту

ДТ-669490 содержит предложение, в котором втекающая в камеру сгорания топливовоздушная смесь направляется отдельно подведенным и соответствующим образом направленным воздухом на головку цилиндра и одновременно окутывается этим воздухом.

Этот эффект сомнителен уже потому, что продувочный воздух должен проделать относительно длинный путь, пока он поступит в зоне продувоч,ных каналов для смеси. Далее из-за сильно различных углов впуска .долей свежих зарядов вместо введения смеси следует предполагать смешение ее с воздухом. Отрицательно на затратах объеме конструкции и функции должна сказываться сложность устройства для подачи долей свежих зарядов, так.как наряду с рабочим поршнем предусмотрены жестко с ним сое« диненный насосный поршень и свободно передвигающийся между этими двумя поршнями шибер.

Описание изобретения к патенту

ДТ-881885 предлагает действие разделительной завесы между отработавшим газом и свежим зарядом реализо вать так, что при рабочем ходе поршня часть отработавших газов перед открытием выпускного канала заполнит находящиеся вне цилиндра каме ры,, иэ которых эти отработавшие газы во время продувки расширяются и образуют разделительную завесу между вытекающими отработавшими гаэами и втекающим свежим зарядом.

В данном случае эта завеса состоит не из воздуха, а иэ отработавших газов. Наряду с ненадежной продолжительностью поддержания этой раз10 делительной завесы следует сказать об отрицательном влиянии на термический коэффициент полезного дейст вия двигателя ввиду сокращения возможности работоспособности расширяющихся отработавших газов. Кроме того, затрудняется равномерное охлаждение стенки цилиндра из-за имеющихся по периметру цилиндра камер для накопления отработанных га2О зов.

В выкладном описании изобретения к акцептованной .заявке ДД-123821 предлагается известный уже принцип разделительной завесы между вытека25 ющими отработавшими газами и втекавшей в камеру сгорания смесью реализовать тем, что богатая смесь засасывается в предусмотренные аккумулирующие камеры, причем в качестве таких камер используются пе» репускные каналы. Как аккумулирующие камеры для богатой смеси,так м другие продувочные камеры для бедной смеси или воздуха соединены как с картером, так и с камерой сгорания.

Картерный насос отвечает за всасывание и вытеснение долей свежего заряда. Проблематичным .является расчет параметров аккумулирующих камер для богатой смеси, так как при

4Q слишком малом объеме камер теряется преследуемая эффективность иэ-за смешивания компонентов свежего заряда

Однако с этим нежелательным эффектом приходится считаться потому, что при открытии продувочных каналов отработавшие газы от камеры сгорания проникают в продувочные каналы и неизбежно вытесняют. богатую смесь из аккумулирующих камер в картер.

Недостатком является относительно большое количество деталей конструкции, так как для двух впускных .трактов для различных,в качественном и количественном отношении долей свежего заряда требуются отдельные

55 органы подготовки смеси и дроссел ные.органы, а также не менее одного возвратного клапана.

Усложнение конструкции для ак-. кумулирующих камер в большинстве

60 случаев нужно, так как в использовании более двух продувочных каналов нет необходимости. Упомянутая выгода отмечается, таким образом, только в особых случаях. Смазка частей при65 водного механизма требует либо до1025907

55 зирующего насоса для смазочного масла, либо применения различным образом предварительно смешанного горючего, либо неэкономного применения предварительно смешанного топлива и доли свежего заряда, которая ие должна иметь коитакта со смазываеваями частями приводного механизма.

В большинстве случае значительно большое число деталей конструкции и неудовлетворительная эффективность предусмотренных мер явились причиной тому, что ни одна из описанных конструкций. не могла утвердиться и найти серийного применения в приводных двигателях дорожных автомобилей, 15

Цель изобретения - предложение споСоба для послойного заряда для .двухтактных двигателей внутреннего сгорания с посторонним зажиганием с картерным насосом и петлевой про. дувкой. Изобретение лишь в.незначительной степенй должно касаться преимуществ простой конструкции обычного двухтактного двигателя с посторонним зажиганием. Наряду с умень- ъ5 шением выпуска окиси углерода СО, в отработавших газах должны быть снижены и доли несгоревших углеводородов.

Изобретение ставит задачу простыми средствами и при возможном сохранении:характерных признаков обычного двухтактного двигателя: насоса картера, смазки смесью масла с горючйм, управления газоходами дви жущимися частями приводного механизма и. петлевой продувки с двумя каналами, — внести слоями свежий заряд в камеру сгорания двухтактного двйгателя °

Иэ сопоставления с известными 40 теХническими решениями видно, что эта задача функционально до сих пор ,удовлетворительно не была решена, что необходимые для этого затраты явно отрицательно сказываются 45 на стоимости.и надежности работы . двигателя внутреннего сгорания и теряется простота двухтактного двигателя.

Насос картера, например в из- 5р ,вестных решениях не может быть боль« ше использован,обычным образом,для подачи различных долей свежего за- .

::ряда, которые должны быть введены в двигатель примерно в одно и то же время.

Всасывание чистого воздуха или бедной топливовоздушной смеси в картер обуславливает переход к смазке свежим маслом специальным подающим насосом, Пбдготовка различным образом обогащенных топли- . вом компонентов свежего заряда требует отдельных агрегатов.

Согласно изобретению способ для послойного заряда двухтактного дви-, 65 гателя внутреннегб сгорания с посто. ронним зажиганием решается тем, что для этого послойного заряда подготавливается засосанный объем насоса картера как неод» ородный и послойный заряд. Благодаря чему собственно всасывающим объемом рассматривается, не весь неоднородный объем картера, а преимущественно только освобождаемый поршнем во время всасывания объем цилиндра со своими простыми геометрическими размерами.

Так как вытекание .засосанного специально „ неоднородного свежего заряда из всасывающей камеры насоса картера в отверстия на стороне картера продувочных каналов происходит, если упрощенно рассматривать, в виде аэрогидродинамической ложбины, т.е. вытекание происходит не произвольно, а по предвидимым принципам, то эта неоднородность свежего заряда продолжает существовать в потоках . продувки до камеры сгорания и образует при правильном пространственном соответствии предела массы долей све жего заряда разделительную завесу иэ воздуха и/или отработавшего газа, или бедной топливовоэдушной смеси (в зависимости от желаемой структуры послойного заряда) между вытекающим отработавшим газом и втекающим свежим газом в камере сгорания.

Так как весь свежий заряд может быть подан насосом картера, возможно сохранение простой смазки смесью масла с горючим без ограничения. С другой стороны, функционально не. представляет собой проблемы и переход на смазку свежим маслом с помощью особого доэирующего насоса.

Для реализации этого способа в устройстве компоненты свежего заряда в.камеру всасывания должны быть подведены отдельно и таким образом, чтобы они там по воэможности меньше смешивались друг .с другом, :или с помощью направляющих уст-, "ройств необходимо препятствовать образованию выраженной качественной граничной поверхности, проходящей в направлении оси цилиндра.

Эта граничная поверхность должна иметь пространственную ориентацию относительно входных отверстий продувочных каналов на стороне картера, чтобы образовалась возмож-. но хорошая равномерность слоев заряда и в продувочных потоках,и в заправке камеры сгорания. Следующим условием является соответствие компонентов свежего заряда и их питающих трубопроводов с образованными граничной поверхнбстью (по горизон.тальной проекции двигателя) круговыми секторами диаметра цилиндра, а именно следует подводить компонент бедного свежего заряда к тому круго-.

1025907 вому сектору, в котором в камере сгорания лежит выпускное окно для отработавших газов.

Построение наслоения заряда на противоположной газоотводному каналу стороне камеры всасывания явля- э ется другой выгодной возможностью применения способа согласно изобретению. Эффект заключается в меньшем покрытиии еще.жидкими частичками топлива стенок при попадании 10 свежего заряда на стенку цилиндра, а при благоприятном расположении и форме камеры сгорания еще и стенки

: головки цилиндра, благодаря чему снижается эмиссия несгоревших долей топлива в значительной мере.

Внешним выражением этого эффекта является уменьшение видимого облака выхлопных газов и загазованность воздуха. 20

Количественным отношением между топливовоздушной смесью и блокирующей средой .данный способ в своем действии может быть оптимирован.

В зависимости от степени полностью

Не устраняемого смешивания долей

Компонентов свежего заряда и склонности топливовоздушной смеси к воспламенению при богатой смеси долИ; блокирующих сред могут быть увели . чены и тем самым повышены толщина .и действие разделительных завес с условием, что для данного двигателя внутреннего сгорания исходят из сохранения параметров мощности. хотя двухтактные двигатели внут- З5 реннего сгорания в принципе выделяют черезвычайно малое количество угарногО газа, подвод отработавшего газа для образования разделительной за.е весы может быть выгбдным в тех слу- 40 чаях или сферах производства, в которых двигатель уже работает на . сверхстехиометрической топливовоздуш . ной смеси. Это может положительно сказываться на холостом ходу и при

; низкой .парциальной нагрузке двигателя, так как этим улучшается стабильность смены заряда без отрицательного изменения коэффициента избытка воздуха богатого энергией свежего заряда. Кроме того, процесс нагрева двигателя после старта или при низких наружных температурах мо.жет быть сокращен или в целом усилен.

Необходимая для воспламенения сверхстехиометрических, однородных смесей запальная искра с высокой плотностью энергии и большой продолжительностью горения не нужна, что немаловажно для затрат на ус- 60 тановку для зажигания.

На фиг. 1 показано схематическое изображение двухтактного дви.гателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием (а и 6 )1 на SS фиг. 2 — схематическое изображение . шагов для создания разделительной завесы из бедного энергией свежего заряда между отработавшим газом и богатым энергией свежим зарядом (y- Ь) и между богатым энергией свежим зарядом и направляющей поток стенкой цилиндра (2 и Э ) уна фиг,3устройство двухцилиндрового двухтактного двигатепя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием, плану на фиг. 4 — удобообтекаемое " устройство выпускного трубопровода для богатого энергией свежего заряда на фиг. 5 — управление бедной энергией долей свежего заряда юбкой поршня; на фиг. 6 — направляющая лопатка у поршняу на фиг, 7 †. направ. ляющий щиток. в продувочном каналеу на фиг. 8 — схематическое изображе нне характера потока в камере сгорания при наличии. обеих разделительных завес и третьего продувочного каналау на фиг. 9 — срабатывание одного клапана для бедных энергией долей свежего заряда от дроссельного клапана впускного трубопровода для бо-. гатого энергией свежего заряда; на фиг. 10 — то же, от исполнительного органа в зависимости от давления во впускном трубопроводе для богатого энергией свежего заряда; на фиг. 11 подвод бедной энергией доли И2 свежего заряда во время замедления мотора в третьем продувочном канале или перед ним.

На фиг.1а и 6, а также на фиг.2яg изображены основные шаги способа послойного заряда для двухтактних двигателей внутреннего сгорания с

DocTopoHHHM зажиганием с картерным насосом и петлевой продувкой, На фиг. 1 а и б показаны разрезы принципиальной схемы двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним зажиганием.

В цилиндре 1, к которому примыкает картерный насос 2 и который. с другой стороны закрывается головкой цилиндра 3 с камерой 4 сгорания, скользит поршень 5. При положении поршня в в.м.т. во внутреннем диаметре цилиндра открывается камера б всасывания, при положении в н.м.т. — камера 7 сгорания. В цилиндре расположены отверстия 8 выпускного канала и отверстия 9 и 10 продувочного канала на стороне картера. Между иден-, тичными точками 11 и 12 отверстий 9 и 10 продувочного канала проходит . : линия.13 связи. Параллельно к оси цилиндра и по линии 13 связи ориентировочная плоскость 14, которая об- разует важную функциональную основу для создания послойного заряда во всасывающей камере б и его действия в камере 7 сгорания.

1025907

Наиболее. просто подсоединить к картерному насосу двухтактного двигателя ао меньшей мере столько всасыg5 вающих линий, сколько хочется образовать различных долей свежих зарядов в камере всасывания картерного, насоса.Для предупреждения нежелатель. ных смешений этих долей направления впуска должны быть таковы, чтобы выходящие в камере всасывания потоки свежих зарядов выходили по возможности параллельно или под острым уг.лом к ориентировочной плоскости 14 или были направлены в таком направле. нии. Последнее требуется особенно тогда, когда из-за нехватки места не мбжет быть реализовано соответствую- щее этим условиям направление впуска

Желательно, чтобы различные потоки не впускать в противопотоке друг к другу.

Особое внимание должно быть уделено истечению послойного свежего заряда из камеры всасывания в проду65 вочные каналы..Необходимо обеспеФиг.2 показывает разрез освобождаемом поршнем5 во время. всасывания камеры б всасывания при положении поршня примерно в в.м.т. В камере 6 всасывания находится cseжий заряд, состоящий из богатой энергией топливовоэдушной смеси и бедного энергией свежего газа.

Между обеими качественно различными частями F и М соответственно

:свежего заряда существует поверхность 15 разграничения масс.

Часть И свежего заряда была образована на той стороне ориентировоч1 иой плоскости 14,.на которой в камере 7 сгорания находится отверстие

8 выпускного канала. Расстояние 16 между ориентировочной плоскостью 14 и поверхностью 15 разграничения масс изменяется в той же мере в какой изменяется отношение частей свежего заряда друг к другу..

Фнг. 2о.показывает разрез камеры всасывания .на уровне входных отверстий 9 и 10 в продувочный канал на стороне картера в фазе перепуска свежего заряда в камеру 7..сгорания.

Движение втекающих в отверстия продувочного канала частей свежего заря да отмечено стрелками, чтобы в этом месте показать продолжающееся насло ение зарядов продувочных потоков как следствие-наслоения зарядов в камере ваасывання.

Фиг. 2 Ь показывает выходящие в камере 7 сгорания слоеные продувочные потоки и образование желаемой разделительной завесы из части М между одновременно втекающей .частью

Р и вытекающим отработавшим газом A. Основная идея предлагаемого спосо-. ба для послойного заряда в камере всасывания картерного насоса. может . быть даалее.применена в том отношении, что на противоположной отверстию

8 выпускного канала стороне ориентировочной плоскости 14 образуется

-часть И свежего заряда, в результате чего образуется разделительная завеса из части М свежего заряда между направляющей вверх стенкой цилиндра и частью F богатой топливовоздушной смеси.. При этом уменьшается эмиссия несгоревших частей топлива. Так как действие петлевой продувки наряду с расположением продувочных каналов зависит также от направляющей стенки цилиндра, на которую попадают про, дувочные потоки и объединяются в вос: ходящий поток, .то неизбежно, что на .стенку. цилиндра попадают еще жидкие части топлива, которые движущимся вверх поршнем вжимаются в зазор между стенкой цилиндра и огневой перемычкой поршня. Эти части топaasa из-.за близкого к стенке положения не могут участвовать в процессе сгорания и являются непреодоленной пока причиной высокой эмиссии .углеводородов двухтактного двигателя»

В соответствии с этими соображениями на фиг. 2 1 и изображены разрезы как на фиг. 2д и Ь с частью И свежего заряда, расположенной в камере 6 всасывания на противоположной выпускному каналу стороне ориентировочной плоскости 14. Аиа10 логично уже описанным процессам при перепуске свежего заряда образуется дальнейшая разделительная завеса между стенкой цилиндра и частью F свежего заряда, чем уменьшается попа15 дание на стенку еще жидких частей топлива, а также может быть снижен выброс несгоревших углеводородов.

Реализация способа в устройстве требует особых мер для трех оказыва

yg ющих решающее влияние на эффективность предпосылонг образование четких или предупреждение расплывчатых гранйц между качественно разными долями свежих зарядов, а также соблюдение обусловленного функцией положения этих границ относительно описанной ориентировочной плоскости во всех рабочих состояниях, овладевание процессом истечения таким образом, чтобы слои заряда в продувочных пото. ках сохранились и были достигнуты желаемые разделительные завесы в камере сгорания, количественное регулирование различных частей свежих зарядов по потребностям соответствую щего рабочего состояния двухтактного двигателя внутреннего сгорания с пос торонним зажиганием его условиям экс . плуатации.

Этим условиям соответствуют изби40 раемые средства.

1025907

11 .чить чтобы на основе упорядоченного

Г истечения в виде аэрогидродинамического стока с началом перепуска свежего заряда установилось наслоение заряда и в продувочных потоках, чтобы создавать желаемые разделитель 5 ные эавесй перманентно и с начала процесса продувки. Предпочтительно, чтобы вертикальные кромки и переходы отверстий продувочных каналов со стороны картера были одинакового рода t0 и удобообтекаемые. Для предупреждения дальнейшего смешения частей свежего заряда при протекании по рродувочным,каналам может быть исполь;зовано разделение продувочных ка- 35 налов, например, путем заливки направ ляющих щитков. Этот же эффект может быть получен путем увеличения числа продувочных каналов, зато затраты на это значительно выше.. 20

В связи с созданием разделительной завесы между втекающей богатой энергией.топливовоздушной смесью и поддерживающей восходящий поток стенкой цилиндра особенно выгодным может оказаться третий продувочный канал, проходящий между обоими продувочными каналами. В соответствии с положением впускного отверстия третьего продувочного канала на стороне картера на участке части М он. преимущественно подает свежий газ.,а так как продувочное отверстие треть.его канала на стороне камеры сгорания выгодно расположено в зоне точки попадания и соединения обоих потокОв петлевой продувки, наиболее эффектив. но может быть реализовано уменьшение попадания на стенку еще не испарившихся частей топлива. .Бедный энергией поток по стенке 40 при удобной форме и положении камеры сгорания в головке цилиндра может быть поддержан еще до этого места.

Эксцентрическая камера сгорания с возможно кругообразным сечением име- 45 ет в этом отношении то преимущество, -что восходящий поток свежего заряда наиболее выгодно преобразуется в вихрь, который с учетом предыдущих рассуждений вблизи стенки беден энергией. . Регулирование количества долей

М и М бедного энергией свежего газа М должно быть согласовано с родом регулирования двигателя с внешним смесеобразованием,которое обычно осуществляется путем дросселирования потока части F после смесеобразовательного органа. Исходя из конструкционных затрат, количественное регулирование двух долей М1 и Ng 60 функционально хотя и не является . ошибкой, но было бы связано с большими затратами. Установлено, что имеет место достаточное регулирование бедными энергией компонентами све- 65 жего заряда, если имеется двухпозиционное регулирование между холостым ходом и отдачей мощности двигателя, т.е. что при холостом ходу в камеру всасывания не вводится бедный энергией свежий газ или лишь небольшое количество, но что вскоре после превышения числа оборотов при холостом ходу или при открытии дроссельного клапана за положение холостого хода открываются и всасывающие линии для бедного энергией свежего газа.

Дальнейшее количественное регулирование долями М4 и М осуществляется автоматически в зависимости от разрежения в камере всасывания, т.е. при постоянном числе оборотов при парциальной нагрузке в камеру всасывания подается большее количество бедного энергией свежего газа, чем при полной нагрузке. Этим автоматическим обеднением парциальной нагрузки устраняются термические проблемы и проблемы зажигания, а отдача мощности двигателя при полной нагрузке не уменьшается. В области парциальной нагрузки с увеличением обьема свежего заряда через бедный энергией компонент улучшается стабильность продувки с устранением сгущения при низких парциальных нагрузках. Однако выходящее за рамки этих основных потребностей регулирование бедным энергией свежим газом позволяет положительно влиять на критическое эксплуатационное, состояние, в частности в связи с приводным двигателем для дорожных автомобилей с переменной нагрузкой и переменным числом оборотов. Известно, что с сокращением эмиссии СО. при холостом ходу возникают проблЕмы, которые выражаются несоответствием числа оборотов двигателя при сниже» нии их с числом оборотов передачи.

Оказалось, что это несоответствие может быть уменьшено вентиляцией всасывающей линии. Однако зто связано с тем недостатком, что завеса топливо — стенка. во всасывающей линии испаряется, в результате чего двигатель срабатывает инертно нри переходе к отдаче мощности.

Усиленный подвод бедного энергией свежего газа во время фазы замедления непосредственно в камеру всасывания практически в непосредственной близости к продувочным каналам предупреждает испарение топлива во впускном трубопроводе со своими отрицательными последствиями,. обедняет еще засосанную через систему холостого хода богатую энергией топливовоздушную смесь до трудновоспламеняемости и еще повышает тормозное действие двигателя, что же лательно у двухтактных двигателей.

Реализация этих благоприятных харак

13

14

1025907 теристик требует исполнительного ор- ,.гана, хртя бы для одной из долей бедного энергией свежего газа, который срабатывает в зависимости от установленной величины и впускает бедный энергией свежий газ в камеру всасывания.

Требующейся установочной величиной может быть как разрежение в щосселированной всасывающей линии для богатой энергией части свежего 10 . заряда, которое действует на мембран. ную коробку, так и электрический сигнал, получаемый в зависимости от напряжения генератора при находя- щемся у упора дроссельном клапане, 5 который подается на исполнительный электромагнит.

На фиг.. З-ll на примере двухцилиндрового двухтактного двигателя внутреннего сгорания с посторонним 2О зажиганием с механизмом управления впуском богатой энергией части свежего заряда плоскими вращающимися золотниками изображена в устройстве разработка согласно. изобретению.

Применение предлагаемого способа равным образом возможно с учетом описанных принципов для каждого друго

ro двухтактного двигателя внутреннего, сгорания с посторонним . зажиганием с петлевой продувкой, имеющего не менее двух продувочйых каналов и картерный насос.

На фиг. 3 указанный двухтактный двигатель изображен в плане. Цилиндр 1 показан в разрезе по каме- 35 ре всасывания при положении поршня в s,ì.ò. и цилиндр 1 в разрезе по камере сгорания при положении .поршня в н.м.т. В камере б всасывания картерного насоса 2 цилиндра 1 49 маркированы часть F свежего заряда и доли. И и Иу газа. Через всасывающую линию 19 с карбюратором 20, управляемую плоскими поворотными золотниками 21, течет богатая энерги. 45 ей тощ ивовоэдушная смесь.

Бедные энергией доли N и И через всасывающие линии-22 и 24 с управляемыми отверстиями 23 и 25 подаются непосредственно в камеру 6 всасывания. Тем самым происходит управление отверстиями 23 и 25 поршнем 5., который скользит в цилиндре

l. Управление этими линиями плоским поворотным золотником тоже было бы реализуемо, однако примененный.не,посредственный подвод обладает преимуществом наиболее надежного расположения бедных энергией долей в пространстве,чем в конечном счете достигается длительное действие и 60 симметричное образование разделительных завес. Видны также образующие

Острый угол или же проходящие параллельно к ориентировочной плоскости

14 у камеры б всасывания концы вса- Я сывающих линий 22 и 24, чтобы доли

И и Иg получили ориентацию и плоскости 14. Направление впуска одинаковое, чтобы противодействовать нежелательному смешиванию различных частей заряда. В разрезе камеры сгорания цилиндра 1 изображен ход впуска в камере сгорания, вытекающий из описанного наслоения в камере всасывания. В данном случае действуют обе разделительные завесы для экранирования богатого энергией топливовоэдушной смеси.

Так как бедные энергией доли И и

И по сравнению с частью F меньше по объему, а с другой стороны, имеет значение их по возможности направленное размещение, необходимо уде-. лить внимание также впуску части F.

Наиболее благоприятный ход впуска также параллелен с ориентировочной плоскостью 14. Если по причинам нехватки места такое направление оптимально нельзя реализовать, то следует поддерживать это направляющими поток средствами, На фиг. 4 изображена соответствующая конструкция всасывающей линии 19. В 90-градусном отклонении размещены направляющие лопатки 26, которые действуют также на уменьшение сопротивлений пото- ков во всасывающей линии и могут способствовать увеличению расхода заряда.

Для особо направленного расположения бедных энергией долей, в частности доли И,на противоположнойвыпускному каналу стороне имеется воэ можность привлечь.как помощь для направления юбку поршня (фиг.51

Юбка поршня снабжается пазом 27, кромка 28 которого управляет отвер-, стием 29 для подвода доли.

На фиг. 6 для поддержания упорядоченного выпуска послойного свеже- . го, заряда из камеры всасывания в отверстие продувочного канала у бобышки поршневого пальца помещена направляющая лопатка 30, которая должна помешать, несмотря на обычно косую насадку продувочных каналов у цилиндра, уменьшению перетекания свежего заряда из примыкающей к ним части. камеры всасывания.

На фиг. 7 изображено приспособление для уменьшения смещения различных.частей свежего заряда на пути протекания через продувочные каналы.

В качестве примера в продувочном канале 31 алюминиевого цилиндра в продольном направлении плит направляющий щиток 32, который при изготовлении стержня может быть помещен в формовочный материал. В благоприятном выполнении изобретения направляющая лопатка 30 продолжается в направ ляющем щитке 32.

1025907

На фиг. 8 в виде принципиальной схемы изображено взаимодействие обе« их долей М и И в.разрезе камеры сгорания двухтактного двигателя внутреннего сгорания. В удачной кон» струкции изобретения устроен третий продувочный канал 33, который проходит симметрично между обоими,необходимыми для петлевой продувки каналами, и тем самым в выгодном месте:отбирает долю М2 из Камеры всасывания картерного насоса и вводит

его в камеру сгорания в зоне попа-, дания лродувочных потоков на стенку .цилиндра. Между стенкой цилиндра и богатой энергией топливоэоздущнОй смесью проходит разделительная завеса по бедному энергией свежему газу, который при благоприятной форме и благоприятном положении камеры сгорания в головке цилиндра сохраняется еще и до этой точки, Наличие кругообразной камеры сгорания, o6- . разованной .подходящими друг к другу,углублениями в головке цилиндра и днище поршня, обеспечивает восходящим потоком свежего газа создание вихря с бедной энергией стенной зоной воспламененного свежего заряда, На. фиг. 9 схематически изображено двухпозиционное регулирование долей И и/или NZ . Клапан 37 сразу после перехода необходимого для сос тояния холостого; хода двигателя положения дроссельного клапана 38 открывается для полного освобождения поперечного сечения.

На фиг. 10 изображен схематически еще один клапан 39, который cpa6i., 5 тывает в зависимости от разрежения во всасывающей линии 19, которое образуется при замедлении мотора,и приводит к пикам в эмиссии несгоревших углеводородов и нерегулярно-, 10 му сгоранию в фазе сжатия. Клапан. 39 действует от мембранной коробки 40> которая через линию 41 связана с всасывающей линией 19 независимой иэменяемой части Р. 5 На фиг..11 еще раэ:представлен третий продувочный канал 33 в разрезе. Показывается подключение второ;rb всасывающего трубопровода 42 для доли М, который должен выходить о либо непосредственно s третьем продувочном кайале. либо через свое отверстие на стсюоне каптеоа во всасывающей камере.

Этим преследуется цель изолиро 5 вать всосанную во время фазы сжатия топливовоздушную смесь, s особйнности от стенки в камере сгорания,.и тем самым-от свечи зажигания, чтобы воспрепятствosaтb воспламенению.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

1025907

1025907

1025907

Фиг. 3

26

1025907

2У

27

31 52

1025907

3S

Фма 10

Фиа. 11

Составитель В.Иорозов

РедакторС.Квятковская Техред Т. Фанта Корректор А.Дзятко

Заказ .4526/29........Тираж.550 : - . Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Mocrcsa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4