Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение позволяет повысить мощность, экономичность и снизить токсичность двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит рабочий цилиндр 1 с продувочными каналами 2 и каналом 3, головку 4 цилиндра с полым выступом 5, на боковой поверхности которого выполнен выхлопной патрубок 6. В цилиндре 1 расположен рабочий поршень 7, на головке 8 поршня 7 размещен полый выступ 9, внутри которого смонтирован жестко соединенный с выступом 5 стержнем 10 нагнетающий поршень 11 в, котором размещен первый обратный клапан 12, соединенный через полость 13 в стержне 10 с устройством 14 для получения богатой топливно-воздушной рабочей смеси (карбюратором). На выступе 9 выполнены выхлопные окна 15. Нагнетающая камера 16 сообщается с камерой сгорания 17 через второй обратный клапан 18, каналы 19 и 3. Под поршнем 7 в цилиндре образована подпоршневая камера 20, снабженная клапаном 21. Нагнетающая камера 16 соединяется с камерой сгорания 17 с помощью канала 21, выполненного в рабочем поршне 7, соединенного с ВМТ с каналом 22, расположенного в цилиндре 1, через каналы 24 и 25. Рассмотрен также вариант конструкции двигателя с принудительным воспламенением. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания двухтактного типа. Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, применяющийся в большинстве мотоциклов, снегоходов и других транспортных средствах легкого типа, содержащий головку цилиндра, цилиндр, поршень, кривошипную камеру, камеру сгорания со свечой зажигания. Цилиндр имеет впускное и выпускное окна, продувочные каналы, соединяющие кривошипную камеру с продувочными окнами цилиндра. Такой двигатель имеет низкий коэффициент наполнения рабочей смесью (
v= 0,5) ввиду низкого коэффициента продувки и несовершенности петлевой продувки. Остальная часть цилиндра заполняется остаточными газами, коэффициент которых очень велик, а на частичных нагрузках еще больше. Это обстоятельство приводит к замедленному горению рабочей смеси, к понижению экономичности, удельной мощности и повышению максимальной температуры цикла, что влияет на повышение токсичности выхлопных газов. Ухудшение экономичности происходит также из-за прямого и обратного выброса в впускное и выпускное окна рабочей смеси. Известен также двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с продувочными окнами и перепускными каналами и размещенным в нем поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки цилиндра и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи нижней мертвой точки. В данном двигателе за счет осуществления прямоточной продувки и увеличения количества рабочей смеси при продувке, т.е. рабочий объем под поршнем больше, чем над поршнем, увеличивается коэффициент наполнения, от чего повышается литровая мощность, экономичность и снижается токсичность, но недостаточно, т.к. остается в двигателе выброс рабочей смеси в выхлопную систему и на режимах меньших нагрузок велико время перемешивания рабочей смеси с отработанными газами, что ухудшает процесс горения. Такой двигатель можно использовать и как двигатель с непосредственным впрыском топлива и расслоением заряда и как двигатель с воспламенением от сжатия. Как известно, такой двигатель имеет ряд преимуществ в сравнении с карбюраторным с искровым зажиганием, но они не лишены недостатков. Ввиду меньшего времени на смесеобразование рабочая смесь при больших нагрузках недостаточно однородна и плохо подготовлена к воспламенению, при малых нагрузках часть топлива может быть настолько разбавлена воздухом, что горение замедляется или совсем не происходит, поэтому процесс горения в том и другом случаях неоптимальный. Недостаток времени на смесеобразование и инертность топливной аппаратуры не позволяют форсировать двигатель по оборотам. Для осуществления данных процессов требуется очень точная, сложная и дорогостоящая топливная аппаратура. Целью изобретения является повышение мощности, экономичности, снижение токсичности отработанных газов и упрощение конструкции в варианте двигателя с воспламенением от сжатия. Поставленная цель достигается тем, что двигатель снабжен устройством подачи богатой смеси, первым и вторым обратными клапанами и нагнетающим поршнем, размещенным на головке цилиндра, выполненным с каналом, сообщенным через первый обратный клапан с устройством подачи богатой смеси и образующим с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством дополнительного канала с установленным в нем вторым обратным клапаном, выполненным частично в поршне и частично в цилиндре с возможностью соединения обеих частей дополнительного канала при положении поршня вблизи верхней мертвой точки. Второй обратный клапан размещен в части дополнительного канала, выполненной в поршне. Введение в предлагаемую конструкцию двигателя новых признаков позволяет получить новые свойства, в камеру сгорания, подается хорошо подготовленная однородная богатая рабочая смесь, которая, легко перемешиваясь с воздухом, быстро и полно сгорает. Это положительно сказывается на повышении мощности, экономичности и на понижении токсичности выхлопных газов, а отсутствие точной и сложной аппаратуры упрощает конструкцию двигателя. На фиг. 1 показан двигатель при положении рабочего поршня в ВМТ (левая половина) и в НМТ (правая половина); на фиг.2 вариант расположения клапана в канале цилиндра; на фиг.3 вариант выполнения канала, расположенного только в рабочем поршне. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, изображенный на фиг.1, содержит рабочий цилиндр 1 с продувочными каналами 2 и 3, головку 4 цилиндра с полым выступом 5, на боковой поверхности которого выполнен выхлопной патрубок 6. В цилиндре 1 расположен рабочий поршень 7, на головке 8 поршня 7 размещен полый выступ 9, внутри которого смонтирован жестко соединенный с выступом 5 стержнем 10 нагнетающий поршень 11, в котором размещен первый обратный клапан 12, соединенный через полость 13 в стержне 10 с устройством 14 для получения богатой топливно-воздушной рабочей смеси (карбюратором). На выступе 9 выполнены выхлопные окна 15. Нагнетающая камера 16 соединяется с камерой сгорания 17 через второй обратный клапан 18, каналы 19 и 3. Под поршнем 7 в цилиндре 1 образована подпоршневая камера 20, снабженная клапаном 21. Нагнетающая камера 16 сообщается с камерой сгорания 17 с помощью канала 22, выполненного в рабочем поршне 7, соединенного в ВМТ с каналом 23, расположенного в цилиндре 1, через клапан 24 и канал 25. У двигателя с принудительным воспламенением (фиг.3) имеются некоторые особенности. Камера сгорания 17 содержит свечу зажигания 26, а нагнетающая камера 16 сообщается с камерой сгорания 17 через канал 27 и обратный клапан 28, выполненные в рабочем поршне 7. Работает двигатель, изображенный на фиг. 1 и 2, с воспламенением от сжатия следующим образом. При движении рабочего поршня 7 в рабочем цилиндре 1 из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю в карбюратоpе 14 образуется богатая топливно-воздушная рабочая смесь, которая через полость 13 стержня 10, нагнетающий поршень 11, обратный клапан 12 поступает в нагнетающую камеру 16. В это время после воспламенения рабочей смеси в камере сгорания 17 происходит расширение ее, осуществляется рабочий ход и при приближении рабочего поршня 7 к НМТ происходит выхлоп отработанных газов в открывшиеся выхлопные окна 15 на выступе 9 поршня 7 через полость выступа 5 на головке цилиндра 4 и выхлопной канал 6 в выпускную систему, не показанную на чертеже. Далее при открытии продувочных каналов 2 происходит продувка рабочего цилиндра 1 чистым воздухом, сжатым в подпоршневой камере 20. При движении рабочего поршня 7 от НМТ к ВМТ воздух в рабочем цилиндре 1 и богатая рабочая смесь в нагнетающей камере 16 сжимаются, а через обратный клапан 21 в подпоршневую камеру 20 впускается чистый воздух. При приближении рабочего поршня к ВМТ через канал 19, обратный клапан 18, когда он соединяется с каналом 3, выполненным в цилиндре 1, из нагнетающей камеры 16 в камеру сгорания 17 вдувается богатая рабочая смесь, которая перемешивается с раскаленным чистым воздухом, по мере поступления быстро и полно сгорает, далее повторяется рабочий ход. При расположении обратного клапана 24 в рабочем цилиндре 1 (см. фиг.2) богатая рабочая смесь из нагнетающей камеры 16 поступает по каналам 22 и 23, через клапан 24 и канал 25 в камеру сгорания 17. В двигателе с принудительным воспламенением рабочей смеси (см. фиг.3) в камеру сгорания 17 рабочая смесь попадает после начала движения рабочего поршня 7 к ВМТ с некоторой задержкой, проходя из нагнетающей камеры 16 по каналу 27 через обратный клапан 28 непосредственно в камеру сгорания 17. При приближении поршня 7 к ВМТ рабочая смесь воспламеняется свечой зажигания 26, а при достижении ВМТ клапан 28 закрывается.
Формула изобретения
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными окнами и перепускными каналами и размещенным в нем поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи нижней мертвой точки, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности, экономичности и снижения токсичности, он снабжен устройством подачи богатой смеси, первым и вторым обратными клапанами и нагнетающим поршнем, размещенным на головке цилиндра, выполненным с каналом, сообщенным через первый обратный клапан с устройством подачи богатой смеси и образующим с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством дополнительного канала с установленным в нем вторым обратным клапаном, выполненного частично в поршне и частично в цилиндре с возможностью соединения обеих частей дополнительного канала при положении поршня вблизи верхней мертвой точки. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что второй обратный клапан размещен в части дополнительного канала, выполненной в поршне.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002
Извещение опубликовано: 20.05.2002
