Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с цилиндрами малых размеров. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных, характеристик , .снижение токсичности отработавших газов и повышение КПД двигателя. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, размещенный в цилиндре 1 и связанный при помощи шатуна с кривошипом, впускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха 18, выпускное окно 15, размещенное в цилиндре 1 и форсунки 7, 8, установленные в головке цилиндра 1, одна из которых предназначена для впрыска топлива и связана магистралью 10 с топливным насосом 11, а другая - для впрыска воды и связана магистралью 12 с водяным насосом 13, а также выхлопное окно для отработавших газов. Дополнительно двигатель содержит емкость для воды 5, сообщенную патрубком 4 с головкой цилиндра 1, механизм регулирования подачи воды и топлива, через который форсунки 7, 8 подключены к соответствующим насосам и турбину 25, при этом турбина 25 и нагнетатель воздуха 18 установлены на коленчатом валу кривошипна-шатунного механизма. 2 з.п.флы, 1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (я>s F 02 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4929238/23 (22) 19.04.91 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Ульяновский механический завод (72) Н.И.Колмогоров и И.А.Малышева (73) Н.И.Колмогоров (56) Авторское свидетельство СССР

М 1090906, кл. F 02 В 47/02, 1984. (54) ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с цилиндрами малых размеров. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, .снижение токсичности отработавших . газов и повышение КПД двигателя. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, размещенИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к высокооборотным двухтактным двигателям внутреннего сгорания транспортного типа, имеющим цилиндры малых размеров, Известен двигатель внутреннего сгорания, недостатками которого являются высокая токсичность отработавших газов .и понижения КПД из-за значительной работы сжатия всех продуктов сгорания, содержащихся в цилиндре.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа двигатель, содержащий цилиндр, поршень, размещенный в ци„„. Ж„„1796037 А3 ный в цилиндре 1 и связанный при помощи шатуна с кривошипом, впускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха 18, выпускное окно 15. размещенное в цилиндре 1 и форсунки 7, 8, установленные в головке цилиндра 1, одна из которых предназначена для впрыска топлива и связана магистралью . 10 с топливным насосом 11, а другая — для впрыска воды и связана магистралью 12 с водяным насосом 13, а также выхлопное окнодля отработавших газов. Дополнитель но двигатель содержит емкость для воды 5, сообщенную патрубком 4 с головкой цилиндра 1, механизм регулирования подачи воды и топлива, через который форсунки 7, 8 подключены к соответствующим насосам и турбину 25, при этом турбина 25 и нагнетатель воздуха 18 установлены на коленчатом валу кривошипно-шатунного механизма. 2 з.п.флы, 1 ил, О линдре и связанный при помощи шатуна с Ос, кривошипом, выпускной канал, сообщен- О) ный снагнетателем воздуха,,выпускное окно, размещенное в цилиндре и форсунки, установленные в головке цилиндра, Одна из форсунок предназначена для впрмска топлива, а.другая для впрыска воды.

Недостатком известного двигателя яв- (да ляется следующее. Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнение цилиндра свежим зарядом происходит не достаточно совершенно. Это ведет к неполному сгоранию топлива и понижению КПД.

Также недостатком данного двигателя является высокая ток сичн ость отра бота вших газов.

1796037

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и снижение уровня токсичности отработавших газов, повышение коэффициента полезного действия.

Это достигается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с отсеками и картером, цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре и соединен н ы и с кривошипно-шатунным механизмом, выпускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха, выпускное окно, размещенное в цилиндре и форсунки, установленные в головке цилиндра, одна из которых соединена магистралью с топливным насосом, а другая — с водяным насосом и выхлопное сопло, дополнительно снабжен емкостью для воды, сообщенной патрубком . с головкой цилиндра, механизмом регули. рования подачи воды и топлива, через который форсунки подключены к соответствующим насосам и турбиной, при этом турбина и нагнетатель воздуха установлены на коленчатом валу кривошипно-шатунного механизма и размещены в различных отсеках корпуса, жестко связанного с цилиндром, при этом головка цилиндра снабжена выпускным окном для воды, которое сообщено патрубком с выпускным окном цилиндра, расположенным в зоне верхней мертвой точки, при этом в стыке окон установлено сопло газа и воды, сообщенное с отсеком с турбиной, в перегородке отсеков в картере корпуса выполнены отверстия, для распределения воды с несгоревшим топливом в картере корпуса и выхода отработавших газов, при этом картер корпуса магистралью с установленным в ней обратным клапаном связан с насосом подачи воды, а выхлопное сопла размещено в отсеке корпуса с нагнетателем воздуха..

Изобретение поясняется чертежом.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, охлаждение которого осуществляется отдельно охлаждающей жидкостью, поршень 2, размещенный в цилиндре 1 и связанный при помощи шатуна с кривошипам (не показано), головку цилиндра 3, сообщенную патрубком 4 с емкостью для воды 5. При этом патрубок 4 снабжен вентилем 6 для закрытия воды при запуске двигателя. В головке 3 установлены форсунки 7, 8 первая из которых предназначена для подачи топлива в камеру сгорания

9, а вторая — для подачи воды, Форсунка 7 для подачи топлива связана при помощи магистрали 19 с топливным насосом 11, а форсунка 8 для подачи воды соединена магистралью 12 с насосом 13 подачи воды.

Форсунки 7,8 связаны с соответствующими

40 отверстием 35 для обеспечения дополнительного снижения токсичности отработавших газов.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

При ходе поршня 2 от в.м.т. к н,м.т. в цилиндре происходит сгорание топлива и начинается процесс расширения газов, т.е. осуществляется рабочий ход.

В конце такта расширения с момента

45 открытия выпускного окна 16 происходит. выпуск продуктов сгорания, После открытия впускного окна 15 в цилиндр 1 поступает продувочный воздух, который вытесняет оставшиеся в цилиндре 1 и камере сгорания 9

50 продукты сгорания и заполняет полости рабочего цилиндра 1, Затем начинается про55 цесс сжатия, что соответствует ходу поршня

2 от н.м.т. к в,м.т. В начале хода продолжается продувка и заполнение цилиндра свежим зарядом. С момента закрытия впускного окна 15 и выпускного окна 16 начинается процесс сжатия воздуха. В конце такта сжатия производится впрыск в раскаленную камеру сгорания воды через форсунку 8. Под действием высокой темпемагистралями 10,12 через механизм 14 регулирования подачи воды и топлива. В цилиндре 1 размещены впускное 15 и выпускное 16 окна. Окно 15 магистралью 17 связано с нагнетателем воздуха 18, B головке цилиндра 3 размещено выпускное окно

19 горячей воды. Выпускные окна 16 и 19 патрубком 20 сообщены с соплом газа и воды 21. В окне 16 установлен обратный клапан 22, предотвращающий попадание воды иэ патрубка 20 в цилиндр при ходе поршня вниз. Корпус 23 жестко связан с цилиндром и разделен перегородкой 24 на два отсека 1 и 1!. В отсеке 1 размещена тур"5 бина 25, а в другом — нагнетатель воздуха

18. Турбина 25 и нагнетатель воздуха 18 установлены непосредственно на коленчатом валу 26 кривошипно-шатунного механизма, причем турбина 25 используется в

20 качестве маховика. Для выхода газа, воды и несгоревшего топлива, скопившихся в картере 27 корпуса 23 в перегородке 24 предусмотрены отверстия 28. Картер 27 магистралью 29, в которой установлен обратный клапан 30 через насос 13, магист. раль 31 с регулировочным клапаном 32 для создания высокого давления на входе форсунки 8 связан с емкостью для воды 5.

В корпусе 23 выполнено выхлопное со30 пло 33 для выхода отработавших газов со . сниженной токсичностью и шумом. Снижение шума происходит в глушителе 34. На пути потока газа перед глушителем 34 установлена перегородка с конусообразным

1796037 дяной насос с емкостью для воды, установ. лен регулировочный клапан высокого давления. ратуры вода испаряется, расширяется и совершает полезную работу, перемещая поршень в н.м.т, При открытии выпускного окна

16 водяной пар с отработавшими газами вытекают из цилиндра. Затем при открытии окна 15 остатки водяного пара и газов продуваются нагнетателем воздуха 18. Далее цикл повторяется. В конце такта сжатия производится впрыск в камеру сгорания топлива через форсунку 7, которое воспламеняется и сгорает. Поскольку в предыдущем такте обеспечивается высокое качество очистки полости рабочего цилиндра от продуктов сгорания и хорошее наполнение цилиндра свежим зарядом, то степень сгорания топлива будет достаточно высокая в результате чего повышается КПД двигателя.

Продукты сгорания, выходящие через выпускное окно 16 на входе сопла 21 соединяются с горячей водой, которая после запуска двигателя и открытия вентиля 6 постоянно подается в головку 3 цилиндра 1, где нагревается за счет температуры камеры сгорания 9 и-через выпускное окно 19 вытекает в патрубок 20. Смесь продуктов сгорания с водой, выходящая через сопло

21, попадает на турбину и, оказывая давление íà ее лопатки, вращает турбину. При этом вода с несгоревшим топливом, оседает в картере 27 корпуса 23, а газ со сниженной

Формула изобретения

1; Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с отсеками и картером, цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре и соединенный с кривошипношатунным механизмом, впускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха, выпускное окно, размещенное в цилиндре, и форсунки, установленные в головке цилиндра, одна из которых соединена магистралью с топливным насосом, а другая — с водяным насосом, и выхлопное сопло, о тл ича ющаяся тем,что,с цельюулучшения эксплуатационных характеристик и снижения уровня токсичности отработавших газов, повышения КПД. он дополнительно снабжен емкостью для воды, сообщенной патрубком с головкой цилиндра, механизмом регулирования подачи воды и топлива, через который форсунки подключены ксоответствующим насосам и турбиной, при этом турбина и нагнетатель воздуха установлены на коленчатом валу кривошипно-шатунного

30 токсичностью через отверстия 28 в перегородке 24 проникает в отсек II и выходит через глушитель 34 в выхлопное окно 33, Перед глушителем на пути потока газа перегородка с конусообразным отверстием

35 обеспечивает дополнительное снижение токсичности выхлопных газов, т,к. токсичная вода не осевшая в отсеке 1 и устремившаяся вместе с газом вверх, ударяясь о перегородку 35 оседает в отсеке И, а газ с еще более сниженной токсичностью выходит в конусообразное отверстие в перегородке 35. Вода из картера 27 насосом 13 подается в форсунку 8 или в момент работы фа рсун ки 7 — в емкость вод ы 5.

Таким образом, использование двигателя внутреннего сгорания позволяет значительно снизить токсичность, отработавших газов, обеспечить хорошее наполнение цилиндра свежим зарядом, что в свою очередь позволит увеличить количество сжигаемого топлива, в результате чего повышается мощность, а также позволяет использоваться турбину в качестве маховика, энергию выпускных газов и горячей воды для вращения турбины, что также повышает мощность двигателя, Кроме того, если глушитель разместить в отсеке II, как, например, в данном примере, то это позволит значительно упростить конструкцию системы выхлопных газов. механизма и размещены в различных отсеках корпуса, жестко связанного с цилиндром, при этом головка цилиндра снабжена выпускным окном для воды, которое соо6щено патрубком с выпускным окном цилиндра, расположенным в зоне верхней мертвой точки, при Этом в стыке этих окон установлено сопла газа и воды, сообщенное с отсеком с турбиной, в перегородке отсеков в картере корпуса выполнены отверстия, при этом картер корпуса соединен магистралью через водяной насос с.емкостью для воды.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в выпускном окне цилиндра и в магистрали, соединяющей картер с емкостью для воды, установлены обратные клапаны.

3. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в магистрали, соединяющей во1796037

Составитель А,Дмитриев

Техред М.Моргентал Корректор C,Ïàòðóøåâà

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 445 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям-при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5