Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может широко применяться на всех двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус двигателя, цилиндры с поршнями, которые, в свою очередь, снабжены кольцами и пальцами, механизм вращения маховика, топливоподающую систему, механизм зажигания горючей смеси в камере сгорания, камеру всасывания, расположенную под поршнем и снабженную дополнительным поршнем, жестко связанным штоком с основным поршнем, при этом шток поршневой системы служит и штоком насоса, а механизм передачи и синхронизации поршневой системы содержит расположенный во втулке блока двигателя распределительный вал, который с помощью трехплечих рычагов и эксцентриковой передачи также соединен со штоком поршневой системы, причем на одном конце распределительного вала на подшипниках качения установлен маховик, снабженный муфтой сцепления, а на другом конце через соединительную муфту установлен распределитель зажигания, в свою очередь, распределительный вал, установленный во втулке, имеет два П-образных канала, один из которых предназначен для всасывания, а другой - для выдачи рабочей жидкости под давлением, причем диаметры выходных отверстий вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, также по величине равно диаметру отверстия втулки. Изобретение обеспечивает повышение долговечности двигателя, использование различных видов жидкого топлива и улучшение экологического фактора. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может широко применяться на всех двигателях внутреннего сгорания в областях автомобилестроения, судостроения, тракторостроения, производства сельскохозяйственных машин и т.д., а также может применяться в качестве насосов для перекачки жидкостей под большим давлением.

Известен "Двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр с размещенным в нем рабочим поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом двигателя, и компрессорный цилиндр, сообщенный с рабочим цилиндром при помощи соединительного канала через автоматический клапан отсечки с пружиной и седлом, соединенный при помощи впускного клапана с карбюратором, имеющий компрессорный поршень, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя и выполненный в едином блоке с рабочим цилиндром, причем между стенками компрессорных цилиндра и поршня установлена гильза с впускными окнами, сообщенными с впускным каналом, а клапан отсечки выполнен в виде стакана, расположенного соосно с компрессорным поршнем и обращенного дном к последнему, а седло клапана отсечки образовано верхним торцом гильзы.

Патент РФ N 2039877, МКИ: 6 F 02 B 33/22, публ. 20.07.95 г., бюл. N 20. Патентообладатель: Мельников В.М.

Известен "Двухтактный двигатель внутреннего сгорания", имеющий несколько цилиндров, снабженных днищами и разделенных поршнем на нижнюю и верхнюю полости, причем нижняя полость служит для сжатия, а верхняя - для сгорания. Предусмотрены аккумулирующие полости, к которым могут подключаться цилиндры двигателя и технологические емкости так, что для каждого подключенного цилиндра или емкости предусмотрено по меньшей мере одно закрываемое впускное отверстие, через которое газовый поток может поступать из цилиндра или емкости в аккумулирующую полость, и по меньшей мере одно закрываемое выпускное отверстие, через которое газовый поток может поступать из аккумулирующей полости в цилиндр или емкость. В аккумулирующую полость из нижней полости цилиндра подается смесь топлива и воздуха, которая по потребности подается в верхнюю полость цилиндра для сгорания, или смесь из нижних полостей цилиндров направляется в определенные секции аккумулирующей полости и оттуда в технологические емкости для обработки. Смесь после обработки возвращается в определенные секции аккумулирующей полости и затем подается в верхние полости цилиндров для сгорания. Расположение аккумулирующей полости позволяет исключить потери при продувке.

Патент Германии N 4444767, МКИ: 6 F 02 B 33/12, 20.06.96 г. И.С.М Вып. 65 бюл. N 9/98 г. Патентообладатель: Roessle Gotterad.

Известен "Двухтактный двигатель внутреннего сгорания", в котором с целью газораспределения и продувки используют поршень с полой головкой, в которой предусмотрены два канала, проходящие насквозь через верхнюю часть поршня. Свежие газы из картера, предварительно сжатые при опускании поршня в одном такте двигателя, направляются на входы поршня, затем проходят через указанный поршень и выходят в цилиндр через отверстия на части цилиндра, противоположной выхлопному отверстию. Система обеспечивает отделение отработавших газов от свежих, а также более эффективное охлаждение поршня и улучшение смазки. Двигатель подобного типа может быть одноцилиндровым или лучше многоцилиндровым и предназначен, в частности, для механических поперечных пил, газонокосилок, мопедов, мотоциклов или автомобилей с небольшими или средними объемами цилиндров.

Патент Франции N 2728304, МКИ: 6 F 02 B 33/04, публ. 21.06.96 г. И.С.М вып. 65 N 21-1997 г. Патентообладатель: Rougeron Andre.

"Система впуска для двухтактного двигателя ДВС", в двухтактном ДВС выполнен впускной канал, в котором установлен клапан, а в плоскости со стороны цилиндра выполнено впускное окно, которое открывается/закрывается поршнем. На участке нижней части отверстия установлен клапан, который в соответствии с частотой вращения ДВС открывает/закрывает нижний участок отверстия. При высокой частоте вращения клапан открывает нижний участок, а при низкой частоте закрывает его.

Патент Японии N 6086810, МКИ: 5 F 02 B 25/16, публ. 02.11.94 г. И.С.М вып. 65 N 5-1996 г. Патентообладатель: Ямаха кацудоки К.К.

Вышеописанные двигатели при довольно большой мощности обладают технологической сложностью изготовления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является "Двухтактный двигатель внутреннего сгорания", содержащий цилиндр с поршнем, имеющим отверстие, в котором размещен впускной клапан для впуска топливовоздушной смеси из впускного коллектора в камеру всасывания, которая расположена под поршнем, изолирована от кривошипной камеры и сообщена с расположенной над поршнем камерой сгорания посредством перепускного коллектора, на входе которого размещен впускной клапан для подачи топливовоздушной смеси из камеры всасывания в камеру сгорания, окно выпуска отработавших газов из камеры сгорания, расположенное на стенке цилиндра, дополнительный поршень, размещенный в цилиндре между кривошипной камерой и основным поршнем и жестко связанный с основным поршнем, вторую камеру всасывания, размещенную между первой камерой всасывания и дополнительным поршнем, изолированную от первой камеры всасывания посредством перегородки и сообщенную с впускным коллектором посредством клапана, установленного в отверстии на входе во вторую камеру всасывания и обращенного входом к впускному коллектору, причем вторая камера всасывания сообщена с перепускным коллектором посредством клапана, обращенного входом ко второй камере всасывания, а в перепускном коллекторе у входа в камеру сгорания установлен пневматический клапан, обращенный входом к первой и второй камерам всасывания.

Патент РФ N 2066379, МКИ: 6 F 02 B 33/12, публ. 10.09.96 г., бюл. N25. Патентообладатель: Скрипов Ю.Н.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении долговечности двигателя, упрощении конструкции, в появлении возможности использования различных видов жидкого топлива и улучшении экологического фактора.

Для достижения вышеуказанного технического результата в предлагаемом в качестве изобретения "Двухтактном двигателе внутреннего сгорания", содержащем корпус двигателя, цилиндры с поршнями, которые в свою очередь снабжены кольцами и пальцами, механизм вращения маховика, топливоподающую систему, механизм зажигания горючей смеси в камере сгорания, камеру всасывания, расположенную под поршнем и снабженную дополнительным поршнем, жестко связанным штоком с основным поршнем, при этом шток поршневой системы служит и штоком насоса, а механизм передачи и синхронизации поршневой системы содержит расположенный во втулке блока двигателя распределительный вал, который с помощью трехплечих рычагов и эксцентриковой передачи также соединен со штоком поршневой системы, причем на одном конце распределительного вала на подшипниках качения установлен маховик, снабженный муфтой сцепления, а на другом конце через соединительную муфту установлен распределитель зажигания, в свою очередь распределительный вал, установленный во втулке, имеет два П-образных канала, один из которых предназначен для всасывания, а другой - для выдачи рабочей жидкости под давлением, причем диаметры выходных отверстий вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, также по величине равно диаметру отверстия втулки.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами: фиг. 1 - общая схема ДВС, продольный разрез; фиг. 2 - блок ДВС, поперечный разрез по А-А; фиг. 3 - то же, разрез по Б-Б; фиг. 4 - втулка блока ДВС, показаны размеры отверстий во втулке и распределительном валу.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания согласно фиг. 1, 2 и 3 состоит из поршня 1 цилиндра 2 с кольцами и пальцем 3, цилиндра 4, корпуса 5 двигателя, механизма вращения маховика топливоподающей системы, механизма зажигания горючей смеси в камере сгорания.

Поршень 1 цилиндра 2 при помощи пальца 3 соединен со штоком 6 масляного насоса, причем этот же шток является одновременно и штоком поршня 1. На этом же штоке 6 закреплен второй поршень, расположенный в камере всасывания, а ниже камеры всасывания в корпусе 5 к штоку 6 на оси 9 двумя планками 10 шарнирно крепится двуплечий рычаг 11, второй конец которого соединен таким же образом со штоком 6 второго цилиндра 12.

Двуплечий рычаг 11 жестко закреплен на валу 13 (фиг. 3), а конец вала 13 снабжен рычагом 14, соединенным шарнирно с шатуном 15, последний вторым концом надет на эксцентрик распределительного вала 16, расположенного во втулке 17 блока ДВС. На одном конце распределительного вала на двух шарикоподшипниках установлен маховик 18, снабженный муфтой сцепления 19, а на другом соединительной муфтой 20 подсоединен топливный насос высокого давления 21 или распределитель зажигания для карбюраторных двигателей.

Втулка 17 в блоке двигателя 5 имеет четыре сквозные отверстия 22, а распределительный вал 16, установленный во втулке, имеет два П-образных канала, один из которых предназначен для всасывания, а другой - для выдачи жидкости пол давлением, причем диаметры выходных отверстий 23 вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями втулки 17 по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, также по величине равно диаметру отверстия втулки (см. фиг.4) a = b.

Количество рабочих цилиндров в двигателе может быть увеличено только попарно и не менее двух, причем на каждую пару цилиндров устанавливается эксцентрик на распределительном валу, снабженный шатуном и двуплечим рычагом, вал которого снабжается в свою очередь одноплечим рычагом.

Двухтактный ДВС работает следующим образом: конец штока 6 поршня 1 через направляющую втулку 25 и уплотнительные манжеты 26 входит в насосную камеру 7. При движении поршня 1 вниз конец штока 6 вытесняет масло из камеры через отверстие в каналы высокого давления вала и втулки. Одновременно конец штока второго цилиндра нагнетает масло в камеру через отверстия всасывающих каналов.

Каждая пара насосов 7 снабжается одним и тем же каналом, расположенным во втулке 17 и распределительном валу 16.

Муфта сцепления предназначена для соединения распределительного вала 16 с маховиком 18, маховик устанавливается на двигателе более мощном, чем в существующих двигателях, и предназначен не только для синхронизации движущихся частей двигателя, но и для более эффективной заводки двигателя при больших оборотах вращения маховика.

Маховик установлен на распределительном валу 16 на два шарикоподшипника 27 и соединен между ними муфтой 19 сцепления.

Диск муфты 19 установлен на распределительном валу 16 и соединен с ним выступами, входящими в пазы распределительного вала 16. Прижатие фрикционного диска 19 к маховику 18 производится пружинами, опирающимися на опорную шайбу 28, которая в свою очередь опирается на стопорное кольцо.

Разжатие муфты осуществляется поршнем 29 гидроцилиндра, расположенного с торца распределительного вала, а управление гидроцилиндром осуществляется главным цилиндром при помощи оператора или давлением масла из аккумулятора.

Всасывание чистого воздуха в камеру сгорания происходит с помощью двух камер. Первая камера расположена под рабочим поршнем, а вторая камера расположена под первой и снабжена своим поршнем 8, закрепленным на штоке 6 гидронасоса.

Всасывание воздуха происходит следующим образом: поршень 1 цилиндра под давлением газов сгораемой смеси в камере сгорания идет от ВМТ к НМТ до окна "Е" выпуска отработанных газов. В это время воздух, расположенный под рабочим поршнем 1 первой камеры, сжимается и подается по каналу "а" в камеру всасывания "б", а поршень 8 второй камеры в это же время сжимает воздух и также перемещает его по каналу "в" в камеру всасывания "б". В камере всасывания создается определенное давление чистого воздуха, которому нет выхода до тех пор, пока не откроется рабочим поршнем 1 канал всасывания "г".

Открывается канал всасывания рабочим поршнем 1 немного позже, чем окно "Е" выпуска отработанных газов.

Большая часть отработанных газов выпускается раньше, чем сжатый воздух всасывается в полость сгорания рабочей смеси. Оставшийся отработанный газ вытесняется чистым сжатым воздухом в атмосферу, одновременно и наполняет им камеру сгорания.

В это же время пространство второй камеры над поршнем камеры всасывания через открывающийся канал "д" заполняется свежим воздухом и одновременно охлаждает обе камеры всасывания.

Рабочий поршень 1 цилиндра, не доходя до НМТ, открывает продувочный канал, помогая этим продуть камеру всасывания от отработанных пазов.

Рабочий поршень 1 цилиндра, возвращаясь из НМТ к ВМТ, перекрывает в обратной последовательности каналы: вначале продувочный "а", а потом каналы "г" всасывания и окно "Е" выпуска отработанных газов, после чего происходит всасывание свежей порции воздуха в первую и вторую камеры всасывания или рабочей смеси из карбюратора, если это карбюраторный двигатель.

Работа цилиндров происходит попарно. Парные цилиндры соединены каналами 30.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение позволяет повысить долговечность двигателя при сохранении высокого КПД, упростить его конструкцию за счет исключения системы клапанов, использование двигателя подобной конструкции позволяет использовать различные виды жидкого топлива и улучшить экологический фактор.

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя, цилиндры с поршнями, которые, в свою очередь, снабжены кольцами и пальцами, механизм вращения маховика, топливоподающую систему, механизм зажигания горючей смеси в камере сгорания, камеру всасывания, расположенную под поршнем и снабженную дополнительным поршнем, жестко связанным штоком с основным поршнем, отличающийся тем, что шток поршневой системы служит и штоком насоса, а механизм передачи и синхронизации поршневой системы содержит расположенный во втулке блока двигателя распределительный вал, который с помощью трехплечих рычагов и эксцентриковой передачи также соединен со штоком поршневой системы, причем на одном конце распределительного вала на подшипниках качения установлен маховик, снабженный муфтой сцепления, а на другом конце через соединительную муфту установлен распределитель зажигания, в свою очередь, распределительный вал, установленный во втулке, имеет два П-образных канала, один из которых предназначен для всасывания, а другой - для выдачи рабочей жидкости под давлением, причем диаметры выходных отверстий вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, также по величине равно диаметру отверстия втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4