Двухтактный двигатель внутреннего сгорания как с внутренним, так и с внешним смесеобразованием, с отсекающей петлевой схемой газообмена

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение экономичности и улучшение удельных показателей двигателя. Сущность изобретения: двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит поршень, цилиндр с впускным и выпускным окнами. Между выпускным окном и выпускным патрубком расположен отсекающий клапан, выполненный в виде цилиндрического тела с возможностью выпуска продуктов сгорания через отверстие клапана и подачи воздуха от воздуховода через выпускное окно в цилиндр. Согласно изобретению в теле отсекающего клапана от одного края отверстия для отвода газов до другого его края выбрана спиральная полость, равномерно сужающаяся и сходящая на нет. При этом достигается значительное улучшение (практически без потерь) процесса газообмена двухтактного двигателя, а также возможность применять комбинированную систему смазки. 11 ил.

Изобретение относится как к транспортному машиностроению, так и ко всем отраслям промышленности, где применяются ДВС, и служит для улучшения рабочих характеристик двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известные способы петлевого газораспределения двухтактных двигателей внутреннего сгорания (патенты США: 3923019, F 02 B 33/02, 5063888, F 02 B 33/04, Великобритании 1467394, F 02 B 33/10) не получили промышленного применения вследствие того, что, имея сложные как конструктивные, так и технологические решения, не обеспечивали оптимального газораспределения.

Технической задачей заявленного изобретения являются повышение экономичности и удельных показателей двигателя за счет более полного удаления выхлопных газов, а также более полного наполнения цилиндра воздушным зарядом без потерь последнего.

Поставленная задача достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем поршень, цилиндр с впускным и выпускным окнами, отсекающий клапан, расположенный между выпускным окном и выпускным патрубком и выполненный в виде цилиндрического тела с возможностью выпуска продуктов сгорания через отверстие клапана и подачи воздуха от воздуховода через выпускное окно в цилиндр, согласно изобретению в теле отсекающего клапана от одного края отверстия для отвода газов до другого его края выбрана спиральная полость, равномерно сужающаяся и сходящая на нет.

На фиг.1 представлен описываемый двигатель в начале процесса выпуска отработавших газов.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 представлен двигатель в начале продувки цилиндра.

На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

На фиг.5 представлен двигатель после окончания продувки во время процесса дозарядки цилиндра.

На фиг.6 - разрез В-В на фиг.5.

На фиг.7 представлен двигатель в начале такта сжатия в цилиндре.

На фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7.

На фиг.9 представлен отсекающий клапан.

На фиг.10 - виды спереди и сбоку отсекающего клапана.

На фиг.11 - виды сзади и сбоку отсекающего клапана.

Отсекающий клапан вращается с угловой скоростью, равной скорости вращения кривошипа.

Предлагаемая петлевая система газораспределения состоит из обычных составляющих (впускного 14 и выпускного 3 окон), к которым добавлен отсекающий клапан 1, фиг.1-8.

Отсекающий клапан (фиг. 9-11) - цилиндрическое тело, в котором имеются полость 19 (для вала) по оси клапана, отверстие 11 для отвода газов, а по центробежной периферии от одного края отверстия 11 для отвода газов до другого выбрана спиральная полость 5 (спиральная камера), отделенная перегородкой 22 от отверстия 11 для отвода газов и охватывающая оставшийся периметр отсечного клапана, равномерно сужаясь по его (клапана) ходу и сходящая на нет у другой стороны отверстия 11 для отвода газов.

Отсекающий клапан 1 расположен на валу 2, между выпускным окном 3 и выпускным патрубком 4, двухтактного двигателя. Спиральная камера 5 имеет постоянное сообщение с воздуховодом 6 через сферическую полость 7.

Система газораспределения двухтактных двигателей с отсекающей, петлевой схемой газообмена осуществляется следующим образом.

В цилиндре 8 (фиг.1) произошло сгорание топлива и идет процесс расширения газов. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. и начинает открывать выпускное окно 3.

Обычно в двигателях с петлевой схемой газообмена это происходит за 65-70 градусов угла поворота кривошипа до н.м.т.

В нашем случае выпускное окно несколько увеличено, и поршень начинает его (выпускное окно 3) открывать за 77-82 градуса угла поворота 10 кривошипа до н.м.т. (или 33% хода поршня).

В этот момент отсекающий клапан 1, вращающийся на валу 2 с угловой скоростью, равной скорости вращения кривошипа, своим отверстием 11 для отвода газов соединяет выпускное окно 3 с выпускным патрубком 4. Продукты сгорания 12 начинают вытекать из цилиндра 8 через выпускное окно 3 и выпускное отверстие клапана 11 в выпускной патрубок 4.

Продолжая движение, поршень 9 за 45-50 градусов угла кривошипа 13 (фиг. 3) до н.м.т. открывает продувочное окно 14. К этому моменту давление в цилиндре 8 меньше давления продувочного воздуха в ресивере 15. Воздух 16, поступая в цилиндр 8 через впускное окно 14, вытесняет оставшиеся продукты сгорания 12 и начинает заполнять цилиндр (продувка), т.е. осуществляется газообмен.

В этот момент проворачивается и отсекающий клапан 1, а так как угловая скорость клапана равна угловой скорости кривошипа, клапан проворачивается тоже на 27 градусов. За это время спиральная камера 5, сообщающаяся с ресивером 15 через воздуховод 6 и сферическую полость 7, начинает находить на выпускное окно 3 и продувочный воздух 17 начинает поступать в цилиндр 8 через часть выпускного окна 3. Причем вытеснение происходит как в вертикальной (воздух из продувочного окна 16), так и в горизонтальной плоскостях (воздух из спиральной камеры 17).

Процесс вытеснения остатков продуктов горения значительно ускоряется и практически завершается в момент прохождения поршнем н.м.т.

Поршень проходит н.м.т. и находится вблизи ее (фиг.5). Отсекающий клапан 1 полностью перекрывает выпускной патрубок 4 от выпускного окна 3. Воздух из ресивера 15 через спиральную камеру 5, через выпускное окно 3 поступает в цилиндр 8, т. е. выпускное окно работает как впускное. Цилиндр более полно заполняется воздушным зарядом.

Поршень 9 (фиг.7) идет к в.м.т., перекрывая сначала впускное 14, затем выпускное 3 окна. Дальше идет процесс сжатия, впрыск топлива, воспламенение и рабочий ход.

Все это время отсекающий клапан 1 отделяет выпускной патрубок 4 от выпускного окна 3. Воздушный затвор 18 между спиральной камерой 5 и телом поршня 9 служит для функционирования комбинированной масляной системы с мокрым или с сухим картером.

Все это позволяет без потерь воздушного заряда проводить процесс газообмена в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, а также применять как комбинированную систему смазки, так и систему смазки с сухим картером.

Способ предлагаемого газораспределения включает в себя двойную функцию как отсекающего клапана, так и выпускного окна двухтактного двигателя.

Петлевая газораспределительная система состоит из обычных, штатных составляющих (впускное и выпускное окна), к которым добавляется отсекающий клапан.

Преимущества: простота конструкции, дешевизна, большая мощность двигателя и возможность применения комбинированной масляной системы.

Недостатки: теплонапряженность.

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, цилиндр с впускным и выпускным окнами, отсекающий клапан, расположенный между выпускным окном и выпускным патрубком и выполненный в виде цилиндрического тела с возможностью выпуска продуктов сгорания через отверстие клапана и подачи воздуха от воздуховода через выпускное окно в цилиндр, отличающийся тем, что в теле отсекающего клапана от одного края отверстия для отвода газов до другого его края выбрана спиральная полость, равномерно сужающаяся и сходящая на нет.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тепловым двигателям, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и касается двигателя внутреннего сгорания и компрессорным впрыском топливно-воздушной смеси и автоматическим клапаном отсечки, седло которого образовано верхним торцом гильзы цилиндра компрессора

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям с кривошипно-камерной продувкой

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы двухтактных двигателей внутреннего сгорания и к двухтактным двигателям

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к устройству пластинчатого клапана двухтактного двигателя

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с нагнетателями для заполнения цилиндров

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель содержит картер (11), цилиндр (18) двигателя, форсунку (58), поршень (20) двигателя, перемещающийся внутри цилиндра (18), коленчатый вал (14), опирающийся в картере (11) на подшипники и включающий в себя, по меньшей мере, одну шатунную шейку (83), первый шатун (15), шарнирно соединенный с поршнем (20) двигателя и шатунной шейкой (83) коленчатого вала (14), нагнетатель (9) воздуха, главный канал (32), соединенный с нагнетателем (9) воздуха и сообщающийся с цилиндром (18) двигателя посредством множества продувочных каналов (28), открывающихся в цилиндр через продувочные окна, размещенные непосредственно над поршнем (20), при его нахождении в нижней мертвой точке, и выпускной канал (33), открывающийся в цилиндр (18) посредством выпускного окна, размещенного непосредственно над поршнем (20), при его нахождении в нижней мертвой точке. В двигателе имеется, по меньшей мере, один вспомогательный канал (29), соединенный с источником сжатого воздуха и выходящий в цилиндр (18) на уровне, выше продувочных каналов (28) и выпускных каналов (33), и клапан (30) для выборочного открытия и закрытия вспомогательного канала (29) для наддува во время работы и для разгрузки, чтобы уменьшить момент сопротивления при пуске двигателя. Клапан (30) является поворотным клапаном, который герметично соединен с посадочным местом (38), пересекающим вспомогательный канал (29), и имеет, по меньшей мере, один тангенциальный желоб (31) для выборочного совмещения с главным каналом (33). Технический результат заключается в снижении расхода топлива и снижении выбросов. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение может быть использовано при регулировании двигателей внутреннего сгорания, преимущественно двухтактных. Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что после выпуска продуктов сгорания из рабочего цилиндра (1) через выпускной орган газораспределения в выпускной коллектор (9) уменьшают площадь проходного сечения выпускного коллектора (9) золотниковым органом (10), повышая таким образом давление на участке коллектора (9) между цилиндром (1) и золотниковым органом (10), и препятствуют повышенным давлением в указанном участке коллектора (9) выходу из цилиндра (1) заряда. Изменяют проходное сечение коллектора (9) в течение части полного рабочего цикла двигателя, увеличивая проходное сечение коллектора (9) до максимального к началу последующего процесса выпуска из цилиндра (1) продуктов сгорания. Сечение коллектора (9) изменяют во время проведения каждого рабочего цикла, при этом изменяют величину максимальной за рабочий цикл площади перекрытия сечения коллектора (9) в зависимости от режима работы двигателя. Технический результат заключается в увеличении перепускания из выпускного коллектора части находящегося там заряда обратно в цилиндр. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх