Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень с герметичной полостью, где установлен самодействующий впускной клапан, и головку цилиндра, образующие камеру сгорания. Двигатель также содержит выпускной клапан с принудительным управлением, нагнетатель, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, сообщенный подающим каналом с герметичной полостью поршня и впускным трубопроводом с всасывающим клапаном, дросселем, сообщенным с электролизером, устройство зажигания рабочей смеси. Устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги (электрической дуги). Электроды установлены в камере сгорания. Под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере диссоциирует и воспламеняется. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть широко использовано в двигателестроении.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с клапанно-щелевой продувкой, содержащий кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы и системы - охлаждения, смазки, питания, зажигания, где в цилиндре двигателя от начала сгорания предыдущей порции заряда до подготовки к сгоранию следующей достаточно одного оборота коленчатого вала иди двух ходов поршня. Воздух при этом поступает от источника давления, например нагнетателя. Для питания используется углеводородное топливо.
/Рытвинский Г.Н., "Знакомьтесь - двигатель" Москва. Машиностроение. 1993 г.. стр.10-14, рис.5б/. [1]
Недостатком известного двигателя являются значительные эксплуатационные расходы топлива и высокая токсичность выхлопных газов.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, поршень, впускной, выпускной клапаны и головку цилиндра со свечей зажигания, образующие камеру сгорания, систему подачи бензовоздушной смеси и источник водорода с форсункой его подачи. Форсунка установлена рядом со свечей зажигания и в конце такта сжатия через боковой канал производит подачу порции водорода, чем и способствует зажиганию обедненной бензовоздушной смеси, повышая экономичность двигателя.
/Патент РФ №2151892, F 02 B 43/10, 27.06.2000 г./ [2].
Недостатком данного двигателя является низкая эффективность искрового зажигания из-за сложности обеспечения согласованной работы форсунки и свечи зажигания на различных нагрузочных режимах. Наличие двух систем питания и высокая токсичность выхлопных газов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень с герметичной полостью, где установлен самодействующий впускной клапан, и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан с принудительным управлением, нагнетатель, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, сообщенный подающим каналом с герметичной полостью поршня и впускным трубопроводом с всасывающим клапаном и дросселем, сообщенным с электролизером, и устройство зажигания рабочей смеси - свечу зажигания. /Патент РФ №2247841, F 02 B 43/10, 10.03.2005 г./ [3].
Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность искрового зажигания для воспламенения насыщенной водяными парами рабочей смеси.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, например, жидкостную, поршень с герметичной полостью, где установлен самодействующий впускной клапан, и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан с принудительным управлением, нагнетатель, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, сообщенный подающим каналом с герметичной полостью поршня и впускным трубопроводом с всасывающим клапаном, дросселем, сообщенным с электролизером, устройство зажигания рабочей смеси. Согласно изобретению устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, например, от аккумулятора, зажигания и тушения вольтовой дуги /электрической дуги/. Причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется.
При этом активная вставка электрода может быть выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, например из медно-вольфрамового сплава, либо может быть выполнена полой из тугоплавкого материала, например из медно-вольфрамового сплава и изнутри охлаждаемой жидкостью, например, подведенной по трубкам из системы охлаждения двигателя. Держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, может быть установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой. Держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, может быть установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала. Подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги может быть выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
Сущность изобретения показана на чертежах, где
фиг.1 - продольный разрез двигателя;
фиг.2 - разрез полой активной вставки электрода.
Пример выполнения предлагаемого решения.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 /фиг.1-2/, систему охлаждения /не показано/, поршень 2 с герметичной полостью 3, где установлен самодействующий впускной клапан 4, и головку цилиндра 5, образующие камеру сгорания 6, выпускной клапан 7 с принудительным управлением, нагнетатель 8, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, сообщенный подающим каналом 9 с герметичной полостью поршня и впускным трубопроводом 10 с всасывающим клапаном 11 и дросселем 12, сообщенным с электролизером 13, источник постоянного тока, например аккумулятор 14. Устройство зажигания рабочей смеси, выполненное в виде электродов 15 и 16 с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока зажигания и тушения вольтовой дуги /электрической дуги/, причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется. При этом активная вставка 17 электрода может быть выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, например медно-вольфрамового сплава, либо полой из того же материала и изнутри охлаждаемой жидкостью, например, подведенной по трубке 18 в полость 19. Держатель 20 активной вставки электрода, регулирующего зазор, может быть установлен в корпусе 21 электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой 22. Держатель 23 активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, может быть установлен в корпусе 24 электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины 25 и распределительно-кулачкового вала 26. Подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги может быть выполнено замыканием и размыканием контактов /не показано/ прерывателя-распределителя 27.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Перед пуском двигателя, вкручивая или выкручивая по резьбе корпуса 21 держатель 20 регулирующего зазор электрода, устанавливают зазор между активными вставками 17 электродов 15 и 16 и держатель 20 фиксируют контргайкой 22. Затем, например, включением зажигания через замкнутые контакты /не показано/ прерывателя-распределителя 27 на электроды вольтовой дуги подают постоянный ток, например, силой 3-4 А и на электролизер 13 подают постоянный ток от источника тока 14. При перемещении поршня 2 от НМТ к ВМТ выпускной клапан 7 с принудительным управлением и самодействующий впускной клапан 4 закрыты. В цилиндре 1, например, с жидкостной системой охлаждения /не показано/ происходит сжатие и за счет протекания постоянного тока /катод 15 - анод 16/ через насыщенную парами водного раствора электролита рабочую смесь происходит электолиз воды. Нагнетатель 8 через впускной трубопровод 10 с всасывающим клапаном 11 засасывает из электролизера 13 насыщенную капельками водного раствора электролита цикловую дозу водородно-кислородной смеси, определенную дроссельной заслонкой 12. При подходе поршня 2 к ВМТ распределительно-кулачковый вал 26 и пружина 25 возвратно-поступательно перемещают держатель 23 зажигающего вольтовую дугу электрода 16 в его корпусе 24 до соприкосновения активных вставок 17 и зажигают вольтовую дугу. Под действием вольтовой дуги вода, присутствующая в рабочей смеси, дисооциирует и рабочая смесь воспламеняется. Давление над поршнем 2 резко возрастает, под действием которого поршень 2 перемещается от ВМТ к НМТ - происходит рабочий ход, а в нагнетателе 8 всасывающий клапан 11 закрывается и происходит сжатие. Кулачковый вал прерывателя-распределителя 27 на короткое время размыкает контакты /не показано/ электрической цепи вольтовой дуги и тушит ее, затем контакты прерывателя-распределителя 27 вновь замыкаются, и постоянный ток опять поступает на электроды 15 и 16 вольтовой дуги. Затем выпускной клапан 7 принудительно открывается и происходит выпуск отработавших газов. Давление в цилиндре 1 падает до атмосферного значения. Сжатая в нагнетателе 8 цикловая доза водородно-кислородной смеси по подающим каналам 9, через герметичную полость 3 в поршне 2 и через открытый самодействующий клапан 4 поступает в цилиндр 1 - происходит впуск. И циклы повторяются.
При этом полые активные вставки 17 электродов вольтовой дуги охлаждаются жидкостью, подведенной по трубке 18 в полость 19 из системы охлаждения двигателя.
Предлагаемое изобретением устройство зажигания рабочей смеси повышает эффективность работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Найдет широкое применение в двигателестроении.
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень с герметичной полостью, где установлен самодействующий впускной клапан, и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан с принудительным управлением, нагнетатель, кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, сообщенный подающим каналом с герметичной полостью поршня и впускным трубопроводом с всасывающим клапаном, дросселем сообщенным с электролизером, устройство зажигания рабочей смеси, отличающийся тем, что устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги (электрической дуги), причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере диссоциирует и воспламеняется.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена из монолитного тугоплавкого материала.
3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена полой из тугоплавкого материала и изнутри охлаждаемой жидкостью.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала.
6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
