Двухтактный двигатель с клапанами, активируемыми давлением воздуха вблизи нижней мертвой точки
В данном двигателе представлена новая конфигурация двухтактного двигателя, включающая преимущества, которыми обладает четырехтактный двигатель, такие как: масляный поддон, выпускной и впускной клапан. Данный двигатель также включает преимущества, которыми также обладает двухтактный двигатель, такие как наддув, без необходимости в турбонагнетателе или турбинном нагнетателе. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[001] В данном двигателе представлена новая конфигурация двухтактного двигателя, включающая преимущества, которыми обладает четырехтактный двигатель, такие как: масляный поддон, выпускной и впускной клапан. Данный двигатель также включает преимущества, которыми также обладает двухтактный двигатель, такие как наддув, без необходимости в турбонагнетателе или турбинном нагнетателе.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] Задача настоящего изобретения заключается в представлении двухтактного двигателя с отдельной смазочной системой, которая функционирует по существу идентично таковой в четырехтактном двигателе, при этом необходимость в предварительном смешивании топлива и масла для смазывания подвижных деталей отсутствует.
[004] Другая задача настоящего изобретения заключается в использовании клапанов для управления выхлопом и всасываемой воздушной смесью с наддувом для достижения высокого коэффициента сжатия без попадания всасываемой смеси в выхлопные отверстия.
[005] Другая задача настоящего изобретения заключается в представлении седла поршня, который обеспечивал бы проходящую по нормали силу для поддержания ведомого элемента или штока, соединенного с валом, при этом управляя боковыми тягами поршня путем перенаправления соответствующих сил на блок двигателя, а не на стенки цилиндра.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[006] На фиг. 1А показан вид снизу модуля двигателя, выполненного из гильзы цилиндра с клапанами, подвижного поршня и неподвижного поршня.
[007] На фиг. 1В также показан вид снизу модуля двигателя, содержащего гильзу цилиндра с клапанами, подвижный поршень и неподвижный поршень.
[008] На фиг. 1С показан вид в поперечном сечении модуля двигателя, показанного на фиг. 1В.
[009] На фиг. 1D показан вид в поперечном сечении, взятый сбоку, для иллюстрации выхлопа и всасываемой воздушной смеси, когда подвижный поршень находится вблизи нижней мертвой точки.
[010] На фиг. 1Е показан вид модуля двигателя в поперечном сечении для иллюстрации всасываемого потока воздушной смеси, когда подвижный поршень находится вблизи верхней мертвой точки.
[011] На фиг. 1F показан вид сбоку модуля двигателя для иллюстрации клапанов 4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
[012] На фиг. 1А показан вид снизу предпочтительного варианта реализации модуля нового двигателя, в котором скомбинированы преимущества как двухтактного, так и четырехтактного двигателя. Компонент 4 представляет собой новые клапаны, добавленные в этот новый двигатель, которые будут описаны далее.
[013] На фиг. 1В также показан вид снизу этого нового двигателя. Подвижный поршень 2 функционирует внутри гильзы 1 цилиндра, которая выполнена с возможностью функционирования внутри блока двигателя. Гильза цилиндра может быть адаптирована для того чтобы также играть роль блока двигателя.
[014] На фиг. 1С показан вид в поперечном сечении, взятый сбоку, для иллюстрации потока выхлопов 2е и воздуха или всасываемой смеси 1а. Клапаны 4 поворачиваются в точке установки на гильзе 1 цилиндра для открытия и закрытия перепускных отверстий и выпускных отверстий, соответственно. Следует отметить, что клапаны могут поворачиваться на других компонентах, а в соединении с коромыслами может использоваться более одного клапана, находящихся вблизи нижней мертвой точки, для открытия и закрытия выпускных и впускных отверстий. Клапаны имеют две стороны: одна выполнена с возможностью закрытия выпускного отверстия, а другая сторона выполнена с возможностью закрытия перепускных отверстий. Сторона клапана на стороне выпуска длиннее для того чтобы давление выхлопа толкало клапан для открытия, но это не обязательно. За счет инерции, сторона клапана, обращенная в сторону выпускных отверстий, будет продолжать сохранять выпускные отверстия закрытыми по мере перемещения подвижного поршня в направлении верхней мертвой точки. Необязательно, клапаны могут быть соединены с узлом коромысла. В конце события сгорания давление выхлопа толкает одну сторону клапана для его открытия и выхода. В то же время, всасываемая смесь из задней камеры сжатия толкает другую сторону клапана для его открытия с целью обеспечения выхода смеси из камеры сгорания. Это, в свою очередь, закрывает выхлопные отверстия, задерживая всасываемую смесь, подлежащую сжатию и воспламенению вблизи верхней мертвой точки, в камере сгорания. Имеет место процесс удаления примесей, поскольку некоторая часть выхлопа остается в камере сгорания. Вследствие сжатой смеси из задней камеры сжатия, наддув толкает клапан для открытия, при этом в то же время закрывая выхлопные отверстия для захвата и обеспечения возможности переноса или впрыскивания всасываемой смеси в камеру сгорания. Повышенный коэффициент сжатия достигается за счет того, что всасываемая смесь впрыскивается под давлением в камеру сгорания. Это устраняет необходимость в наличии турбонагнетателя или турбинного нагнетателя. Необязательно, для толкания коромысла 6 используется пружина 5, предназначенная для посадки в полость 4h в клапане 4. Это действие приводит к тому, что клапаны остаются закрытыми, к закрытию выхлопных отверстий и предотвращению выхода всасываемой смеси вместе с выхлопом при передвижении подвижного поршня 2 в направлении верхней мертвой точки (ВМТ). Полость 1h используется для смазывания соответствующих компонентов.
[015] На фиг. 1D показан вид в поперечном сечении, на котором изображен выхлоп 2е, выходящий из выхлопных отверстий в гильзе 1 цилиндра. На данном виде в поперечном сечении также показана всасываемая смесь 1а, переносимая в камеру сгорания. Отверстие вблизи головки подвижного поршня 2 открыто для обеспечения возможности прохождения сжатой смеси, которая была захвачена внутри задней камеры сжатия, которая выполнена под подвижным поршнем и над неподвижным поршнем 3.
[016] На фиг. 1Е показан вид в поперечном сечении модуля двигателя, на котором изображена всасываемая смесь 1а, проходящая через неподвижный поршень и в заднюю камеру сжатия. Всасываемая смесь всасывается в заднюю камеру сжатия, поскольку герметичная камера под подвижным поршнем увеличивается, когда подвижный поршень передвигается в направлении ВМТ. Необязательно, всасываемая смесь может попадать в заднюю камеру сжатия через пластинчатый клапан или контрольный клапан. Всасываемая смесь может попадать в заднюю камеру сжатия через перепускные отверстия на стенках цилиндра и через отверстия в юбке подвижного поршня.
[017] На фиг. 1F показан вид сбоку модуля двигателя, на котором показаны выхлопы 2е, выходящие из гильзы 1 цилиндра, пробивающиеся через клапаны 4. Углубления в гильзе 1 цилиндра представляют собой полости для обеспечения возможности охлаждения гильзы цилиндра и блока двигателя охлаждающими жидкостями.
[018] На этой странице чертежей не показано седло поршня, которое выполнено с возможностью передачи силы от события сгорания на вал двигателя через шестерни коробки передач или ведомый элемент кулачка. Это седло поршня снабжено подшипником для скольжения по блоку двигателя и, по существу, обеспечения силы, проходящей по нормали к вращаемому подшипнику, образуя ведомый элемент с соседней стороной к кулачку, который прямым или непрямым образом вращает вал двигателя, причем кривая стороны ведомого элемента совпадает с кривой профиля кулачка, когда ведомый элемент находится вблизи нижней мертвой точки, которая представляет собой местоположение на профиле кулачка, которое находится дальше от оси кулачка. Подвижный поршень садится на компонент седла поршня. Компонент ведомого элемента садится на седло поршня для толкания кулачка, который вращает вал прямым или непрямым образом.
1. Двухтактный двигатель, содержащий:
a) цилиндр по меньшей мере с одним выхлопным отверстием вблизи нижней мертвой точки,
b) подвижный поршень, функционирующий внутри цилиндра, образуя камеру сгорания, и выполненный с возможностью непрямой передачи силы от события сгорания в направлении вращающегося вала,
c) неподвижный поршень, функционирующий внутри подвижного поршня, образуя заднюю камеру сжатия, отличную от картера двигателя,
d) по меньшей мере один клапан, установленный вблизи нижней мертвой точки, для закрытия по меньшей мере одного выхлопного отверстия и выполненный с возможностью захвата всасываемой смеси из задней камеры сжатия в камеру сгорания, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапан открывается путем толкания давлением выхлопа, выходящего из камеры сгорания, причем после этого по меньшей мере один клапан толкается обратно, закрывая по меньшей мере одно выхлопное отверстие, захватывая всасываемую смесь, попадающую в камеру сгорания, из задней камеры сжатия вследствие падения давления в камере сгорания, обусловленного выходом выхлопа.
2. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в заднюю камеру сжатия по меньшей мере через одно впускное отверстие вблизи нижней части неподвижного поршня, затем через по меньшей мере одно перепускное отверстие вблизи головки неподвижного поршня, затем через по меньшей мере одно отверстие в нижней юбке подвижного поршня.
3. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в заднюю камеру сжатия по меньшей мере через одно впускное отверстие вблизи нижней части неподвижного поршня, затем через по меньшей мере один контрольный клапан на головке неподвижного поршня.
4. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в заднюю камеру сжатия по меньшей мере через одно перепускное отверстие вблизи нижней части юбки подвижного поршня.
5. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в камеру сгорания по меньшей мере через одно перепускное отверстие вблизи головки подвижного поршня, находясь вблизи нижней мертвой точки, затем путем толкания на другую сторону по меньшей мере одного клапана для закрытия по меньшей мере одного выхлопного отверстия.
6. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в камеру сгорания по меньшей мере через одно перепускное отверстие в стенке цилиндра вблизи головки подвижного поршня, находясь вблизи нижней мертвой точки, затем путем толкания на другую сторону по меньшей мере одного клапана для закрытия по меньшей мере одного выхлопного отверстия.
7. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что всасываемая смесь попадает в камеру сгорания по меньшей мере через одно перепускное отверстие в стенке цилиндра вблизи головки подвижного поршня, находясь вблизи нижней мертвой точки, затем путем толкания на сторону по меньшей мере одного клапана для закрытия по меньшей мере одного выхлопного отверстия, причем в качестве задней камеры сжатия используется картер двигателя.
8. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапан расположен вблизи нижней мертвой точки и активируется за счет разницы давления воздуха между давлением выхлопа и давлением всасываемой смеси, причем по меньшей мере один клапан имеет две стороны и поворачивается вокруг центра двух сторон, причем одна сторона клапана выполнена с возможностью закрытия выхлопного отверстия, тогда как другая сторона клапана открывает по меньшей мере одно перепускное отверстие таким образом, чтобы обеспечить всасываемой смеси возможность закрытия по меньшей мере одного из выхлопных отверстий путем толкания и последующего попадания в камеру сгорания.
9. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапан активируется коромыслом в сборе.
10. Двухтактный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что подвижный поршень садится на седло поршня в сборе и седло поршня в сборе выполнено с возможностью поддержания силы, проходящей по существу по нормали к вращаемому подшипнику, который образует ведомый элемент, передавая силу от подвижного поршня к соседней стороне кулачка, который в итоге поворачивает вал двигателя, причем кривая сторона ведомого элемента совпадает с кривой профиля кулачка, когда ведомый элемент находится вблизи нижней мертвой точки, которая представляет собой местоположение на соседней стороне кулачка, которое находится дальше от оси кулачка.
