RU1772373C - Двухтактный двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : двигатель содержит цилиндр с продувочными окнами, поршень, коленчатый вал, кривошипную камеру , поршневой компрессор, подвод щий трубопровод, впускной воздухопровод. В головке цилиндра размещены свеча зажигани , орган выпуска отработавших газов и вспомогательный запорный орган дл  подачи обогащенного зар да. Между дроссель- ной заслонкой и запорным органом размещена дополнительна  заслонка дл  отсечени  потока смеси в кривошипную камеру в режиме холостого хода, Поршень компрессора кинематически св зан с коленчатым валом двигател . Камера компрессора св зана с органом приготовлени  смеси и камерой сгорани  двигател . Прбдувоч- ные окна в цилиндре расположены равномерно по периметру и выполнены с тангенциальным углом наклона 8-20°. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к области дви- гателестроени  и может быть использовано в автотракторной и мотоциклетной промышленности при производстве двухтактных двигателей внутреннего сгорани  с кривошипно-камерной продувкой и искровым зажиганием.

Известен двухтактный газовый двигатель внутреннего сгорани  с кривошипно- камерной контурной продувкой и раздельной подачей в кривошипную камеру газа и воздуха Этот двигатель содержит цилиндр с продувочным каналом и окном, головку с установленной в ней свечой зажигани . Поршень размещен в цилиндре и кинематически св зан с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейс  с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, Газ подводитс  по трубопроводу, на входе которого установлен орган дозировки с заслонкой газа, а выход через запорный орган соединен с кривошипной камерой. Впускной воздухопровод подсоединен через запорный орган к верхней части продувочного канала. Орган выпуска отработавших газов выполнен в виде выпускных окна и канала в цилиндре 1,

Недостатками конструкции этого двигател   вл ютс  низка  топливна  экономичность , низкие показатели литровой мощности и высокое содержание токсичного компонента в выхлопных газа.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорани  с кривошипно-камерной контурной продувкой и раздельной подачей в кривошипную камеру топливо-воздушной смеси и воздуха, выбранный в качестве прототипа , содержащий цилиндре продувочными каналами и окнами, головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигани . Поршень размещен в цилиндре и кинематиХ|

ю

XI

W

чески св зан с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейс  с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон. На входе подвод щего трубопровода установлен орган приготовлени  топливо-воздушной смеси с дроссельной заслонкой, а выход через запорный орган соединен с кривошипной камерой. Впускной воздухопровод подсоединен через дополнительный запорный орган к верхней части продувочных каналов и имеет управл ющую заслонку, св занную механическим приводом с дроссельной заслонкой топливо-воздушной смеси . Орган выпуска отработавших газов выполнен в виде выпускных окон и каналов в цилиндре 2.

Ввиду близости расположени  продувочных и выпускных окон и специфических особенностей процесса продувки происходит интенсивное перемешивание свежей топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, следствием чего  вл ютс  пр мой выброс топливо-воздушной смеси в выпускные окна, несвоевременность и неполнота сгорани . В результате у двигател  низкие показатели топливной экономичности, литровой мощности и повышенна  токсичность отработавших газов. Другим недостатком этого двигател   вл етс  то, что во впускном воздухопроводе установлена управл юща  заслонка, сблокированна  синхронным механическим приводом с дроссельной заслонкой, что  вл етс  причиной повышенной токсичности отработавших газов при работе на дроссельных режимах, особенно в режиме холостого хода .

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и литровой мощности и снижение токсичности отработавших газов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорани , содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными каналами и окнами , головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигани , поршень, размещенный в цилиндре и кинематически св занный с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейс  с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, подвод щий трубопровод, на входе которого установлен орган приготовлени  топливно-воздушной смеси с дроссельной заслонкой, а выход через запорный орган соединен с кривошипной камерой, впускной воздухопровод, подсоединенный через дополнительный запорный орган к верхней части продувочных каналов и орган выпуска отработавших газов , снабжен поршневым компрессором, кинематически св занным с валом двигател  и выполненным с всасывающим и нагнетающим каналами, дополнительной

заслонкой, расположенной в подвод щем трубопроводе между дроссельной заслонкой и запорным органом, и вспомогательным запорным органом, установленным в головке вблизи свечи зажигани , всасывающий канал компрессора подключен к подвод щему трубопроводу между заслонками, а нагнетающий - к вспомогательному запорному органу, орган выпуска отработавших газов выполнен в виде по меньшей мере

5 одного управл емого тарельчатого клапана, установленного в головке, а продувочные окна расположены равномерно по периметру цилиндра с тангенциальным углом наклона 8-20°. Запорный орган и

0 дополнительный запорный орган выполнены в виде мембранных клапанов.

Возможность достижени  положительного эффекта обусловлена: обеспечением дополнительной подачи обогащенного за5 р да в зону свечи зажигани  (компрессором ), при этом повышаетс  экономичность, литрова  мощность и снижаетс  токсичность выхлопных газов на всех режимах работы двигател ; перекрытием

0 дополнительной заслонкой потока смеси в кривошипную камеру в режиме холостого хода, что обеспечивает более высокую характеристику двигател  по экологической чистоте в этом режиме; выполнение двига5 тел  по конструктивной схеме с кривошип- но-камернойпр моточной

клапанно-щелевой продувкой, т.е. устранение конструктивной близости расположени  продувочных и выпускных окон тем, что

0 выпускные окна вынесены в камеру сгорани  и снабжены выпускными клапанами, а продувочные окна расположены по всему периметру цилиндра с тангенциальным углом наклона, позволило увеличить полез5 ный объем цилиндра, в значительной мере ослабить отрицательное вли ние колебательного процесса продувки, фазы газораспределени  выполнить несимметричными, улучшить качество продувки, устранить вы0 брос смеси в выпускную систему, т.е. позволило повысить экономичность и литровую мощность и снизить токсичность отработавших газов.

Таким образом, за вленный двигатель

5 обладает улучшенными техническими и экологическими характеристиками.

На фиг.1 показан продольный разрез двигател  в одноцилиндровом варианте; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг,1.

Двигатель состоит из цилиндра 1 с продувочными окнами 2, размещенного в опорном блоке 3, выполненного с продувочными каналами 4 и продувочным по сом 5, поршн  6, кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом 7, размещенного в кривошипной камере 8, подвод щего трубопровода 9, на входе которого установлен орган приготовлени  топливно-воздушной смеси 10 с дроссельной заслонкой 11, а выход через запорный орган 12 соединен с кривошипной камерой 8, свечи зажигани  13, впускного воздухопровода 14 с дополнительным запорным органом 15, подведенного к верхней части продувочных каналов, а точнее к продуоочному по су 5, поршневого компрессора 16, кинематически св занного с валом двигателл, вход которого через обратный клапан 17 и посредство всасывающего канала 18 подключен к подвод щему трубопроводу 9. а выход нагнетающий канал 19 - к вспомогательному запорному органу 20, установленному вблизи свечи зажигани , дополнительной ЗРСЛОНКИ 21, расположенной в подвод щем трубопроводе 9 между дроссельной зас:ю-,коП 11 и ззг эр- ным органом 12, органа выпуска отработавших газов, выполненного звиде го меньшей мере одного управл емого тарельчатого клапана 22, размещенного з головке 23 и св занного с камерой сгорани  24.

С целью увеличени  полезного хода поршн  6 и оптимизации процесса продувки продувочные окна 2 расположены равномерно по всему периметру цилиндра и выполнены с тангенциальным углом наклона 8...20°.

Опорный блок 3 в нижней части соедин етс  с кривошипной камерой 8, а в верхней - с головкой цилиндра 23.

Запорные органы 12 и 15 выполнены, например, в виде мембранных клапанов.

Привод клапанов 22 осуществл етс  известным способом, например с помощью кулачкового вала 25, размещенного в головке 23 и кинематически св занного цепью 26 с коленчатым валом 7.

Привод поршневого компрессора 16 осуществл етс  известным способом от одного из валов двигател , например коленчатого вала 7.

Дополнительна  заслонка 21 предназначена дл  полного перекрыти  потока смеси в кривошипную камеру при работе двигател  в режиме холостого хода, а привод заслонки сблокирован с дроссельной заслонкой 11.

На чертежах двигатель изображен в позиции , когда поршень б находитс  в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 16

уже прошел нижнюю мел зую и началось сжатие зар да в компрессоре Клапан 22 открыты, запорные органы 12 и 15 закрыты под действием избыточного давлени  в 5 кривошипной камере, вследствие чего происходит продувка цилиндра ТОПЛИВНО-ЕЮЧ- душной смесью из кривошипной камера. Вспомогательный запорный орган 20 также закрыт, т.к. усилие пружины еще удспжива10 ет давление компрессора 16.

Двигатель работает следующим образом .

При рабочем ходе поршн  6 от верхней мертвой точки в подлоршневой зоне цилин15 дра и кривошипной камере происходит сжатие смеси, запорные органы 12 и 15 закрываютс , происходит также сжатие воздуха , оставшегос  о предыдущего цикла впуска в кривошипную камеру, в продувоч0 ных каналах 4 и продувочном по се 5.

В конце активного хода поршн  6 открываютс  клапань- 22 и происходит сброс отработавших газов в выпускную систему, затем поршень 6 открывает продувочные

5 окна 2 и осуществл етс  продувка-зар дка цилиндра сначала воздухом, затем без раз- рыса продуво чого потока топливно-воз- Д1/ш: ой смесью из крирошипний камеры по чаналам4, продувочному по су 5 через окна

0 2 гильзы цилиндра 1. Вследствие тангенциального расположени  прорузочных окон 2 по всему периметру цилиндра продувочный струи, выход щие из продувочных окон, складываютс  в вихревое движение, в ре5 зультате происходит послойное вытеснение отработавших газов через клапаны 22 с малым процентом смешивани  топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, а в сочетании с тем, ЧТОБ цилиндр при продувке

0 сначала поступает воздух, действительно исключаетс  пр мой выброс топливо-воздушной смеси в выпускную систему.

Во врем  хода поршн  б к верхней мер- 5 твой точке сначала закрываютс  клапаны 22, затем окна 2, после этого открываетс  под действием сжимаемой в компрессоре 16 смеси вспомогательный запорный орган 20 и происходит дополнительна  подача 0 обогащенной смеси в зону свечи зажигани  13 по напорному каналу 19 с одновременно происход щим сжатием смеси в цилиндре 1. Закрытие вспомогательного запорного органа 20 вследствие подхода поршн  ком- 5 прессора 16 к верхней мертвой точке происходит гарантированно раньше, чем наибольшее опережение зажигани  спечем 13. При ходе поршн  компрессора 16 к нижней мертвой точке происходит всасывание компрессором обогащенной смеси через

обратный клапан 17 по всасывающему каналу 18 из трубопровода 9.

Одновременно при движении поршн  6 к верхней мертвой точке происходит всасывание в кривошипную камеру 8 по двум на- правлени м: по трубопроводу 9 - топливно-воздушна  смесь, а по воздухопроводу 14 - воздух, при этом поступающий воздух вытесн ет в кривошипную камеру из продувочного по са 5 и продувочных каналов 4 оставшуюс  от предыдущего цикла продувки смесь.

При подходе поршн  6 к верхней мертвой точке происходит воспламенение смеси от свечи 13, после чего начинаетс  рабочий (активный) ход поршн  6 от верхней мертвой точки, и цикл работы повтор етс .

При работе двигател  на частичных (дроссельных) режимах дроссельна  заслонка 11 прикрываетс , но это, в отличие от прототипа, не приводит к существенному снижению наполнени  кривошипной камеры , т.к. во впускном воздухопроводе 14 дроссельна  заслонка отсутствует, таким образом, чем больше прикрываетс  дроссельна  заслонка 11 потоком смеси, тем больше в кривошипную камеру поступает чистого воздуха по воздухопроводу 14, что позвол ет на всех режимах работы двигател  осуществл ть качественную продувку цилиндра .

При работе двигател  в режиме холостого хода дроссельна  заслонка 11 прикрываетс  до регулировочного упора, обеспечива  проход лишь дл  работы на холостом ходу, а дополнительна  заслонка 21 отсекает полностью поток смеси в кривошипную камеру, таким образом, в этом режиме в кривошипную камеру поступает только воздух и продувка цилиндра осуществл етс  только воздухом, а необходимое количество топливно-воздушной смеси подаетс  только поршневым компрессором 16 в зону свечи зажигани , чем и обеспечиваетс  низка  токсичность отработавших газов при работе в режиме холостого хода.

Claims (3)

1.Двухтактный двигатель внутреннего сгорани , содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными каналами и

окнами, головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигани , поршень, размещенный в цилиндре и кинематически св занный с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодическм сообщающейс  с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, подвод щий трубопровод, на входе которого установлен орган приготовлени  топливо-воздушной смеси с дроссельной

заслонкой, а выход через запорный орган соединен с кривошипной камерой, впускной воздухопровод, подсоединенный через дополнительный запорный орган к верхней части продувочных каналов, и орган выпуска отработавших газов, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  экономичности и литровой мощности и снижени  токсичности отработавших газов, он снабжен поршневым компрессором, кинематически

св занным с валом и выполненным с всасывающим и нагнетающим каналами, дополнительной заслонкой, расположенной в подвод щем трубопроводе между дроссельной заслонкой и запорным органом, и вспомогательным запорным органо /, установленным в головке вблизи свечи зажигани , всасывающий канал компрессора подключен к подвод щему трубопроводу между заслонками, а нагнетающий - к вспомогательному запорному органу, орган выпуска отработавших газов выполнен в виде по меньшей мере одного управл емого тарельчатого клапана, установленного в головке , а продувочные окна расположены

0 равномерно по периметру цилиндра.

2.Двигатель лоп.1,отличающий- с   тем, что продувочные окна выполнены тангенциальными с углом наклона 8-20°.

3.Двигатель по пп.1 и 2, отличаю- 5 щ и и с   тем, что основной и дополнительный запорные органы выполнены о виде мембранных клапанов.

гч is

А-А

Фиг. г

4