RU1796037C - Двухтактный двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, и может быть использовано в двигател х внутреннего сгорани  с цилиндрами малых размеров. Целью изобретени   вл етс  улучшение эксплуатационных, характеристик , .снижение токсичности отработавших газов и повышение КПД двигател . Двухтактный двигатель внутреннего сгорани  содержит цилиндр 1, поршень 2, размещенный в цилиндре 1 и св занный при помощи шатуна с кривошипом, впускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха 18, выпускное окно 15, размещенное в цилиндре 1 и форсунки 7, 8, установленные в головке цилиндра 1, одна из которых предназначена дл  впрыска топлива и св зана магистралью 10 с топливным насосом 11, а друга  - дл  впрыска воды и св зана магистралью 12 с вод ным насосом 13, а также выхлопное окно дл  отработавших газов. Дополнительно двигатель содержит емкость дл  воды 5, сообщенную патрубком 4 с головкой цилиндра 1, механизм регулировани  подачи воды и топлива, через который форсунки 7, 8 подключены к соответствующим насосам и турбину 25, при этом турбина 25 и нагнетатель воздуха 18 установлены на коленчатом валу кривошипна-шатунного механизма. 2 з.п.ф- лы, 1 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, а именно к высокооборотным двухтактным двигател м внутреннего сгорани  транспортного типа, имеющим цилиндры малых размеров.

Известен двигатель внутреннего сгорани , недостатками которого  вл ютс  высока  токсичность отработавших газов и понижени  КПД из-за значительной работы сжати  всех продуктов сгорани , содержащихс  в цилиндре..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  выбранный в качестве прототипа двигатель, содержащий цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре и св занный при помощи шатуна с кривошипом, выпускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха, выпускное окно , размещенное в цилиндре и форсунки, установленные в головке цилиндра. Одна из форсунок предназначена дл  впрыска топлива , а друга  дл  впрыска воды.

Недостатком известного двигател   в-. л етс  следующее. Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорани  и наполнение цилиндра свежим зар дом происходит не достаточно совершенно. Это ведет к неполному сгоранию топлива и понижению КПД.

Также недостатком данного двигател   вл етс  высока  токсичность отработавших газов.

VI

ю о о

со VJ

со

Целью изобретени   вл етс  улучшение эксплуатационных характеристик и снижение уровн  токсичности отработавших газов, повышение коэффициента полезного действи .

Это достигаетс  тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорани , содержащий корпус с отсеками и картером, цилиндр , поршень, размещенный в цилиндре и соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, выпускной канал, сообщенный с нагнетателем воздуха, выпускное окно , размещенное в цилиндре и форсунки, установленные в головке цилиндра, одна из которых соединена магистралью с топливным насосом, а друга  - с вод ным насосом и выхлопное сопло, дополнительно снабжен емкостью дл  воды, сообщенной патрубком с головкой цилиндра, механизмом регули- .ровани  подачи воды и топлива, через который форсунки подключены к соответствующим насосам и турбиной, при этом турбина и нагнетатель воздуха установлены на коленчатом валу кривошипно-шатунного механизма и размещены в различных отсеках корпуса, жестко св занного с цилиндром , при этом головка цилиндра снабжена выпускным окном дл  воды, которое сообщено патрубком с выпускным окном цилиндра , расположенным в зоне верхней мертвой точки, при этом в стыке окон установлено сопло газа и воды, сообщенное с отсеком с турбиной, в перегородке отсеков в картере корпуса выполнены отверсти , дл  распределени  воды с несгоревшим топливом в картере корпуса и выхода отработавших газов, при этом картер корпуса магистралью с установленным в ней обратным клапаном св зан с насосом подачи воды , а выхлопное сопло размещено в отсеке корпуса с нагнетателем воздуха. .

Изобретение по сн етс  чертежом. Двухтактный двигатель внутреннего сгорани  содержит цилиндр 1, охлаждение которого осуществл етс  отдельно охлаждающей жидкостью, поршень 2, размещенный в цилиндре 1 и св занный при помощи шатуна с кривошипом (не показано), головку цилиндра 3, сообщенную патрубком 4 с емкостью дл  воды 5. При этом патрубок 4 снабжен вентилем 6 дл  закрыти  воды при запуске двигател . В головке 3 установлены форсунки 7, 8 перва  из которых предназначена дл  подачи топлива в камеру сгорани  9, а втора  - дл  подачи воды, Форсунка 7 дл  подачи топлива св зана при помощи магистрали 19 с топливным насосом 11, а форсунка 8 дл  подачи воды соединена магистралью 12 с насосом 13 подачи воды. Форсунки 7,8 св заны с соответствующими

магистрал ми 10,12 через механизм 14 регулировани  подачи воды и топлива. В цилиндре 1 размещены впускное 15 и выпускное 16 окна. Окно 15 магистралью 17

св зано с нагнетателем воздуха 18, В головке цилиндра 3 размещено выпускное окно 19 гор чей воды. Выпускные окна 16 и 19 патрубком 20 сообщены с соплом газа и воды 21. В окне 16 установлен обратный

0 клапан 22, предотвращающий попадание воды из патрубка 20 в цилиндр при ходе поршн  вниз. Корпус 23 жестко св зан с цилиндром и разделен перегородкой 24 на два отсека I и II. В отсеке I размещена тур5 бина 25, а в другом - нагнетатель воздуха 18. Турбина 25 и нагнетатель воздуха 18 установлены непосредственно на коленчатом валу 26 кривошипно-шатунного механизма , причем турбина 25 используетс  в

0 качестве маховика. Дл  выхода газа, воды и несгоревшего топлива, скопившихс  в картере 27 корпуса 23 в перегородке 24 предус- мотрены отверсти  28. Картер 27 магистралью 29, в которой установлен об5 ратный клапан 30 через насос 13, магистраль 31 с регулировочным клапаном 32 дл  создани  высокого давлени  на входе форсунки 8 св зан с емкостью дл  воды 5.

В корпусе 23 выполнено выхлопное со0 пло 33 дл  выхода отработавших газов со сниженной токсичностью и шумом. Снижение шума происходит в глушителе 34. На пути потока газа перед глушителем 34 установлена перегородка с конусообразным

5 отверстием 35 дл  обеспечени  дополнительного снижени  токсичности отработавших газов.

Работа двигател  осуществл етс  следующим образом.

0 При ходе поршн  2 от в.м.т. к н.м.т. в цилиндре происходит сгорание топлива и начинаетс  процесс расширени  газов, т.е. осуществл етс  рабочий ход.

В конце такта расширени  с момента

5 открыти  выпускного окна 16 происходит выпуск продуктов сгорани . После открыти  впускного окна 15 в цилиндр 1 поступает продувочный воздух, который вытесн ет оставшиес  в цилиндре 1 и камере сгорани  9

0 продукты сгорани  и заполн ет полости рабочего цилиндра 1. Затем начинаетс  процесс сжати , что соответствует ходу поршн  2 от н.м.т. к в.м.т. В начале хода продолжаетс  продувка и заполнение цилиндра све5 жим зар дом. С момента закрыти  впускного окна 15 и выпускного окна 16 начинаетс  процесс сжати  воздуха. В конце такта сжати  производитс  впрыск в рас- каленную камеру сгорани  воды через форсунку 8. Под действием высокой температуры вода испар етс , расшир етс  и совершает полезную работу, перемеща  поршень в н.м.т. При открытии выпускного окна 16 вод ной пар с отработавшими газами вытекают из цилиндра. Затем при открытии окна 15 остатки вод ного пара и газов продуваютс  нагнетателем воздуха 18. Далее цикл повтор етс . В конце такта сжати  производитс  впрыск в камеру сгорани  топлива через форсунку 7, которое воспламен етс  и сгорает. Поскольку в предыдущем такте обеспечиваетс  высокое качество очистки полости рабочего цилиндра от продуктов сгорани  и хорошее наполнение цилиндра свежим зар дом, то степень сгорани  топлива будет достаточно высока  в результате чего повышаетс  КПД двигател .

Продукты сгорани , выход щие через выпускное окно 16 на входе сопла 21 соедин ютс  с гор чей водой, котора  после запуска двигател  и открыти  вентил  6 посто нно подаетс  в головку 3 цилиндра 1, где нагреваетс  за счет температуры камеры сгорани  9 и-через выпускное окно 19 вытекает в патрубок 20. Смесь продуктов сгорани  с водой, выход ща  через сопло 21, попадает на турбину и, оказыва  давление на ее лопатки, вращает турбину. При этом вода с несгоревшим топливом, оседает в картере 27 корпуса 23, а газ со сниженной

токсичностью через отверсти  28 в перегородке 24 проникает в отсек II и выходит через глушитель 34 в выхлопное окно 33.

Перед глушителем на пути потока газа перегородка с конусообразным отверстием 35 обеспечивает дополнительное снижение токсичности выхлопных газов, т.к. токсична  вода не осевша  в отсеке 1 и устремивша с  вместе с газом вверх, удар  сь о

перегородку 35 оседает в отсеке II, а газ с еще более сниженной токсичностью выходит в конусообразное отверстие в перегородке 35. Вода из картера 27 насосом 13 подаетс  в форсунку 8 или в момент работы

форсунки 7 - в емкость воды 5.

Таким образом/использование двигател  внутреннего сгорани  позвол ет значительно снизить токсичность .отработавших газов, обеспечить хорошее наполнение цилиндра свежим зар дом, что в свою очередь позволит увеличить количество сжигаемого топлива, в результате чего повышаетс  мощность, а также позвол ет использоватьс  турбину в качестве маховика, энергию

выпускных газов и гор чей воды дл  вращени  турбины, что также повышает мощность двигател . Кроме того, если глушитель разместить в отсеке II, как, например, в данном примере, то это позволит значительно упростить конструкцию системы выхлопных газов .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорани , содержащий корпус с отсеками и картером, цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре и соединенный с кривошипно- шатунным механизмом, впускной канал, со- общенный с нагнетателем воздуха, выпускное окно, размещенное в цилиндре, и форсунки, установленные в головке цилиндра , одна из которых соединена магистралью с топливным насосом, а друга  - с вод ным насосом, и выхлопное сопло, о т - л ича юща с тем.что, с целью улучшени  эксплуатационных характеристик и снижени  уровн  токсичности отработавших газов , повышени  КПД. он дополнительно снабжен емкостью дл  воды, сообщенной патрубком с головкой цилиндра, механизмом регулировани  подачи воды и топлива, через который форсунки подключены ксоот- ветствующим насосам и турбиной, при этом турбина и нагнетатель воздуха установлены на коленчатом валу кривошипно-шатунного

   механизма и размещены в различных отсеках корпуса, жестко св занного с цилиндром , при этом головка цилиндра снабжена выпускным окном дл  воды, которое сообщено патрубком с выпускным окном цилиндра , расположенным в зоне верхней мертвой точки, при этом в стыке этих окон установлено сопло газа и воды, сообщенное с отсеком с турбиной, в перегородке отсеков в картере корпуса выполнены отверсти , при этом картер корпуса соединен магистралью через вод ной насос с емкостью дл  воды..
2. 2. Двигатель поп. 1,отличающий- с   тем, что в выпускном окне цилиндра и в магистрали, соедин ющей картер с емкостью дл  воды, установлены обратные клапаны .
3. 3. Двигатель поп.1.отличающий- с   тем, что в магистрали, соедин ющей вод ной насос с емкостью дл  воды, установлен регулировочный клапан высокого давлени .