RU2133841C1 - Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области двигателестроения, а конкретно, к способам работы двухтактных двигателей внутреннего сгорания. В способе работы двухтактных двигателей внутреннего сгорания топливовоздушную смесь приготавливают одновременно, подавая сжатый воздух и топливо в дозатор, и далее в испаритель, получая однородную бедную топливовоздушную смесь, которую сжигают с помощью факела, организуемого отдельно. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия, повысить топливную экономичность, расширить диапазон применяемых топлив двигателя без склонности к детонации, применять топлива с разными физическими свойствами, например сжиженные углеводороды. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а конкретно к способам работы двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания (патент Болгарии N 46404 МКИ F 02 B 25/22 публ. 89.12.29), в котором через впускное отверстие в рабочем цилиндре к двухтактному двигателю внутреннего сгорания подводится не только смесь воздуха и топлива, а также частичные потоки чистого воздуха, осуществляющие продувку рабочего объема двигателя.

Известен способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, ближайший по технической сущности к заявляемому способу и принятый за прототип (пат. RU N 2073100, МКИ F 02 B 25/08, 10.02.97).

Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего цилиндр с двумя противоположно движущимися поршнями, включает подачу топливовоздушной смеси в рабочий объем цилиндра, сжатие рабочей смеси при движении поршней в верхнюю мертвую точку, воспламенение ее, рабочий ход, выпуск продуктов сгорания и продувку рабочего объема цилиндра потоком воздуха, осуществляемую в разных поясах сечения рабочего объема при движении поршней в нижнюю мертвую точку, топливовоздушную смесь подают в том же поясе сечения рабочего объема, что и воздух, при этом сначала подают часть воздуха, а затем одновременно подают воздух в приосевую зону рабочего объема и топливовоздушную смесь по его периферии. Топливовоздушную смесь и воздух подают в рабочий объем из соответствующих объемов за поршнями путем вытеснения рабочего тела за счет давления поршней при движении их в нижнюю мертвую точку, а при движении поршней в верхнюю мертвую точку заполняют объемы за поршнями соответственно топливовоздушной смесью и воздухом.

Недостатком прототипа является то, что в рабочем объеме сгорает не испаренная топливовоздушная смесь при быстром перемешивании рабочего тела в рабочем объеме, следовательно, не исключена неполнота сгорания заряда из-за неоднородности смеси (размеры капель топлива).

Задачей, которую решает данное изобретение, является повышение топливной экономичности двигателя и расширение диапазона применяемых топлив.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего цилиндр с двумя противоположно движущимися поршнями и с объемами за ними, включающем подачу рабочего тела - воздуха, из объемов за поршнями, при движении поршней в нижнюю мертвую точку, сжатие рабочей смеси при движении поршней в верхнюю мертвую точку, воспламенение ее, рабочий ход, выпуск продуктов сгорания и продувку объема воздухом, осуществляемую в разных поясах сечения рабочего объема при движении поршней в нижнюю мертвую точку, воздух из одного объема за поршнем направляют в полость, в которую также подают топливо, образуя бедную топливовоздушную смесь, которую испаряют и подают в рабочий объем, дополнительно в приосевую зону центра рабочего объема подают топливо для воспламенения бедной топливовоздушной смеси.

На чертеже представлена схема двухтактного двигателя внутреннего сгорания.

Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания реализуется следующей конструкцией двигателя.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр 1 с выпускными 2 и продувочными 3 воздушными окнами, расположенными в разных поясах сечения цилиндра 1. В цилиндре 1 размещены два противоположно движущихся поршня 4 и 5, образующие между собой рабочий объем 6. Для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, каждый из поршней 4 и 5 шарнирно соединен с качающимися балансирами 7, имеющими шарнирное соединение с опорой 8 в картере. В средней части балансиры 7 соединены шатунами 9 с коленчатым валом 10. Цилиндр 1 имеет стенки 11 и 12. Поршни 4 и 5 выполнены с двусторонними днищами - горячие днища 13 и 14 со стороны рабочего объема 6 и холодные днища 15 и 16, образующие с торцевыми стенками 11 и 12 цилиндра 1 полости 17 и 18. Цилиндр 1 дополнительно снабжен продувочными окнами подачи бедной топливовоздушной смеси 19, расположенными ниже продувочных окон 3 в направлении от центра рабочего объема 6.

Полость 17 между торцевой стенкой 12 цилиндра 1 и холодным днищем 16 поршня 5 сообщена каналом 20 с дозатором 21, далее с испарителем 22 и с продувочными окнами подачи бедной топливовоздушной меси 19, а также через впускное окно 23 с впускным трактом двигателя 24.

Полость 18 между торцевой стенкой 11 цилиндра 1 и холодным днищем 15 поршня 4 сообщена каналом 25 с продувочными воздушными окнами 3, а также через впускное окно 26 - с впускным трактом двигателя 24.

Выпускные окна 2 сообщены с выпускным трактом двигателя 27.

В цилиндре 1 в центре рабочего объема расположена электрическая свеча зажигания 28, к которой дополнительно подводится топливо для создания факела и воспламенения бедной топливовоздушной смеси.

Работает двухтактный двигатель внутреннего сгорания следующим образом. При движении поршней 4 и 5 от верхней мертвой точки в нижнюю, в полостях 17 и 18 происходит сжатие воздуха: в полости 17 - для образования бедной топливовоздушной смеси, в полости 18 - для продувки рабочего объема. Кромки поршня 4 открывают продувочные воздушные окна 3 и сжатый воздух из полости 17 по каналу 25 поступает в рабочий объем 6, вытесняя из него отработавшие газы. При дальнейшем движении поршня 4, открываются продувочные окна 19 и рабочее тело - бедная топливовоздушная смесь поступает в рабочий объем 6. Бедная топливовоздушная смесь образуется при прохождении сжатого воздуха из полости 17 по каналу 20 через дозатор 21, в который также подается топливо, и через испаритель 22, в котором смесь приобретает заданные параметры состояния. Таким образом, поступивший из окон 3 сжатый воздух в начальный момент отделяет топливовоздушную смесь от отработавших газов и препятствует потере топливовоздушной смеси на прямой выброс в выпускной тракт двигателя 27, что повышает топливную экономичность двигателя.

Далее при движении поршней 4 и 5 от нижней мертвой точки в верхнюю, продувочные окна 3 и 19 и выпускные окна 2 закрываются и в рабочем объеме 6 цилиндра 1 происходит сжатие рабочего тела. Затем в рабочий объем 6 к свече зажигания подают топливо, которое, воспламеняясь от электрической искры 25, поджигает бедную топливовоздушную смесь во всем рабочем объеме 6 цилиндра 1. Процесс горения идет с высокой полнотой сгорания, что приводит к повышению коэффициента полезного действия. После сгорания топливовоздушной смеси в рабочем объеме 1 происходит рабочий ход - движение поршней 4 и 5 от верхней мертвой точки в нижнюю.

Одновременно при движении поршней в верхнюю мертвую точку создается разряжение в полостях 17 и 18 и при открывании впускных окон 23 и 26 соответственно в полости через впускной тракт 24 всасывается воздух, а при движении поршней 4 и 5 от верхней мертвой точки в нижнюю кромки поршня 5 открывают выпускные окна 2, через них отработавшие газы поступают в выпускной тракт 27 и далее в атмосферу.

Таким образом, предлагаемый способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить топливную экономичность двигателя за счет применения бедной топливовоздушной смеси, организации высокой полноты сгорания этой бедной топливовоздушной смеси и предотвращения потерь топливовоздушной смеси при продувке рабочего объема, что приводит к повышению коэффициента полезного действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, улучшение процесса смесеобразования в испарителе позволяет расширить диапазон применяемых топлив двигателя без склонности к детонации, применять топлива с различными физическими свойствами, например сжиженные углеводороды.

Claims (1)

1. Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего цилиндр с двумя противоположно движущимися поршнями и с объемами за ними, включающий подачу рабочего тела из объемов за поршнями при движении поршней в нижнюю мертвую точку, воспламенение ее, рабочий ход, выпуск продуктов сгорания и продувку объема воздухом, осуществляемую в разных поясах сечения рабочего объема при движении поршней в нижнюю мертвую точку, отличающийся тем, что при движении поршней в нижнюю мертвую точку из обоих объемов за поршнями подают рабочее тело - воздух, причем воздух из одного объема за поршнем направляют в полость, в которую также подают топливо, образуя бедную топливовоздушную смесь, которую испаряют и подают в рабочий объем, дополнительно в приосевую зону центра рабочего объема подают топливо для воспламенения бедной топливовоздушной смеси.