Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

(5 )М. Кд. Г 02 В 17/00 Р 02 В 23/00 Е 02 В 33/04 Гееударетееллый комитет Опубликовано 07,03.83., Бюллетень Ют 9к яв делам лзобретекик и открытийДата опубликования описания 09.03.83 П,С. Герзон, В.И. Панин, А.И, Костин и В.М. Кушуль(72) Авторы изобретения м дй к Ча4Всесоюзный научно-исследовательский, конструкторский:и технологический институт мотоциклов и -мвлодИтражццхбензиновых двигателей внутреннего сгоранияи Ленинградский институт авиационного приборостроения.(54) ДВУХТАКТНЫИ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- строению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания.По основному авт.св. И 956827 из 5 вестен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически свя- занные с коленчатым валом и образующие камеру сжатия в первом цилиндре, свечу зажигания, установленную в этой камере, впускные, продувочные и выпускные каналы каждого цилиндра и карбюратор, установленный во впускном канале первого цилиндра и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1,2, при этом двигатель снаб-го жен изолированными и подключенными к продувочным каналам кривошипными камерами дол каждого цилиндра, во впускнои канац; второго цилиндра установлен карбюратор, выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемомувоздуху для приготовления горючейсмеси с о 7 0,75, второй цилиндр выполнен с камерой сжатия, большей по объему, чем камера сжатия первого цилинДра, свеча зажигания установлена в зоне, примькающей к соединительному каналу, площадь сечения последнего вы"полнена равной 4-10 от площади днищапоршня и коленчатый вал выполнен свозможностью синхронного движенияпоршней, причем объем камеры сжатияпервого цилиндра выполнен равным6-203 от объема камеры сжатия второ"го.цилиндра 1 11,Однако в связи с тем, что в известном двигателе применены одинаковыефазы выпуска в обоих цилиндрах и ихакустические системы выпуска настроены на режим максимальной мощности,на частичных нагрузках наблюдаетсяболее высокий, прямой выброс свежегозаряда,чем на указанном режиме, что3 10026 увеличивает токсичность отработавши газов двигателя и снижает его экономичность.Цель изобретения - снижение токгичности отработавших газов двигателя и повышение его экономичности на частичных нагрузках путем изменения Фаз выпуска цилиндров.Поставленная цель достигается тем, что выходные сечения выпускных кана лов в цилиндрах выполнены разной высоты, причем высота выходного сечения выпускного канала второго цилиндра превышает высоту выходного сечения выпускного канала первого 1 цилиндра на 10-20 ф, преимущественно на 12-18 поворота коленчатого вала.На Фиг. 1 схематически представлен предлагаемь 1 й двигатель, общий вид; на Фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1,Двигатель содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2, сообщенных между собой при помощи соединительного канала 3, поршни 4, кинематически связанные с коленчатым валом 5 и обра"5 зующие камеры 6 и 7 сжатия поичем объем камеры 6 сжатия первого цилиндоа 1 составляет 6-203 от объема камеоы 7 сжатия втооого цилинаоа 2, свечу 8 зажигания, установленную в камере 6 в зоне, примыкающей к соединительному каналу 3, впускные 9, продувочные 10 и выпускные 11 каналы каждого цилиндра, карбюратор 12, установ. ленный во впускном канале 9 цилинд 35 ра 1 и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1,2 и карбюратор 13, установленный во впускном канале 9 цилиндра 2 и выполненный40 с возможноСтью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с о 0,75. К продувочным каналам 10 каждого цилиндра подключены кривоиипные камеры 14 и 15, разделенные уплотнительной манже-той 16, Площадь сечения соединительного канала 3 составляет 4-10 ь от площади днища поршня 4 и коленчатый вал 5 выполнен с возможностью синхронного движения поршней 4. Кроме того, 50 выходные сечения 17 и 18 выпускных каналов 11 в цилиндрах 1 и 2 выполнены разной высоты, причем высота выходного сечения 18 выпускного канала 11 цилиндра 2 превышает высоту вы ходного сечения 17 выпускного канала 11 цилиндра 1 на 1 0-20, преимущественно на 12-18 , поворота колен 26 5чатого вала. Поскольку Фазы выпуска цилиндров 1 и 2 различны, то их акустические системы выпуска настраиваются индивидуально, например, путем применения выпускных труб различной длины и унифицированных глушителейшума выпуска.Двигатель работает следующим образом.Раздельное питание цилиндров 1 и 2 от карбюраторов 12 и 3, а также наличие .самостоятельных кривоиипных камер 14 и 15, впускных 9, продувоч 1ных 10 и выпускных 11 каналов позволяет создать при синхронном движении поршней 4 к верхней мертвой точке независимый состав зарядов в цилиндрах 1 и 2, Поэтому в цилиндре 1 находится смесь с коэффициентом избытка воздуха о от 0,75 до 1,2, это обеспечивает устойчивое зажигание от свечи Я. В цилиндре 2 находится смесь с о 7 0,75.К концу процесса сжатия в цилиндре 1 сохраняются. благоприятные условия для зажигания смеси от искры так как состав заряда в нем остается прежним, Это связано с тем, что на ходе сжатия имеет место вытеснение заряда только из цилиндра 1 в цилиндр 2 через канал 3, которое обеспечивается синхронным движением поршней 4 и меньшим объемом камеры 6 сжатия в цилиндре 1,.После воспламенения заряда от свечи 8 и начавшегося горения в цилиндре 1 горящие газы в виде Факела выбрасываются в камеру 7 сжатия цилиндра 2, Факельное зажигание позволяет осуществить сжигание в цилиндре 2 сме си переменного состава с высокой скоростью. Повышенная эффективность факела в этом случае связана с дополнительным перетеканием заряда из цилиндра 1 из-за его вытеснения поршнем 4. Оптимальный эффект факельного зажигания, как показывает экспериментальная проверка, получается при сечении канала 3 в пределах 4-103 от площади днища поршня 4, Создаваемое вследствие перетекания заряда интенсивное вихревое движение заряда в цилиндре 2 снаряду с Факельным зажиганием устраняет возможность появления детонации при повышенной степени сжатия. Подавление детонации в цилиндре 1 достигается уменьшением объема камеры 6 сжатия до 6-20 от объема камеры 7 сжатия цилиндра 2.5 10026Таким образом, на режиме максимальной мощности в оба цилиндра подается смесь мощностного составанапример о = 075-0851. По мере снижения мощности в цилиндресмесь 5 постепенно объединяется до экономич-, ного состава (например, 4.= 11-12) а в цилиндре 2 смесь постепенно обедняется до чистого воздуха. Так, например, при одинаковых диаметрах ци" 1 О линдров качественное регулирование мощности возможно до о = 22"21при подаче в цилиндр 1 смеси со=1,1-1,2, в цилиндр 2 - воздуха),И только дальнейшее снижение мощ ности требует перехода к дросселиро.ванию. На предлагаемом двигателе воз. можно использовать качественное регулирование и во всем диапазоне рабочих режимов, но в этом случае рабочий 20 объем цилиндра 1 должен быть меньше рабочего объема цилиндра 2 (примерно в отношении 1:ч)Важнейшее влияние на токсичность отработавших газов оказывает уровень смешения зарядов цилиндрови 2 впроцессе сгорания. Чем полнее смешиваются заряды различного состава, тем ниже токсичность отработавших газов. Уровень смещения находится в прямой зависимости от уменьшения объема камеры 6 сжатия цилиндра 1, Однако минимальный объем камеры 6 сжатия должен быть сохранен для продолжения процесса сгорания в этом цилиндре. В момент подхода поршня 1 к верхней мертвой тоцке в цилиндре 1 не должна обрывать ся реакция горения например из-за достижения критической толщины горящего слоя), объем камеры 6 сжатия цилиндра 1 должен составлять 6-203 от объема камеры 7 сжатия цилиндра 2.После развития горения в цилиндре 2 начинается обратное перетекание заряда в цилиндр, способствующее вследствие турбулизации улучшению пол.ф ноты сгорания в этом цилиндре.При этом в цилиндре 2 на частичных нагрузках остается еще достаточно иного неуцаствовавшего в горении кислорода. При достижении порш- И нем 1 верхней кромки выходногосечения 18 из цилиндра 2 начинается выпуск отработавших газов давление в 26 6 цилиндре 2 уменьшается; и продуктынеполного сгорания из цилиндра 1 через соединительный канал 3 поступают в цилиндр 2, где они смешиваются с газами цилиндра 2, в котором наличие кислорода обеспечивает протекание реакции дожигания несгоревшихуглеводородов. При дальнейшем движении поршней М к нижней мертвой точке открывается выходное сечение 17 цилиндра 1, затем открываются продувочные каналы3 и начинается продувка и наполнение обоих цилиндров.Выполнение выходного сечения 18, превышающим выходное сечение 17 на 10-20, преимущественно на 12-18е поворота коленчатого вала, позволяет уменьшить выброс свежей смеси иэ цилиндра 1, который питают смесью с о-= 0,75-1,2. Выброс смеси иэ цилиндра 2 на частичных нагрузках не имеет столь существенного значения, так как питание цилиндра 2 осуцествляют смесью, объединяемой по мере снижения нагрузки на двигатель.Таким образом, предлагаемое изменение фаз выпуска цилиндров позволяет снизить токсичность отработавших газов двигателя и повысить его экономичность на частичных нагрузках. Формула изобретения Двухтактный двигатель внутреннегосгорания по авт.св, Кф 956827, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це"лью снижения токсичности отработавшихгазов двигателя и повышения его экономичности на частичных нагрузках путем изменения Фаэ выпуска цилиндров,выходные сечения выпускных каналовв цилиндрах выполнены разной высоты,причем высота выходного сечения выпускного канала второго цилиндра превышает высоту выходного сечения вы"пускного канала первого цилиндра на10-20, преимущественно на 12-18 оповорота коленчатого вала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР956827, кл Е 02 В 17/00 1979Составитель В. МорозовРедактор А. Химцук Техцец М,Костик Корректор С . ШекмаоЗаказ 1492/9 Тираж 548 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11 ОД Москва, Ж- Раушская наб., ц. 4/Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проекн-в.