Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

(55 Р 02 В 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ ОБРЕТЕН ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ 1(54) ДВУХТАКТНЦЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндр с продувочными окнами,поршень, коленчатый вал, кривошипную камеру, поршневой компрессор, подводящий Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в автотракторной и мотоциклетной промышленности при производстве двухтактных двигателей внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой и искровым зажиганием.Известен двухтактный газовый двигатель внутреннего сгорания 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 зажигания, Поршень размещен в цилиндре и кинематически связан с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейся с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, Газ подводится по трубопроводу, на входе которого установлен орган дозировки с за.,Ж , 1772373 трубопровод, впускнои воздухопровод, В головке цилиндра размещены свеча зажигания, орган выпуска отработавших газов и вспомогательный запорный орган для подачи обогащенного заряда. Между дроссельной заслонкой и запорным органом размещена дополнительная заслонка для отсечения потока смеси в кривошипную камеру в режиме холостого хода, Поршень компрессора кинематически связан с коленчатым валом двигателя, Камера компрессора связана с органом приготовления смеси и камерой сгорания двигателя, Прдувочные окна в цилиндре оасположены равномерно по периметру и выполнены с тангенциальным углом наклона 8-200. 3 з,п.ф-лы, 3 ил,слонкои газа, а выход через запорный ооган 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 ЯНедостатками конструкции этого двигателя являются низкая топливная зкономичность, низкие показатели литровой мощности и высокое содержание токсичного компонента в выхлопных газа.Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной контурной продувкой и раздельной подачей в кривошипную камеру топливо-воздушной смеси и воздуха, выбранный в качестве прототипа, содержащий цилиндр с продувочными каналами и окнами, головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигания, Поршень размещен в цилиндре и кинемати 177237310 20 40 50 чески связан с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейся с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон. На входе подводящего трубопровода установлен орган приготовления 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 управляющую заслонку, связанную механическим приводом с дроссельной заслонкой топливо-воздушной смеси. Орган выпуска отработавших газов выполнен в виде выпускных окон и каналов в цилиндре 2),Ввиду близости расположения продувочных и выпускных окон и специфических особенностей процесса продувки происходит интенсивное перемешивание свежей топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, следствием чего являются прямой выброс топливо-воздушной смеси в выпускные окна, несвоевременность и неполнота сгорания. В результате у двигателя низкие показатели топливной экономичности, литровой мощности и повышенная токсичность отработавших газов, Другим недостатком этого двигателя является то, что во впускном воэдухопроводе установлена управляющая заслонка, сблоки рован ная синхронным механическим приводом с дроссельной заслонкой, что является причиной повышенной токсичности отработавших газов при работе на дроссельных режимах, особенно в режиме холостого хода.Целью изобретения является повышение экономичности и литровой мощности и снижение токсичности отработавших газов.Поставленная цель достигается тем, что двухтактныи двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными каналами и окнами, головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигания, поршень, размещенный в цилиндре и кинематически связанный с.коленчатым валом. установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейся с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, подводящий трубопровод, на входе которого установлен орган приготовления топливно-воздушной смеси с дроссельной заслоной, 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 связанным с валом двигателя и выполненным с всасывающим и нагнетающим каналами, дополнительной заслонкой, расположенной в подводящем трубопроводе между дроссельной заслонкой и запорным органом, и вспомогательным запорным органом, установленным в головке вблизи свечи зажигания, всасывающий канал компрессора подключен к подводящему трубопроводу между заслонками, а нагнетающий - к вспомогательному запорному органу, орган выпуска отработавших газов выполнен в виде по меньшей мере одного управляемого тарельчатого клапана, установленного в головке, а продувочные окна расположены равномерно по периметру цилиндра с тангенциальным углом наклона 8 - 20 О. Запорный орган и дополнительный запорный орган выполнены в виде мембранных клапанов,Возможность достижения положительного эффекта обусловлена: обеспечением дополнительной подачи обогащенного заряда в зону свечи зажигания (компрессором), при этом повышается экономичность, литровая мощность и снижается токсичность выхлопных газов на всех режимах работы двигателя; перекры тием дополнительной заслонкой потока смеси в кривошипную камеру в режиме холостого хода, что обеспечивает более высокую характеристику двигателя по экологической чистоте в этом режиме; выполнение двигателя по конструктивной схеме с кривошипно-камерной прямоточной клапанно-щелевой продувкой, т.е, устранение конструктивной близости расположения продувочных и выпускных окон тем, что выпускные окна вынесены в камеру сгорания и снабжены выпускными клапанами, а продувочные окна расположены по всему периметру цилиндра с тангенциальным углом наклона, позволило увеличить полезный обьем цилиндра, в значительной мере .ослабить отрицательное влияние колебательного процесса продувки, фазы газораспределения выполнить несимметричными,.улучшить качество продувки, устранить выброс смеси в выпускную систему, т,е. позволило повысить экономичность и литровую мощность и снизить токсичность отработавших газовТаким образом, заявленный двигательобладает улучшенными техническими и экологическими характеристиками.На фиг.1 показан продольный разрездвигателя в одноцилиндровом варианте; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; нэ фиг.З - сечение Б-Б на фиг,1.Двигатель состоит из цилиндра 1 с продувочными окнами 2, размещенного в опорном блоке 3, выполненного с продувочнымиканалами 4 и продувочным поясом 5, поршня 6, кривошипно-шатунного механизма сколенчатым валом 7, размещенного в кривошипной камере 8, подводящего трубопровода 9, на входе которого установлен органприготовления топливно-воздушной смеси10 с дроссельной заслонкой 11, а выход через запорный орган 12 соединен с кривашипной камерой 8, свечи зажигания 13,впускного воздухоправода 14 с дополнительным запорным органом 15, подведенного к верхней части прадувочных каналов,э точнее к продувочному поясу 5, поршневого компрессора 16, кинематически связанного с валом двигателя, вход которого черезобратный клапан 17 и посредство всасывающего канала 18 подключен к подсодящемутрубопроводу 9, а выход через нагнетающийканал 19 - к вспомогательному запорномуоргану 20, установленному вблизи свечи зажигания, дополнительной зэ ланки 21, рас положенной в подводящем трубопроводе 9между дроссельной засло:.;кой 11 и заг аг; -ным органом 12, органа выпуска атработазших газов, выполненного в влде г.а меньшеймере одного управляемого тарельчатогаклапана 22, размещеннсго а головке 23 исвязанного с камерой сгорания 24.С целью увеличения полезного ходапоршня 6 и оптимизации процесса продувки продувочные окна 2 расположены равномерно по всему периметру цилиндра ивыполнены с тангенциальным углам наклона 820.Опорный блок 3 в нижней части соединяется 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 осуществляется известным способом, например с помощьюкулачкового вала 25, размещенного в головке 23 и кинемэтически связанного цепью26 с коленчатым валом 7.Привод поршневого компрессора 16осуществляется известным способом от одного из валов двигателя, например коленчатого вала 7,Дополнительная заслонка 21 предназначена для полного перекрытия патака смеси в кривошипную камеру при работедвигателя в режиме холостого хода, а привод заслонки сблокираван с дроссельнойзаслонкой 11.Ка чертежах двигатель изображен в позиции, когда поршень 6 находится в нижнеймертвой точке, а поршень компрессора 16 5 10 20 25 ф 0 35 40 уже прошел нижнгою ме,; лую т-.цку и началось сжатие заряда в компрессоре. Клапаны 22 открыты, запорные органы 12 и 15 закрыты пад действием избыточного давления в кривашипной камере, вследствие чага происходит продувка цилиндра топливно-воздушной смесью из кривашипнай камеры. Вспомогательный запарный орган 20 также закрыт, т.к. усилие пружины е;це удерживает давление компрессора 16.Двигатель работает следующим образом.При рабочем ходе поршня 6 от верхней мертвой точки в подпаршневай зоне цилиндра и кривашипнай камере происходит сжатие смеси, запарные органы 12 и 15 закрываются, происходиттакже сжатие воздуха, оставшегося ат предыдуи 1 его цикла впуска в кривашипную камеру, в продувочных каналах 4 и продувочном поясе 5.В конце активнога хода поршня 6 открываотся клапаны 22 и происходит сброс отработавших газов в выпускную систему, затем поршень 6 открывает продувочные окна 2 и осуществляется продувка-зарядка цилиндра сначала воздуха, , затем без разрыва продувочного патака топливно-воздушной смесью из кривашипнай камеры па каналам 4, продувочному поясу 5 через окна 2 гильзы цилиндра 1, Вследствие та генциального расположения продувочных окан па всему периметру цилиндра продувачные струи, выходящие из поадувочных окон, складываются в вихревое движение, в результате происходит послойное вь теснение отработавших газов через клапаны 22 с малым процентам смешивания топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, а в сочетании с тем, чта в цилиндр при продувке сначала поступает воздух, действительно исключается прямой выброс топливо-воздушной смеси в выпускную систему. Ва время хода поршня 6 к верхней мертвой точке сначала закрываются клапаны 22, затем окна 2, после зтого открывается пад действием сжимаемой в компрессоре 16 смеси вспомогательный запорный орган 20 и происходит дополнительная подача обогащенной смеси в зону свечи зажигания 13 по напорному каналу 19 с одновременно происходящим сжатием смеси в цилиндре 1, Закрытие вспомогательного запорного органа 20 вследствие подхода поршня компрессора 16 к верхней мертвой точке прписходит гарантированно раньше, чем наибольшее опережение зажигания свечей 13, При ходе поршня компрессора 16 к нижней мертвои точке происходит всасывание компрессором обогащенной смеси черезобратный клапан 17 па всасывающему каналу 18 из трубопровода 9,Одновременно при движении поршня 6к верхней мертвой точке происходит всасывание в кривошипную камеру 8 по двум направлениям: по трубопроводу 9топливно-воздушная смесь, а по воздухопроводу 14 - воздух, при этом поступающийвоздух вытесняет в кривошипную камеру изпродувочного пояса 5 и продувочных каналов 4 оставшуюся от предыдущего циклапродувки смесь.При подходе поршня 6 к верхней мертвой точке происходит воспламенение смесиот свечи 13, после чего начинается рабочий 15активный) ход поршня 6 от верхней мертвойточки, и цикл работы повторяется,При работе двигателя на частичных (дроссельных) режимах дроссельная за слонка 11 прикрывается, но это, в отличие от прототипа, не приводит к существенному снижению наполнения кривошипной камеры, т.к. во впускном воздухопроводе 14 дроссельная заслонка отсутствует, таким 25 образом, чем больше прикрывается дроссельная заслонка 11 потоком смеси, тем больше в кривошипную камеру поступает чистого воздуха по воздухопроводу 14, что позволяет на всех режимах работы двигате ля осуществлять качеСтвенную продувку цилиндра,При работе двигателя в режиме холостого хода дроссельная заслонка 11 прикрывается до регулировочного упора, 35 обеспечивая проход лишь для работы на холостом ходу, а дополнительная заслонка 21 отсекает полностью поток смеси в кривошипную камеру, таким образом, в этом режиме в кривошипную камеру поступает 40 только воздух и продувка цилиндра осуществляется только воздухом, а необходимое количество топливно-воздушной смеси по. дается только поршневым компрессором 16 в зону свечи зажигания, чем и обеспечива ется низкая токсичность отработавших газов при работе в режиме холостого хода. Формула изобретения 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными каналами и окнами, головку цилиндра с установленной в ней свечой зажигания, поршень, размещенный в цилиндре и кинематически связанный с коленчатым валом, установленным в кривошипной камере, периодически сообщающейся с цилиндром при помощи продувочных каналов и окон, подводящил трубопровод, на входе которого установлен орган приготовления топливо-воздушной смеси с дроссельной заслонкой, а выход через запорный орган соединен с кривашипной камерой, впускной ваздухопровод, подсоединенный через дополнительный запорный орган к верхней части прадувочных каналов, и орган выпуска отработавших газов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения экономичности и литровой мощности и снижения токсичности отработавших газов, он снабжен поршневым компрессором, кинематически связанным с валом и выполненным с всасывающим и нагнетающим каналами, дополнительной заслонкой, расположенной в подводящем трубопроводе междудроссельнай заслонкой и запорным органом, и вспомогательным запорным органом, установленным в головке вблизи свечи зажигания, всасывающий канал компрессора подключен к подводящему трубопроводу между заслонками, а нагнетающий - к вспо,13магательнаму запорному органу, орган выг 1 уска отработавших газов выполнен в виде по меньшей мере одного управляемого тарельчатого клапана, установленного в головке, апрадувочные окна расположены равномерно по периметру цилиндоа.2, Двигатель по п.1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что продувочные окна выполнены тангенциальными с углом наклона 8 - 20.3. Двигатель по пп 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что основной и дополнительный запорные органы выполнены в виде мембранных клапанов,1772373 кто роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина 10 акаэ 3825 ВНИИПИ Го Составитель Т, ЧернокунецТехред М.Моргентал Корректор Н, Гунько Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5