Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

(76) Лаптев Валентин Дмитриевич(84) ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Сущность изобретения: двигатель работает подвухтактному циклу и содержит вращающийся циМ митет Российской Федерации патентам и товарным знакам В) ИЮ 11) 2002075 51) 5 Г 01 Е 7 02 РОХВ линдрическии золотник снабженныи двумя карманами, выполняющими функции камеры сгорания, поршень двустороннего действия с днищем, который служит для нагнетания воздуха в камеры сгорания, и охпадитель воздуха, Благодаря этому удается улучшить продувку-наполнение цилиндров и повысить удельную мощность двигателя. 6 злфлы,З ил, 2002075Изобретение относится к конструкциидвигателей внутреннего сгорания преимущественно для транспортных средств, гдепоказатели удельной мощности силовой установки имеют важное значение,Объектом рассмотрения является двухтактный двигатель с принудительным воспламенением, работающей на жидком илигазообразном топливе. Ограничительным. признаком заявленного двигателя являетслналичие золотникового механизма газораспределения с вращающимся золотникомцилиндрической формы, расположенным вголовке. Ось золотника перпендикулярнаоси цилиндра.Двигатели такого типа не получили распространения, поскольку усложнение отвведения золотника не оправдывается незначительным приростом мощности в сопоставлении с двигателем беэ движущихсячастей в головке. В то же время теоретически двухтактный двигатель может иметьвдвое большую литровую мощность, чем четы рехтактн ый.Цель изобретенил - повышение литровой мощности двухтактного двигателя,Отличие предлагаемого двигателя состоит в конструктивном обеспечении вь 1 сокой степени сжатия в кривошинной камере,транспортировке сжатого заряда через промежуточный охладитель в замкнутый объем,образованный карманом золотника и стенкой головки, а затем в процессе вращениязолотника передаче заряда в камеру сгорания, Для реализации высокой степени сжатия поршень. снабжен вторым днищем подругую сторону оси коленчатого вала, жестко связанным с поршнем, например, посредством стоек, а кривошипная камераобразована продолжением стенок цилиндра за ось коленчатого вала. Эти техническиерешения обусловили выбор прямоугольнойв плане формы цилиндра (и соответственнопоршня) с размещением коренных шеек коленчатого вала в противоположных стенкахцилиндра и ориентацию оси золотника перпендикулярно оси коленчатого вала. Кинематическал связь золотника с передачейосуществляется через двойной карданныйшарнир, Двигатель характеризуют такжеособая кинематическая свлзь шатуна с поршнем и наличие средств промежуточнойпродувки карманов золотника.На фиг.1-3 изсбражены соответственновид спереди, сверху и сбоку с разрезами)предлагаемого двигателя о двухцилиндровом варианте.Коленчатый вал 1 двигателя через понижающую ременную передачу 2 и зубчатуюпередачу 3 с суммарным передаточным числом 2 и через двухзвенный карданный шарнир 4 кинематически связан с вращающимся золотником 5, На цилиндрической поверхности золотника выполнены два аксиально-симметричных кармана б. Ось золотника перпендикулярна оси цилиндра и оси коленчатого вала. Впускной канал 7 расположен оппозитно по отношению к цилиндру, выпускной канал 8,9 выполнен смежно 10 по отношению к цилиндру, огибает.золотник, а затем проходит через тело головки между золотниками,Цилиндр двигателя и соответственнопоршень 10 в плане имеют прямоугольную 15 форму, а коренные шейки коленчатого валаразмещены непосредственно в противоположных стенках цилиндра. Поршень имеет второе днище 11, расположенное по другую сторону от оси коленчатого вала и соединен ное с поршнем через стойки 12. Кинематическал связь шатуна 13 с поршнем осуществляется посредством ползуна на шатуне и криволинейной направляющей 14 на поршне, центр кривизны которой распо ложен на стороне шатунной шейки, Герметичная кривошипная камера 15 снабжена выпускным 1 б и выпускным 17 клапанами.Канал от выпускного клапана через промежуточный охладитель на фигурах не пока эан) соединяется с впускным каналом вголовке. В головке имеются два перепускных канала 18. Один из них соединяется с впускным, другой - с выпускным каналом, а оба перепускных канала обеспечивают про хождение газа через карман золотника, когда он находится между впускным и выпускным каналами. В месте 19 может быть расположена топливная форсунка.Работа двигателя. Как указывалось, эо лотник вращается в два раза медленнее коленчатого вала. На фиг.З в левом цилиндре поршень находится в нижней мертвой точке - начало такта выпуска. Карман "а" золотника соединяет полость цилиндра с выпуск ным каналом, а в карман "б" поступиласвежая сжатая охлажденная горючая смесь и начинается ее подогрев. В пространстве под вторым днищем левого поршня закончено сжатие и воздух вытеснен в промежу точньй охладитель. В правом цилиндре -начало рабочего хода. Подогретая и подожженная смесь из кармана "в" поступает в цилиндр. В кармане "г" осталось некоторое количество отработавших газов, которыеблагодаря наличию перепускных каналовзамещаются свежим воздухом. Под второе днище правого поршня поступил заряд свежего воздуха для последующего сжатия. Принятая прямоугольная в плане форма цилиндра улучшает протекание процессов2002075 51015 20 газораспределения и обеспечивает оптимальное геометрическое согласование прямоугольной формы в плане золотника с прямоугольным в плане сечением объема, огибаемого кривошипами коленчатого вала, Длинная сторона этого сечения ориентирована перпендикулярно оси коленчатого вала, такая же ориентация золотника позволяет уменьшить его диаметр при увеличении поверхности кармана и прилегающих поверхностей головки, что выгодно во всех отношениях.Введение двухзвенного карданного шарнира решает две задачи: обеспечивается поворот на 90 оси вращения для привода золотника, выбором угла между направлениями осей качания крестовин в промежуточном звене шарнира достигается определенный закон изменения угловой скорости вращения золотника в пределах полуоборота, В частностиможно ускорить процесс перезаряда при подходе поршня к верхней мертвой точке. Формула изобретения 1, ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЪ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с поршнем, кинематически связанным с шатуном, и вращающийся З 0цилиндрический золотник с приводом от.коленчатого вала, размещенный перпендикулярно к оси цилиндра в головке цилиндра, снабженной впускным и выпускнымканалами, отличающийся тем, что, с цельюповышения литровой мощности, приводзолотника включает понижающую передачу с передаточным числам, равным двум, ав корпусе золотника выполнены два аксиально симметричных кармана,2, Двигатель по п,1, отличающийся тем,. что поршень имеет второе днище по другую сторону от оси коленчатого вала, жестко связанное с поршнем, а цилиндр имеет 45продолжение за ось коленчатого вала с образованием герметичной полости под вторым днищем, снабженной впускным ивыпускным клапанами.13. Двигатель по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что кинематическая связь поршня с шатуном выполнена в виде ползуна на ша- тунеи криволинейной направляющей на Предлагаемая кинематическая связь шатуна с поршнем решает следующую задачу, При широко известной связи шатуна с поршнем через поршневой палец остаточный объем над поршнем на момент воспламенения составил бы значительную величину из-за необходимости опережения зажигания. Это привело бы к непроизводительной потере давления свежего заряда. Предлагаемое сочленение позволяет увеличить относительное время пребывания поршня вблизи верхней мертвой точки и тем самым уменьшить остаточный объем, Попутно достигается лучшее приближение процесса горения к теоретическому циклу подвода тепла при постоянном объеме, что повышает КПД двигателя,56) Орлин А,СКруглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания, Устройство и оэбота поршневых и комбинированных двигателей, М.: Машиностроение, 1990, рис.37 д,поршне, центр кривизны которой находится на стороне шатуна.4, Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндр, и соответственно поршен;: имеют в плане прямоугольную форму, а ось золотника ориентирована перпенди улярно оси коленчатого вала,5. Двигатель по п,1, отличающийся тем, что кинематическая связь золотника с передачей осуществляется через двухзвенный карданный шарнир с взаимно перпендикулярными осями входного и выходного валов.б, Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в головке имеются перепускные каналы, выполненные с обеспечением продувки кармана золотника в положении кармана между впускным и выпускным каналами.7, Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между выпускным клапаном полости под вторым днищем поршня и впускным каналом в головке включен промежуточный охладитель, а в головке имеется дополнительные каналы, соединенные с выпускным каналом, 20020752002075 Составитель В.ЛаптеТехред М. Моргентал едак орректор М.Максимиши Заказ 316 одписно к" РоспатентаЖ. Раушская наб.,Производственно Тираж НПО "Пои13035, Москва здательскии ко инат. "Патент", г. од, ул. Гагарина, 101