Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Иллюстрации
Реферат
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем порщнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке впускной канал с клапаном, подключенный к впускному трубопроводу, и, размецхенный встречно относительно впускного трубопровода, выпускной трубопровод, сообщенный с выпускным окном цилиндра, отличающийся тем, что, с целью улучщения смесеобразования, впускной канал выполнен в виде кольцевой камеры, сообщенной с цилиндром при помощи неренускных каналов, равноудаленных от вертикальной оси цилиндра и наклоненных к ней, клапан выполнен лепесткового типа, а впускной и выпускной трубопроводы расположены по одну сторону от поперечной оси 11илиндра.(О(Л^со 00 Oi СП
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1079865
3(51) F 02 В 25/04; Е 02 B 75,34
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/
4 /
1 с
К ABTQPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. f
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3526813/25-06 (22) 21.12.82 (46) 15.03.84. Бюл. Л /О (72) Ю. В. Макаров (71) Московский ордена Ленина и ордена
Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.43-44 (088.8) (56) l. Патент США _#_o 2425157, кл. 123 — 65, опублик. 1947. (54) (57) ДВУХТАКТНЫИ ДВИГАТЕЛЬ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке впускной канал с клапаном, подключенный к впускному трубопроводм, и, размегценный встречно относительно впускного трубопровода, выпускной трубопровод, сообщенный с выпускным окном цилиндра, отличающийся тем, что, с целью улучшения смесеобразования, впускной канал выполнен в виде кольцевой камеры, сообщенной с цилиндром при помощи перепускных каналов, равноудаленных от вертикальной оси цилиндра и наклоненных к ней, клапан выполнен лепесткового типа, а впускной и выпускной трубопроводы расположены по одну сторону от поперечной оси цилиндра.
1079865
Изобретение относится к машиностроению, в частности к ДВС, и может быть использовано в,двухтактных авиамодельных и мотоциклетных двигателях.
Известен двухтактный ДВС, c,>,lepmaпсий цилиндр с размещенным в неii поршнем, головку цилиндра, снабженнук> свечой зяжигания, рас1ц>ложенный в головке впускIIo>l канал с K;13ndHolvI, подключенный к впускному трубопроводу, и размещенный встречно относительно впускного трубопровода вы- !!! пускной трубопровод, сооощенный с выпускным окном цилиндра !1).
Недостатком известного двигателя является низкое качество смесеобразования, что связано с отсутствием прямого согласо15 вания работы впускной и выпускной систем дви гателя.
Целью изобретения является улучшение смесеобразования.
Цель достигается тем, что в двухтактном
;Iâèãàòåëå внутреннего сгорания, содержапсем цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке впускной канал с клапаном, подключенный к впускному трубопроводу, и, размещенный встречно относительно впускного трубопровода, выпускной трубопровод, сооощенный с выпускным окном цилиндра, впускной капал выполнен в виде кольцевой камеры, соос>щепной с цилиндром при помощи перепускных каналов, равноудаленных от вертикальной оси цилиндра и наклоненных к ней, клапан выполнен лепесткового типа, а впускной и выпускной трубопроводы располо>кены по одну сторону от поперечной оси цилиндра.
На фиг. 1 показан предлагаемый двухтактный двигатель; на фиг. 2 — схема дви>кения горючей смеси в цилиндре; на фиг. 3— клапан лепесткового типа, установленный в головке цилиндра; на фиг. 4 — винт крепления клапана; на фиг. 5 -- фиксирующая шайба; на фиг. 6 — процесс выпуска отработавших газов из цилиндра; на фиг. 7 начало процесса всасывапия горючей смеси; на фиг. 8 — конец процесса всасывания горючей смеси; на фиг. 9 — сжатие горючей смеси в цилиндре; на фиг. 10 пример компоновки двухтактного ДВС.
Двухтактный ДВС содержит цилиндр ! с размещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра, снабженнук> свечой зажигания 4. В головке 3 цилиндра расположен впускной канал, выполненный в виде кольцевой камеры 5, сообщенной с цилиндром 1 при помощи перепускных каналов 6, равноудаленных от вертикальной оси 7 цилиндра и наклоненных к ней. Перепускные каналы 6, кроме того, смещены по своей длине в направлении движения горючей смеси. Кольцевая камера 5 подключена к впускному трубопроводу 8, установленному по касательной к кольцевой камере 5.
Впускной канал управляется каналом 9, выполненным лепесткового типа из упругой термостойкой стали, толщиной 0,05—
0.25 мм или из углеродистой стали. Клапан
9 имеет фиксатор 10 для его точной установки. Для ограничения отклонения лепестков 11 установлена ограничительная шайба
12, диаметр которой составляет 0,6- 0,75 от наружного диаметра клапана. Клапан 9 и ограничительная шайба 12 закреплены в центре головки 3 с помощью фасонного винта 13. Ограничительная шайба 12 прижимается к головке цилиндра буртом 14 фасонного винта и прочно удерживает клапан в фиксированном положении.
После затяжки винта он фиксируется шайбой 15 с гребешками 16, которые вхоlBT в шлицы 17 фасонного винта 13 и шлица !8 головки 3. В фасонный винт 13 вворачивается свеча 4 зажигания с уплотнительной шайбой 19.
К выпускному окну 20 цилиндра подключен выпускной трубопровод 21, расположенный встре.но с впускным трубопроводом 8 и по одну с ним сторону от поперечной оси 22 цилиндра. Причем выпускной трубопровод установлен по касательной к цилиндру 1. Выпускной трубопровод 2! снабжен конической частью 23 и удлиненной выпускной трубой 24. У основания высота конической части (высота выпускного окна
20) не превышает половины хода поршня, а длина конической части составляет 1 1,5 диаметра выхлопной трубы 24. Причем диаметр последней равен 0,4 — 0,5 диаметра цилиндра двигателя, а ее длина 5 — -6,5 диаметра цилиндра двигателя.
На коленчатый вал 25 двигателя, при применении его в качестве авиамодельного, устанавливается воздушный винт 26, обеспечивающий воздушное охлаждение двигаТОЛЯ.
Двухтактный ДВС работает следх ю1цим образом.
При вращении коленчатого вала 25 на свечу зажигания 4 подается высокое напряжение, обеспечивающее искровой разряд, воспламеняющий горючую смесь в цилиндре 1. При воспламенении смеси резко повышается давление (до 40 атм) и лепестковый клапан плотно закрывает перепускные каналы 6. Поршень 2 при расширении продуктов сгорания совершает механическую работу, которая определяется средним индикаторным давлением (10 в 12 атм).
В момент начала фазы выпуска (фиг. 6) поршень 2 открывает выпускное окно. Отработавшие газы вылетают в коническую часть 23 выпускного трубопровода 21 и образуют газовый «поршень», который изза конической части выпускного трубопровода имеет четкие границы, фронт, дли!
079865 тельность и хвост. Газовый «поршень» (или акустический импульс распространяется Ilo цилиндрической асти выпускной трубы и за своим хвостом создает разряжение (фиг. 7) . Разряжение, распространяясь в противоположную сторону, вызывает падение давления в цилиндре 1. Лепестки 1! клапана 9 открываются и горючая смесь поступает в цилиндр. При этом поток смеси закручивается и, устремляясь по перепускным каналам 6, создает в цилиндре вихре- !О вой поток, так как каналы направлены к центру рабочего объема цилиндра и закручены.
Вихревое движение обеспечивает лучшее наполнение цилиндра и перемешивания рабочей смеси. В этот момент, когда рабочая смесь начинает переполнять цилиндр и выходить в выпускное окно 20, газовый «поршень» проходит почти всю длину выпускной трубы и вслед за разряжением формирует фронт второго газового
«поршня» (акустического импульса) по закону распространения акустической волны.
Этот импульс, сформировавшись, резко повышает давление у выпускного окна 20 и подпирает свежую горючую смесь (фиг. 8).
Встречный поток горючей смеси, заталкиваемый назад в выпускное окно 20, повышенным давлением газового поршня, закручивается в цилиндре в результате тангенциальному расположению выпускного трубопровода 21 по отношению к цилиндру 1 двигателя.
Этот поток горючей смеси, вращаясь встречно к основному, обеспечивает лучшее смесеобразование и наполнение цилиндра двигателя.
В этот момент поршень 2 подннмается, закрывает выпускное окно 20 и обесllc ÷èвает сжатие смеси (фиг. 9). Лепестковый клапан закрывается. Вблизи верхней мертвой точки поршня подается искра и вновь наступ ает ра боч и и ход.
Перед открытием выпускного окна 20 второй газовый «поршень», проходя по выпускному трубопроводу, обеспечивает зону разряжения перед окном 20, что способствует развитию процесса выпуска (выпуск происходит в зону разряжения) . Затем вновь создается газовый поршень и т, д., процесс повторяется.
Таким образом, в двухтактном \Bllãàòåëo ооеспечено согласование всасывающей и выпускной системы, что позволяет улучшигь смесеобразование и обеспечивает прирост могцности 15 20Чр. Путь газового потока в предлагаемом дви гателс проходит практически по прямой линии, что снижает гидродинамические потери на продувку.
Показанный на фиг. 1О авиамодельный двигатель имеет прямой газодинамический тракт и позволяет, кроме того, получить на выходе реактивную тягу бл а го.варя знач ительной массе газов и скорости их истечения. Так при рабочем объеме цилиндра !
00 см реактивная тяга будет составлять около 1,5 кг. У 3Tol о двнгатеая l o, loBlid линдра и днище поршня выпол Hhl;,. я ориентации рабочего объема цилиндра вдоль газодинамического тракта с целью уменьшения газодинамических потерь.
1079865
+UP /О
Редактор М. Товтин
Заказ 1292/35
Составитель А. Байков
Техред И. Ыерес Корректор И. Муска
Тираж 524 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4