Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндр с продувочными окнами, поршень, коленчатый вал, кривошипную камеру , поршневой компрессор, подводящий трубопровод, впускной 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. Прбдувочные окна в цилиндре расположены равномерно по периметру и выполнены с тангенциальным углом наклона 8-20°. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864994/06 (22) 17.07,90 (46) 30,10.92. Бюл. М 40 (71) Азовский завод кузнечно-прессовых автоматов (72) В,Б.Соколиков, А.А,Лозовик, А.С.Голущенко, В.С.Пужаев и В.Н,Серков (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 91017, кл. F 02 B 43/00, 1950, 2. Патент СНА N. 4075985. кл. F 02 В 33/04, опублик. 1978. (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 кривошипнокамерной контурной продувкой и раздельной подачей в кривошипную камеру газа и воздуха Этот двигатель содержит цилиндр с продувочным каналом v, 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„„ЯЦ„„1772373 А) (я>л F 02 В 25/00, 29/06, 33/00 трубопровод, впускной 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. Продувочные окна в цилиндре расположены равномерно по периметру и выполнены с тангенциальным углом наклона 8-200. 3 з,п.ф-лы, 3 ил, слонкай газа, а выход через запорный орган 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(11.

Недостатками 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 кинемати1772373

20

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 cMp.си. 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 заслонкой, 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 — 20О. 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 газов, Таким образом, заявленный двигатель обладает улучшенными техническими и экологическими характеристиками.

На фиг.1 показан продольный разрез двигателя в одноцилиндровом варианте; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.З— сечение Б-Б на фиг,1.

17723 (3

Двигатель состоит из цилиндра 1 с продувочными окнами 2, размещенного в опорном блоке 3, выполненного с продувочными каналами 4 и продувочным поясом 5, поршня 6, кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом 7, размещенного в кривошипной камере 8, подводящего трубопровода 9, на входе которого установлен орган приготовления топливно-воздушной смеси

10 с дроссельной заслонкой 11, а выход через запорный орган 12 соединен с кривошипной камерой 8, свечи зажигания 13, впускного воздухопровода 14 с дополнительным запорным органом 15, подведенного к верхней части продувочных каналов, а точнее к продувочному поясу 5, поршневого компрессора 16, кинематически связанного с валом двигателя, вход которого через обратный клапан 17 и посредство всасывающего канала 18 подключен к подсодящему трубопроводу 9, - выход через нагнетающий канал 19 — к вспомогательном,r запорному органу 20, установлен лому вблизи свечи зажигания, дополнительной "-а лонки 21, рас положенной в подводящем трубопроводе 9 между дроссельной засло:.ской 11 и заг ог.— ным органом 12, органа выпуска отработааших газов, выполненного а видг. г о меньшей мере одного управляемого тарельчатого клапана 22, размещеннсго а головке 23 и связанного с камерой сгорания 24.

С целью увеличения полезного хода поршня б и оптимизации процесса продувки продувочные окна 2 расположены равномерно по всему периметру цилиндра и выполнены с тангенциальным углом наклона 8...20 .

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 помощью кулачкового вала 25, размещенного в головке 23 и кинемэтически связанного цепью

26 с коленчатым валом 7.

Привод поршневого компрессора 16 осуществляется известным способом от одного из валов двигателя, например коленчатого вала 7, Дополнительная заслонка 21 предназначена для полного перекрытия потока смеси в кривошипную камеру при работе двигателя в режиме холостою хода, а привод заслонки сблокирован с дроссельной заслонкой 11.

Ка чертежах двигатель изображен в позиции. когда поршень б находится в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 16

25 п0

40 уже прошел нижнгою I«. I aóþ т-. ку и началось сжатие заряда в компрессоре. Клапаны

22 открыты, запорные органы 12 и 15 закрыты под действиел1 избыто,ного давления в кривошипной камере, вследствие чего проис>:одит продувка цилиндра -опливно-аоадушной смесью из кривошипной камерь:..

Вспомогательный запорный орган 20 также закрыт, т.к. усилие пружиньl е;це удержива е-, давление компрессора 16.

Двигатель работает следующим образом.

При рабочer.. ходе поршня б от верхней мертвой точки в подпоршневой зоне цилиндра и кривошипной камере происходит сжатие смеси, запорные органы 12 и 15 закрываются, происходиттакже сжатие воздуха, оставшегося о-. предыдуц его цикла впуска в кривошипную камеру, в продувочных каналах 4 и продувочном поясе 5.

В конце активного хода поршня б открыва отся клапаны 22 и происходит сброс отработавших газов в выпускную систему, затем поршень б открывает продувочные окна 2 и осугцествляется продувка-зарядка цилиндра сначала возду; О,1, затем без разbIa продувочного потока топливно-воздуш; ой смесью из кривошипной камеры по каналам 4, и Оодувочному поясу 5 через окна

2 гильзы цилиндра 1. .Вследствие тангенциального расположения продувочных окон? по всему периметру цилиндра продувочные струи, выходящие из и оодувочн ых окоrl, складываются в вихревое движение, в результате происходит послойное в,-. теснение отработавших газов через клапаны 22 с малым процентом смешивания топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, а в сочетании с тем, что в цилиндр при продувке сначала поступает воздух, действительно исключается прямой выброс топливо-воздушной смеси в выпускную систему.

Во время хода поршня 6 к верхней мертвой точке сначала закрываются клапаны

22, затем окна 2, после зтого открывается под действием сжимаемой в компрессоре

16 смеси вспомогательный запорный орган

20 и происходит дополнительная подача обогащенной смеси в зону свечи зажигания

13 по í" ïîðíîìó каналу 19 с одновременно происходящим сжатием смеси в цилиндре

1, Закрытие вспомогательного запорного органа 20 вследствие подхода поршня КоМпрессора 16 к верхней мертвой точке происходит гарантированно раньше, чем наибольшее опережение зажигания свечей

13. При ходе поршня компрессора 16 к нижней мертвои точке происходит всасывание компрессором обогащенной смеси через

1772373 обратный клапан 17 по всасывающему каналу 18 из трубопровода 9, Одновременно при движении поршня 6 к верхней мертвой точке происходит всасывание в кривошипную камеру 8 по двум на- 5 правлениям: по трубопроводу 9 топливно-воздушная смесь, а по воздухопроводу 14 — воздух, при этом поступающий воздух вытесняет в кривошипную камеру из продувочного пояса 5 и продувочных кана- 10 лов 4 оставшуюся от предыдущего цикла продувки смесь.

При подходе поршня 6 к верхней мертвой точке происходит воспламенение смеси от свечи 13, после чего начинается рабочий 15 (активный) ход поршня 6 от верхней мертвой точки, и цикл работы повторяется, При работе двигателя на частичных (дроссельных) режимах дроссельная за- 20 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- 30 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 подается только поршневым компрессором 16 в зону свечи зажигания, чем и обеспечива- 45 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 кривошипной камерой, впускной воздухопровод, подсоединенный через дополнительный запорный орган к верхней части продувочных 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 между дроссельной заслонкой и запорным органом, и вспомогательным запорным органа., установленным в головке вблизи свечи зажигания, всасывающий канал компрессора подключен к подводящему трубопроводу между заслонками, а нагнетающий — к вспо.13 могательному запорному органу, орган выг уска отработавших газов выполнен в виде по меньшей мере одного управляемого тарельчатого клапана, установленного в головке, а продувочные окна расположены равномерно по периметру цилиндра.

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 юшийся тем, что основной и дополнительный запорные органь, выполнены в виде мембранных клапанов.

1772373

Составитель Т. Чернокунец

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н, Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул,Гагарина 1i31

Заказ 3825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ C.ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5