Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Реферат

 

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении в качестве поршневого ДВС. Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндры, расположенные кольцом вокруг общего, среднего, приводного вала. Каждый цилиндр содержит два поршня, установленных с возможностью перемещения навстречу друг другу и друг от друга, и общую рабочую камеру для каждой пары поршней. Каждый поршень снабжен своим шатуном, который установлен с возможностью продольного перемещения, свободный внешний конец которого оперт посредством опорного ролика на свое кулачковое направляющее устройство, имеющее криволинейную, т. е. "синусоидальную" криволинейную форму, расположенное на каждом из противоположных концов цилиндра и управляющее перемещениями поршня по отношению к взаимодействующему с ним цилиндру. По меньшей мере одно из кулачковых направляющих устройств в каждом цилиндре установлено с возможностью продольного перемещения в цилиндре. Изобретение обеспечивает регулирование степени сжатия. 5 з. п. ф-лы, 18 ил. , 2 табл.

Настоящее изобретение относится к конструкции двигателя внутреннего сгорания, содержащего цилиндры, расположенные кольцом вокруг общего, центрального, приводного вала, причем оси цилиндров проходят параллельно приводному валу, а каждый цилиндр содержит два противоположных поршня, установленных с возможностью перемещения навстречу друг другу и друг от друга, и общую для каждой пары поршней и расположенную между ними рабочую камеру, при этом каждый поршень оснащен шатуном, который установлен с возможностью продольного перемещения и свободный внешний конец которого выполнен с опорой посредством опорного ролика на свое кулачковое направляющее устройство, имеющее криволинейную форму или точнее "синусоидальную" криволинейную форму, расположенное на каждом из противоположных концов цилиндра и управляющее перемещениями поршня по отношению к взаимодействующему с ним цилиндру.

Из патентного документа США N 5031581 (1989 г. ) известно решение, соответствующее конструкции, указанной во введении. Более конкретно, в нем предложен четырехтактный двигатель сгорания, имеющий два раздельных кулачковых направляющих устройства. Каждое кулачковое направляющее устройство в соответствии с принципом "синусоидальной" поверхности, который сам по себе известен, взаимодействует со своим соответствующим комплектом поршней и со своим соответствующим комплектом опорных роликов.

В патентном документе Великобритании N 2019487 раскрыт четырехцилиндровый двухтактный двигатель. Воспламенение в нем происходит одновременно в двух цилиндрах из четырех, т. е. попарно в разных цилиндрах. В патентном описании указано, что контур кулачка может быть выполнен так, что вследствие расширения продукта сгорания поршни могут перемещаться наиболее благоприятным образом. В предложенной конструкции для выпуска или продувки выхлопа перед вводом нового топлива в цилиндр применен необходимый ровный или стабильный контур. На прилагаемых к указанному описанию патента чертежах изображено, что каждая из двух взаимно противоположных кулачковых канавок имеет более или менее прямолинейный участок контура кулачка, образующий участки "синусоидальной" кривой в точках взаимного поворота, лежащих непосредственно друг против друга. Более конкретно, прямолинейный контур кулачка изображен только в одной из двух последовательных точек поворота "синусоидальной" кривой, образующих участки "синусоидальной" кривой, а именно там, где соответствующие поршни занимают один следом за другим наиболее удаленные, внешние положения, при этом выпускное и продувочное окна максимально открыты.

Настоящее изобретение, которое относится в основном к двухтактным двигателям, но может быть также применено и к четырехтактным двигателям, берет свое начало как усовершенствование конструкции поршня и цилиндра, предложенной в указанном выше патентном документе США N 5031581.

В патентном документе Франции A - 2732722 описан приводной вал, состоящий из двух частей. Каждая такая часть снабжена дисковидным кулачковым направляющим устройством, расположенным в наклонной плоскости по отношению к оси приводного вала для перемещения одного соответствующего поршня из каждой пары расположенных напротив друг друга поршней по математической синусоиде. В указанном патентном документе предложено осуществлять управление степенью сжатия посредством продольного регулирования относительного расстояния между частями приводного вала и соответственно относительного расстояния между каждой парой расположенных напротив друг друга поршней. Такое продольное регулирование предусмотрено посредством продольного перемещения одной части приводного вала по отношению к другой части приводного вала, т. е. одна часть приводного вала имеет возможность продольного перемещения, а другая его часть продольно неподвижна.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности регулирования степени сжатия в цилиндрах двигателя наподобие того, как предложено в патентном документе Франции N A-2732722, но с дополнительными преимуществами. Особый интерес представляет создание конструкции, работа которой управляема, точна и надежна при конструктивно простом и надежном устройстве приводного вала.

Дополнительной целью настоящего изобретения является применение кулачкового направляющего устройства, имеющего "синусоидальную" форму, взамен предложенного в патентном документе Франции A- 2732722 дисковидного кулачкового направляющего устройства. Благодаря применению "синусоидального" кулачкового направляющего устройства обеспечивается возможность направления взаимодействующих с ним поршней более предпочтительным способом с улучшением общей производительности двигателя. Более конкретно, "синусоидальное" кулачковое направляющее устройство обеспечивает возможность введения различных местных вариаций в каждый такт двигателя для того, чтобы улучшить общую производительность двигателя. Тем не менее, наиболее важным является то, что кулачковое направляющее устройство и его соединение с приводным валом имеют благоприятную конструкцию и достаточно надежны в эксплуатации.

Предложенное усовершенствование характеризуется тем, что по меньшей мере одно из кулачковых устройств установлено с возможностью продольного перемещения по отношению к приводному валу, выполненному за одно целое, и снабжено гидравлическим устройством для отдельного регулирования продольного положения указанного "по меньшей мере одного" кулачкового направляющего устройства, включая регулирования относительного промежутка между поршнями, гидравлическое устройство содержит кольцевую нагнетательную масляную камеру и имитатор поршня, разделяющий камеру на два отсека, каждый из которых сообщается с соответствующим одним из двух нагнетательных масляных контуров.

Посредством регулирования положения только одного кулачкового направляющего устройства достигается получение особенно простой регулирующей конструкции; могут быть также достигнуты и другие существенные преимущества, касающиеся общей работы двигателя, как описано ниже.

В отличие от варианта выполнения, в котором происходит регулирование положения только одного кулачкового направляющего устройства, существует также возможность регулирования положения двух кулачковых направляющих устройств, выполняемого одновременно или по отдельности в зависимости от необходимости дополнительного регулирования перемещений поршней в каждой паре.

В соответствии с настоящим изобретением существует возможность регулирования степени сжатия в находящейся между двумя поршнями рабочей камере цилиндра или каждого цилиндра двигателя достаточно простым и надежным способом посредством указанного гидравлического устройства.

Благодаря тому что кулачковое направляющее устройство является общим для одного поршня каждого цилиндра и всех цилиндров, возможно эффективное и точно управляемое соответствующее регулирование положения этого одного поршня каждого из цилиндров по отношению к взаимодействующему с ним цилиндру посредством одного и того же кулачкового управляющего устройства, управляемого маслом под давлением. Это означает, что положение указанного одного из направляющих средств и соответственно положение соответствующего поршня каждой пары поршней может быть отрегулировано управляемым и надежным способом посредством весьма несложного гидравлического устройства, т. е. с использованием масла под давлением.

В соответствии с настоящим изобретением при необходимости существует возможность регулирования рабочего объема между поршнями цилиндров, т. е. его изменения во время работы двигателя, в особенности при холодном пуске двигателя, и его возврата в нормальное состояние после прогрева работающего двигателя.

Благоприятное конструктивное решение, предложенное настоящим изобретением, по существу заключается в том, что применен приводной вал, выполненный за одно целое, каждое кулачковое направляющее устройство имеет возможность вращения вместе с приводным валом, а по меньшей мере одно кулачковое приводное устройство имеет возможность продольного перемещения вдоль приводного вала. Это означает, что кулачковые направляющие устройства и приводной вал могут быть выполнены в виде достаточно компактной, имеющей небольшие размеры конструкции.

Другое благоприятное конструктивное решение, предложенное настоящим изобретением, заключается в том, что нагнетательная масляная камера заключена в кольцевой промежуток между приводным валом и кулачковым направляющим устройством, а имитатор поршня выступает в эту камеру из своего кулачкового направляющего устройства радиально внутрь.

Также является благоприятным то, что через имитатор поршня параллельно оси приводного вала проходит комплект направляющих пальцев, который обеспечивает возможность некоторого продольного перемещения имитатора поршня по отношению к приводному валу, причем направляющие пальцы присоединены своими соответствующими противоположными концами к приводному валу и несущему элементу, прикрепленному к этому валу.

Особый интерес представляет предложенная изобретением возможность изменения степени сжатия при пуске двигателя, т. е. при холодном пуске. Кроме того, существует возможность изменения степени сжатия во время работы двигателя для того, чтобы получить таким образом наиболее предпочтительную степень сжатия, которая возможна при нормальной работе. Таким образом, возможность изменения степени сжатия во время работы двигателя может представлять интерес по разным причинам.

В соответствии с настоящим изобретением один поршень цилиндра, имеющий возможность изменения своего положения во взаимодействующем с ним цилиндре, предпочтительно является поршнем, который управляет открытием и закрытием выпускных окон цилиндра.

На практике указанный один поршень каждого цилиндра управляет открытием и закрытием по меньшей мере одного выпускного окна цилиндра, а другой поршень каждого цилиндра управляет открытием и закрытием по меньшей мере одного продувочного окна.

Соответственно наряду с регулированием степени сжатия между поршнями обеспечена возможность регулирования последовательности открытия и закрытия взаимодействующих выпускных окон.

Кроме того, могут быть заданы требуемые проходные сечения выпускных окон, а момент открытия и закрытия выпускных окон может быть смещен по отношению к нормальной работе.

Кроме того, в соответствии с предложенным изобретением посредством соответствующих отдельных кулачковых направляющих устройств может быть достигнуто благоприятное раздельное управление выпускными окнами посредством одной группы поршней и раздельное благоприятное управление продувочными окнами посредством другой группы поршней.

Другие особенности настоящего изобретения будут очевидны из следующего ниже описания с привлечением прилагаемых чертежей, на которых изображены некоторые варианты выполнения и на которых: фиг. 1 изображает вертикальный разрез предложенного двигателя; фиг. 1a и 1b изображают на соответствующем фрагменте фиг. 1 основные части двигателя, причем на фиг. 1a поршни двигателя находятся в положении, при котором промежуток между ними максимален, а на фиг. 1b поршни двигателя находятся в положении, при котором промежуток между ними минимален; фиг. 2 схематично изображает первое поперечное сечение одного конца цилиндра двигателя, на котором показан продувочный воздушный впуск; фиг. 3 схематично изображает второе поперечное сечение другого конца цилиндра двигателя, на котором показан выхлопной выпуск; фиг. 4a схематично изображает третье поперечное сечение средней части цилиндра двигателя, в которой происходит подача и воспламенение топлива; фиг. 4b изображает поперечное сечение, соответствующее фиг. 4a, средней части цилиндра во втором варианте выполнения; фиг. 5a изображает продольный разрез фрагмента двигателя, изображенного на фиг. 1b; фиг. 5b изображает продольный разрез кулачкового направляющего устройства с находящимся с ним в связи приводным валом и фрагментом двигателя, изображенного на фиг. 1b; фиг. 5c изображает вид сбоку направляющей обоймы; фиг. 5d и 5e изображают виды соответственно сверху и снизу направляющей обоймы, изображенной на фиг. 5c; фиг 5f изображает вид сбоку шатуна; фиг. 5g изображает вид сверху шатуна, показанного на фиг. 5f; фиг. 5h изображает вертикальный разрез предложенного поршня; фиг. 6-8 схематично изображают развернутую на плоскости общую схему перемещения первых поршней каждой пары, взаимодействующих с каждым цилиндром, которая применена в трехцилиндровом двигателе и изображена при различных угловых положениях поршней по отношению к вращательному движению приводного вала; фиг. 6a схематично иллюстрирует принцип передачи движущих сил между роликом шатуна и взаимодействующим с ним наклонным участком "синусоидальной" поверхности; фиг. 9 схематично изображает развернутую на плоскости более подробную схему перемещения двух поршней каждого цилиндра пятицилиндрового двигателя, занимающих различное угловое положение по отношению к вращательному движению приводного вала; фиг. 10 изображает то же, что изображено на фиг. 9, при этом поршни находятся в следующем рабочем положении по отношению к взаимодействующим с ними цилиндрам; фиг. 11 схематично изображает фрагмент центрального участка "синусоидальной" поверхности для двух взаимодействующих поршней каждого цилиндра; фиг. 12 подробно изображает криволинейный контур "синусоидальной" поверхности для первого поршня в каждом цилиндре; фиг. 13 подробно изображает соответствующий криволинейный контур "синусоидальной" поверхности для второго поршня в каждом цилиндре; фиг. 14 изображает криволинейные контуры, изображенные на фиг. 12 и 13, наложенные друг на друга для сравнения; фиг. 15 изображает в продольном сечении альтернативную конструкцию кулачкового направляющего устройства с взаимодействующими с ним нажимными шарами, расположенными на внешнем конце шатуна; фиг. 16 изображает в сечении в направлении радиально наружу от кулачкового направляющего устройства альтернативное решение, изображенное на фиг. 15; фиг. 17 и 18 изображают соответственно вид сверху и горизонтальный разрез устройства, направляющего головную часть шатуна по двум параллельным управляющим стержням.

В связи с фиг. 1 в настоящем описании рассмотрен двухтактный двигатель 10 внутреннего сгорания. В особенности описан двигатель 10, приспособленный для работы в соответствии с так называемым принципом "синусоидальных" поверхностей. На фиг. 1 схематично изображен в поперечном разрезе предложенный двигатель 10.

На фиг. 1 изображен предложенный изобретением двигатель 10 внутреннего сгорания, схематично показанный в разрезе. В качестве варианта выполнения изображен двухтактный двигатель 10, но, как указано выше, настоящее решение может быть также применено и к четырехтактному двигателю, однако такой вариант выполнения не приведен в настоящем описании.

В соответствии с настоящим изобретением специально предложено решение для изменения степени сжатия двигателя во время его работы. Однако изменение степени сжатия может также оказывать влияние на остальные рабочие параметры двигателя, что очевидно из приведенного ниже описания. Нижеследующее описание относится к различным аспектам изобретения, имеющим прямое или косвенное значение для различных функций двигателя, и вытекающим из этого результатам.

Кроме того, целью предложенного изобретения является благоприятное управление открытием и закрытием выпускных окон 25 и продувочных окон 24, как описано ниже.

Кроме того, целью изобретения является также сгорание в специально созданной камере сгорания К1, как более подробно описано ниже.

В варианте выполнения, изображенном на фиг. 1, имеется короткий приводной вал 11, проходящий центрально в осевом направлении через двигатель 10.

Вал 11 снабжен первой головной частью 12a, выступающей радиально наружу и образующей первое кулачковое направляющее устройство. Кроме того, вал 11 снабжен равнозначной второй головной частью 12b, выступающей радиально наружу и образующей второе кулачковое направляющее устройство.

Головные части/кулачковые направляющие устройства 12a, 12b в изображенном варианте выполнения представлены по отдельности и каждая/каждое из них по отдельности присоединена/присоединено к валу 11 собственными крепежными средствами.

Кулачковое направляющее устройство 12a охватывает вал 11 на одном его конце 11а, образует концевую опору на торцевую поверхность 11b вала 11 посредством крепежного фланца 12a' и неподвижно прикреплено к валу 11 крепежными винтами 12a".

Кулачковое направляющее устройство 12b охватывает утолщенную часть 11 с вала 11 на его противоположной концевой части 11d. Устройство 12b в отличие от устройства 12a не прикреплено непосредственно к валу 11, а расположено с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль вала 11, в особенности с учетом обеспечения возможности регулирования степени сжатия в цилиндрах 21 двигателя 10 (на фиг. 1 изображен только один из нескольких цилиндров).

Концевая часть 11d вала 11 (см. фиг. 1 и 5) образует смещенную в радиальном направлении втулочную часть, к которой прикреплен чашевидный несущий элемент 13. Элемент 13 снабжен крепежным фланцем 13', который крепежными винтами 13" прикреплен к концевой части 11d вала 11. Между верхней торцевой поверхностью 13a несущего элемента 13 и расположенной напротив поверхностью 11e буртика вала 11 заключена масляная камера 13b сжатия. В камере 13b помещен с возможностью скольжения поршнеобразующий имитатор 12b' сжатия, выполненный в виде направляющего выступа и выступающий с внутренней стороны кулачкового направляющего устройства радиально внутрь в камеру 13b со скользящим упором во внешнюю поверхность концевой части 11d.

Для предотвращения взаимного вращения устройства 12b, элемента 13 и вала 11 сквозь имитатор 12b' проходит комплект направляющих пальцев 12', которые закреплены в своих соответствующих отверстиях на торцевой поверхности 13a несущего элемента 13 и в поверхности 11e вала 11.

В камеру 13b по поперечным каналам 11f и 11g, проходящим через концевую часть 11d вала 11, подводится и отводится масло под давлением.

Средства 14 направления масла, расположенные продольно внутри взаимно выровненных осевых отверстий в концевой части 11d вала 11 и в фланце 13' элемента 13, обеспечивают подвод нагнетаемого масла к каналу 11f и отвод возвратного масла по каналу 11g через отдельные направляющие каналы 14a и 14b и примыкающие кольцевые канавки 14a' и 14b' в средствах 14.

Управление подводом нагнетаемого масла к камере 13b с одной стороны имитатора 12b' устройства 12b и отводом от камеры 13b возвратного масла с другой, противоположной стороны имитатора 12b' осуществляется известным внешним управляющим устройством (это устройство и способ его подключения не показаны).

Как изображено на фиг. 1, вал 11 присоединен на противоположных концах к равнозначным втулкам 15a и 15b. Втулка 15a прикреплена крепежными винтами 15a' к устройству 12a, тогда как втулка 15b прикреплена крепежными винтами 15b' к элементу 13. Втулки 15a и 15b установлены с возможностью вращения в соответствующем одном подшипнике из двух противоположных основных опорных подшипников 16a, 16b, расположенных на противоположных концах двигателя 10 и закрепленных в соответствующих концевых крышках 17a и 17b.

Как изображено на фиг. 1, крышки 17a и 17b соответственно прикреплены к промежуточному блоку 17 двигателя крепежными винтами 17'.

Внутри двигателя 10 между крышкой 17a и блоком 17 ограничена первая камера 17c для смазочного масла, а вторая камера 17d ограничена между крышкой 17b и блоком 17. На чертеже изображен дополнительный колпак 17e, присоединенный к крышке 17b, и внешний масляный патрубок 17f между камерой 17c и колпаком 17e. На чертеже изображен также впускной фильтр 17g, присоединенный к патрубку 17h для смазочного масла, по которому камера 17d сообщается с внешним устройством для смазочного масла (не показано).

Средства 14 снабжены головной частью 14c, образующей крышку и прикрепленной к крышке 17b двигателя 10 крепежными винтами 14c'. Часть 14c образует уплотнение для камеры 17c, концом выходящей к опорному подшипнику 16b. Соответственно уплотняющая крышка 14d с взаимодействующим с ней уплотнительным кольцом 14e прикреплена концом вперед к концевой крышке 17a с внешней стороны опорного подшипника 16a.

Соответственно двигатель 10 в целом выполнен из составных частей, приводимых в движение или выполненных с возможностью вращения, а также из приводящих в движение составных частей или точнее не вращающихся составных частей. Приводимые в движение составные части включают вал 11 двигателя, несущий элемент 13 вала 11, втулки 15a, 15b вала 11 и кулачковые направляющие устройства 12a и 12b, присоединенные к валу 11. Приводные не вращающиеся составные части включают цилиндры 21 двигателя с взаимодействующими с ними поршнями 44, 45.

В соответствии с предложенным изобретением обеспечено регулирование степени сжатия двигателя путем внутреннего регулирования, или точнее регулирования, осуществляемого между составными частями, приводимыми в движение. Более конкретно, происходит осевое возвратно-поступательное смещение одного устройства 12b по отношению к валу 11 или, точнее, в пределах ограниченного промежутка перемещения в масляной камере 13a давления, которая ограничена направляющим выступом 12b' и расположенными с обеих его сторон частями этой камеры 13a.

На практике величина этого регулировочного отрезка составляет от нескольких миллиметров для небольших двигателей до нескольких сантиметров для более крупных двигателей. Однако в различных двигателях соответствующие разницы в объемах взаимодействующих рабочих камер имеют эквивалентный эффект сжатия.

В зависимости от существующей необходимости может быть предложено ступенчатое или бесступенчатое регулирование степени сжатия, например, его изменение путем постепенного управления кулачковым направляющим устройством 12b и перевода его в соответствующее положение относительно вала 11. Управление может производиться, например, автоматически по существу известными электронными устройствами, основанными на различном термочувствительном оборудовании, или другими аналогичными средствами. В другом случае возможно применение ручного управления подходящими средствами регулирования, которые не приведены в настоящем описании.

Благодаря регулированию кулачкового направляющего устройства 12b, находящегося в связи с приводимой составной частью двигателя, исключается влияние на общее управление расположением взаимодействующих поршня 44, шатуна 48, основного опорного колеса 53 и дополнительного колеса 55, а точнее исключается влияние на механическое соединение приводных и приводимых составных частей.

С другой стороны, при таком управлении устройством 12b осевое регулирование внутри приводной составной части обеспечивается таким образом, что расположение поршня 44, шатуна 48 и колес 53 и 55 может быть совокупно изменено путем изменения положения устройства 12b относительно взаимодействующего с ним цилиндра 21, практически независимо от конкретного регулирования степени сжатия.

На фиг. 1 и 1b штриховыми линиями обозначено центральное пространство 44' между днищами поршней 44, 45 при нормальной степени сжатия, когда устройство 12b занимает положение, изображенное на фиг. 1. Сплошными линиями обозначено центральное пространство 44'' между днищами поршней 44, 45, когда выступ 12b' устройства 12b переведен максимально вверх к поверхности 11e вала 11.

Двигатель 10 изображен разделенным на три неподвижные основные составные части, а именно средний элемент, образующий блок 17, и два корпусных элемента 17a, 17b, образующих крышки и расположенных на соответствующем конце двигателя 10. Элементы 17a, 17b предназначены для закрытия соответствующих устройств 12a, 12b, колес 53 и 55 и взаимодействующих с ними подшипников в соответствующих шатунах 48, 49 на соответствующем конце блока 17. В результате все приводные и приводимые составные части двигателя эффективно помещены в двигатель 10 и находятся в масляной ванне в масляных камерах 17c и 17d.

Изображенный вариант выполнения блока 17, относящийся к трехцилиндровому двигателю, выполнен соответственно с тремя цилиндрами 21, разнесенными по периферийной зоне двигателя. На фиг. 1, 1a и 1b изображен только один из трех цилиндров 21.

Три цилиндра 21, расположенные вокруг приводного вала 11 с угловым промежутком относительно друг друга, составляющим 120^o, выполнены, как это изображено на приведенном варианте выполнения, в виде отдельных вставных элементов, образующих цилиндр и вставленных в соответствующие отверстия в блоке 17.

В каждый цилиндр/цилиндрический элемент 21 вставлена цилиндрическая гильза 23 в форме втулки. В гильзе 23 выполнен, как изображено на фиг. 1a и 1b, а также на фиг. 2 и 3, кольцевой ряд продувочных окон 24 на одном ее конце и кольцевой ряд выпускных окон 25 на другом ее конце.

Аналогично в стенке 21a цилиндра 21 соответственно расположены продувочные окна 26, радиально совмещенные с продувочными окнами 24 гильзы 23, как изображено на фиг. 2, в то время как в стенке 21a цилиндра соответственно выполнены выпускные окна 27, радиально совмещенные с выпускными окнами 25 гильзы 23, как изображено на фиг. 3.

На фиг. 1 изображен кольцевой впускной канал 28 для продувочного воздуха, окружающий продувочные окна 26, а также впуск 29 для продувочного воздуха, расположенный радиально снаружи.

Как изображено на фиг. 2, каналы 28 проходят под существенным углом "u" наклона относительно радиальной плоскости A, проходящей через ось цилиндра, и специально приспособлены для принуждения перемещения продувочного воздуха внутри цилиндра 21 по вращательной траектории 38, как показано стрелкой В на фиг. 2.

На фиг. 1 также изображен кольцевой канал 30 выпуска выхлопа, окружающий выпускные окна 27, а также выпуск 31 выхлопа, отводящий выхлоп радиально наружу.

На фиг. 3 изображено эквивалентное наклонное направление выпускных окон 27 под углом "v" по отношению к радиальной плоскости A, проходящей через ось цилиндра, специально приспособленное для перевода выхлопных газов с вращательной траектории 38 внутри цилиндра 21 на аналогичную вращательную траекторию снаружи цилиндра 21, как указано стрелкой С. Выпускные окна 27 изображены расширяющимися радиально наружу для облегчения истечения потока выхлопного газа из цилиндра 21 наружу в канал 30.

В известных решениях продувочный воздух применяется для выталкивания выхлопного газа, образующегося в цилиндре на предшествующей фазе сгорания, а кроме того, для подвода свежего воздуха для последующего процесса сгорания в цилиндре. В этой связи изобретением предложено применение по существу известным способом вращающейся массы воздуха, как изображено стрелками 38 на фиг. 1a и 4, в рабочей камере К цилиндра 21 в ходе сжатия.

На фиг. 1a, 1b и 4a изображен топливный инжектор или форсунка 32, помещенная в полости 33 стенки цилиндра 21а. Инжектор/форсунка 32 имеет направленный конец 32', как изображено на фиг. 4a, выступающий через отверстие 34 в стенке 21а цилиндра. Отверстие 34 проходит через стенку 21а цилиндра под косым углом, который не обозначен на фиг. 4a, но соответствует углу "u", изображенному на фиг. 2. Конец 32' выступает далее через отверстие 35 в гильзе 23, совмещенное с отверстием 34. Как изображено на фиг. 4a, выходное отверстие 36 форсунки/инжектора 32 расположено так, что струя 37 топлива может быть направлена, как показано на фиг. 4a, под косым углом внутрь вращающейся массы воздуха в цилиндре 21, как обозначено стрелками 38, непосредственно перед свечой 39 зажигания (или, возможно, перед запальным контактом), расположенной в зоне камеры, образующей часть камеры К1 сгорания, как изображено на фиг. 1b.

На фиг. 4b изображена альтернативная конструкция решения, изображенного на фиг. 4a, в котором в дополнение к первой топливной форсунке 32 и первому запальному устройству 39 в той же дисковидной камере К1 сгорания расположены вторая топливная форсунка 32a и второе запальное устройство 39a. Обе форсунки 32 и 32a и оба устройства 39 и 39a выполнены аналогично описанию со ссылкой на фиг. 4a. Детали форсунки 32a обозначены номерами позиций с добавлением индекса "а".

В изображенном на фиг. 4b варианте выполнения форсунки 32, 32a показаны разнесенными по дуге на угол, составляющий 180^o, а запальные устройства 39, 39a также показаны разнесенными по дуге на такой же угол. На практике это взаимное разнесение может быть при необходимости изменено, то есть выполнено с другими угловыми промежутками, например, в зависимости от момента времени, в который происходит воспламенение в каждом из устройств, и т. п.

На фиг. 1 изображена также система водяного охлаждения для общего охлаждения цилиндра 21. Эта система содержит впуск охлаждающей воды (не показан), а также первый и второй кольцевой канал 41 и 42 для охлаждающей воды. Каналы 41 и 42 сообщаются посредством кольцевого ряда осевых соединительных каналов 43, как изображено на фиг. 3. Каналы 43 так проходят сквозь стенки 21a цилиндра в каждой промежуточной зоне 27a, расположенной между выпускными окнами 27, что возможно особое предохранение от перегрева этих зон 27a путем локального воздействия на них протекающей охлаждающей жидкости. Выпуск охлаждающей воды, который также не показан на фиг. 1, соединен с каналом 42 на некотором удалении от впуска охлаждающей воды способом, также не указанным в настоящем описании.

Внутри гильзы 23 имеются два поршня 44, 45, установленные с возможностью осевого перемещения навстречу друг другу и друг от друга. В непосредственной близости от соответствующего днища 44a, 45a поршня и от кромки его юбки 44b, 45b по существу известным способом расположен ряд поршневых приливов 46. Поршни 44, 45 в двухтактном двигателе выполнены с возможностью синхронного перемещения навстречу друг другу и друг от друга.

Другие детали поршней изображены на фиг. 5h. Поршень 44 изображен в виде относительно тонкостенного колпака, имеющего днище 44a и юбку 44b. В самой глубине внутреннего полого пространства поршня расположен опорный диск 44c, затем следует головной элемент 48c для соединенного с ним шатуна 48, опорное кольцо 44d и зажимное кольцо 44e.

Головной элемент 48c имеет выпуклую закругленную верхнюю поверхность 48c' и вогнутую закругленную нижнюю поверхность 48c", опорный диск 44e выполнен с аналогичной вогнутой закругленной нижней опорной поверхностью 44c', а опорное кольцо 44d имеет выпуклую закругленную опорную поверхность 44d'. Следовательно, головной элемент 48c выполнен с возможностью наклона относительно теоретической оси по отношению к поршню, управление положением которого осуществляется опорными поверхностями 44c' и 44d'. Примыкание кольца 44e к уступной части 44f внутри поршня обеспечивает возможность установки головного элемента 48c, а посредством этого и шатуна 48 в определенных пределах и вследствие этого определенной возможности поворота вокруг теоретической оси поршня 44 при работе.

Элемент 48c имеет среднюю несущую часть 48g в форме втулки, имеющей выступающие в стороны в наружном направлении буртики 48g, которые с соответствующими полостями (не показаны) внутри взаимодействующего шатуна 48 образуют стопорное соединение, как показано на фиг. 1a и 1b.

На фиг. 1a оба поршня 44, 45 изображены в своих равнозначных, внешних положениях. Это внешнее положение, при котором между поршнями 44, 45 имеется максимальное пространство, обозначено в настоящем описании в целом как мертвая точка O_a для поршня 44 и мертвая точка O_b для поршня 45.

В указанных положениях мертвых точек O_a и O_b поршень 44 открывает продувочные окна 24, а поршень 45 открывает выпускные окна 25, при этом открытие и закрытие продувочных окон 24 регулируется положениями поршня 45 во взаимодействующем с ним цилиндре 21, а открытие и закрытие выпускных окон 25 - положениями поршня 44 в этом же цилиндре 21. Это регулирование более подробно описано ниже со ссылками на фиг. 12 - 14.

Кроме того, это регулирование имеет дополнительные эффекты, сопутствующие указанному выше регулированию положения кулачкового направляющего устройства 12b вдоль вала 11.

Когда поршни 44, 45 занимают свои противоположные внутренние положения, при которых между ними имеется минимальное пространство, как изображено на фиг. 1b, то эти положения обычно обозначают как положения мертвой точки. Однако в предложенном изобретении в этих положениях мертвой точки и в непосредственной близости от них поршни 44, 45 неподвижны, то есть отсутствует их перемещение, или более точно отсутствует их осевое перемещение по отношению друг к другу. Тем, что поршни сохраняют неподвижность не только в положении мертвой точки, но и на прилегающих участках соответствующей "синусоидальной" поверхности, как описано ниже, может быть обеспечен более или менее постоянный объем рабочей камеры (камеры сгорания) на протяжении определенной длины дуги или, точнее, на значительно более протяженном участке "синусоидальной" поверхности, чем это имеет место в известных решениях.

Следовательно, поршни 44, 45 неподвижны или по существу неподвижны на участке "синусоидальной" поверхности, обозначенном в настоящем описании как "мертвый участок" 4a для поршня 44 и как "мертвый участок" 4b для поршня 45. Эти мертвые участки 4a и 4b изображены на фиг. 12 и 13.

На этих мертвых участках в рабочей камере К ограничено так называемое "мертвое пространство", которое в настоящем описании (по причинам, которые очевидны из дальнейшего текста) обозначено как камера К1 сгорания. В соответствии с изобретением камера К1 ограничена в основном в точке перехода между фазой сжатия и фазой расширения двухтактного двигателя и в непосредственной близости от нее, как более подробно описано ниже.

Во время фазы расширения или, точнее, при ходе от положения поршня, показанного на фиг. 1b, до положения, показанного на фиг. 1 а, происходит постепенное расширение рабочей камеры К от ее минимального объема, изображенного как камера К1, до максимального объема, как показано на фиг. 1a, и вблизи мертвых точек O_a и O_b на фиг. 9 и 10, причем происходит постепенное расширение камеры К1 вместе с другой камерой К2, в которой имеют место ходы расширения и сжатия поршней 44,45.

Предлагаемая камера К1 ограничена в значительной мере указанным мертвым участком/мертвым пространством. Однако на практике сгорание может продолжаться с небольшим выходом за пределы мертвого пространства, что более подробно объяснено ниже.

В связи с изменением степени сжатия в рабочей камере в положении, изображенном на фиг. 1b, может возникнуть вопрос об изменении объема камеры К1, в соответствии с которым осуществляется регулирование во время работы двигателя. В этом случае из описанного выше возникает также вопрос о различных объемах в камере сгорания, имеющих место при противоположном положении поршней, показанном на фиг. 1a.

Однако следует понимать необходимость точного равенства длины хода отдельных поршней 44 и 45 при любых рабочих параметрах, независимо от установленной степени сжатия.

Предлагаемая камера К1 ограничена в значительной мере указанным мертвым участком/мертвым пространством. Однако на практ