Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Реферат

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение надежности работы двигателя, его ресурса, а также улучшение экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с продувочными окнами и размещенным в нем рабочим поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством. Выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи верхней мертвой точки. На головке цилиндра размещен нагнетающий поршень и образует с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством дополнительного канала. Еще один канал выполнен в цилиндре и сообщен с устройством подачи богатой рабочей смеси и через канал в поршне - с нагнетающей камерой при положении поршня в нижней мертвой точке, а нагнетающий поршень снабжен охлаждающим устройством. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания двухтактного типа.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с продувочными окнами и перепускными каналами и размещенным в нем поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки цилиндра и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи мертвой точки (см. патент США, 2401111, кл. 125-73, публ. 1946г. ).

Недостатки этого двигателя заключаются в следующем: - в двигателе имеет место выброс рабочей смеси в выхлопную систему, а на режимах меньших нагрузок велико время перемешивания рабочей смеси с отработанными газами, что ухудшает процесс горения и отрицательно влияет на мощность, экономичность и токсичность; - при использовании этого двигателя с непосредственным впрыском топлива и расслоением заряда, а также в качестве двигателя с воспламенением от сжатия не достигается необходимой оптимальности процесса горения, так как ввиду меньшего времени на смесеобразование рабочая смесь при больших нагрузках недостаточно однородна и плохо подготовлена к воспламенению, при малых нагрузках часть топлива может быть настолько разбавлена воздухом, что горение замедляется или совсем не происходит.

Известен также двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с продувочными окнами и перепускными каналами и размещенным в нем поршнем с выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи нижней мертвой точки, устройство подачи богатой смеси, первым и вторым обратными клапанами и нагнетающим поршнем, размещенным на головке цилиндра, выполненным с каналом, сообщенным через первый обратный клапан с устройством подачи богатой смеси и образующим с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством нагнетающего канала с установленным в нем вторым обратным клапаном, выполненного частично в поршне и частично в цилиндре с возможностью соединения обеих частей нагнетающего канала при положении поршня вблизи верхней мертвой точки, при этом второй обратный клапан размещен в части нагнетающего канала, выполненного в поршне. (Ближайший аналог - патент 1681613, М. Кл. ⁵ F 02 В 33/06, публ. 1991г. ).

При таких преимуществах, как увеличенная мощность, экономичность и низкая токсичность, ближайший аналог обладает невысокой надежностью и недостаточным ресурсом, обусловленных наличием в двигателе клапанов, которые усложняют его конструкцию и снижают долговечность двигателя.

Техническим результатом заявляемого решения является упрощение конструкции, повышение долговечности и надежности двигателя.

Сущность технического решения заключается в том, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем по меньшей мере один цилиндр с продувочными окнами, продувочными каналами и размещенным в нем рабочим поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи нижней мертвой точки, устройство подачи богатой рабочей смеси, нагнетающий поршень, размещенный на головке цилиндра и образующий с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством нагнетающего канала, выполненного частично в поршне и частично в цилиндре с возможностью соединения обеих частей нагнетающего канала при положении поршня вблизи мертвой точки, в цилиндре выполнен дополнительный канал, сообщенный с устройством подачи богатой смеси, и через канал в поршне - с нагнетающей камерой при положении поршня в нижней мертвой точке, а нагнетающий поршень снабжен охлаждающим устройством.

На чертеже показан заявляемый двигатель при положении рабочего поршня в верхней мертвой точке (ВИТ) - (левая половина) и в нижней мертвой точке (НМТ) - (правая половина).

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр 1 с продувочными каналами 2, нагнетающими каналами 3 и дополнительным каналом 4, соединенным с устройством 5 подачи богатой смеси, головку 6 цилиндра с выступом 7, на боковой поверхности которого размещен патрубок 8.

В цилиндре 1 расположен рабочий поршень 9, на головке 10 которого размещен полый выступ 11 с выхлопными окнами 12, внутри которого смонтирован жестко соединенный с выступом 7 и стержнем 13 нагнетающий поршень 14 с размещенным в нем охлаждающим устройством 15.

Нагнетающая камера 16 соединена с камерой сгорания 17 через канал 3 и канал 18, образующийся при нахождении поршня 9 в ВМТ, а при нахождении поршня 9 в НМТ - через дополнительный канал 4 с устройством 5 подачи богатой топливо-воздушной рабочей смеси (карбюратором).

Под рабочим поршнем 9 находится подпоршневая камера 19, взаимодействующая с впускным окном 20 цилиндра 1 и с юбкой 21 поршня 9.

Двухтактный двигатель работает с воспламенением от сжатия следующим образом.

При движении рабочего поршня 9 в рабочем цилиндре 1 из ВМТ в НМТ после воспламенения рабочей смеси в камере сгорания 17 происходит рабочий ход. В это время воздух в подпоршневой камере 19 сжимается, а в нагнетающей камере 16 получается разрежение. При приближении поршня 9 к НМТ открываются выхлопные окна 12 и происходит выхлоп отработанных газов, каналы 18 соединяются с каналом 4, начинает всасываться богатая смесь в нагнетающую камеру 16, а из подпоршневой камеры 19 воздух через открывшиеся продувочные каналы 2 продувает камеру сгорания 17.

При движении поршня 9 из НМТ в ВМТ воздух в камере сгорания 17 и богатая рабочая смесь в нагнетающей камере 16 сжимаются, юбка 21 открывает впускное окно 20, через которое в подпоршневую камеру 19 впускается чистый воздух. При приближении рабочего поршня 9 к ВМТ через каналы 18 и 3, когда они соединяются, из нагнетающей камеры 16 в камеру сгорания 17 вдувается готовая к воспламенению богатая рабочая смесь, которая перемешивается с раскаленным чистым воздухом, по мере поступления быстро и полно сгорает, а далее происходит рабочий ход.

В двигателе с принудительным зажиганием богатая рабочая смесь воспламеняется свечой зажигания (на чертеже не показана).

Как известно, клапаны определяют сложность конструкции двигателя, а также его надежность и ресурс.

В предлагаемом двигателе отсутствуют первый и второй клапаны, а вместо них в цилиндре выполнен дополнительный канал, обеспечивающий надежную работу устройства подачи богатой рабочей смеси и взаимодействие с нагнетающей камерой.

Охлаждающее устройство 15 обеспечивает охлаждение головки поршня 9 во время работы двигателя, что повышает надежность работы двигателя. Таким образом, заявляемый двигатель, имея упрощенную конструкцию, обеспечивает высокую надежность и долговечность.

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с продувочными окнами и размещенным в нем рабочим поршнем с выступом, головку цилиндра с полым выступом, имеющим выпускной канал, камеру сгорания, выполненную в виде кольцевого объема, образованного поршнем, цилиндром и его головкой, и подпоршневую камеру с впускным устройством, причем выступ поршня выполнен с возможностью перемещения в полом выступе головки и снабжен окнами, сообщающими камеру сгорания с полостью выступа головки при положении поршня вблизи мертвой точки, устройство подачи богатой рабочей смеси, нагнетающий поршень, размещенный на головке цилиндра и образующий с выступом поршня нагнетающую камеру, сообщенную с камерой сгорания посредством нагнетающего канала, выполненного частично в поршне и частично в цилиндре с возможностью соединения обеих частей нагнетающего канала при положении поршня вблизи мертвой точки, отличающийся тем, что в цилиндре выполнен дополнительный канал, сообщенный с устройством подачи богатой рабочей смеси и через канал в поршне - с нагнетающей камерой при положении поршня в нижней мертвой точке, а нагнетающий поршень снабжен охлаждающим устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1