Двухтактный двигатель внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре

Двухтактный двигатель внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

%-:л н я l

М 43о1Ь t з

АВТОРСКОЕ. СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ двухтактного двигателя внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре.

К авторскому свидетельству Г. A. Вовси и Б. А. Вовси, заявленному

4 ноября 1934 года (спр. о перв. № 156616).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 проня 1935 года.

Настоящее изобретение относится механизма в выемке юбки; фиг. 12— (104) к двухтактным двигателям внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре, движущимися в одну и ту же сторону, из коих верхний поршень, служащий для сжатия в верхней части цилиндра поступающего через клапан в крышке цилиндра воздуха или рабочей смеси, связан с приводным механизмом через шток, пропущенный сквозь нижний поршень. Полость цилиндра между поршнями служит камерой горения, питаемой сжатым зарядом из верхней части цилиндра.

В предлагаемом двигателе для перетекания сжатого заряда из верхней части цилиндра в камеру между поршнями, цилиндр в верхней части своей боковой поверхности снабжен перепускными щелями с заслонками. Привод верхнего поршня осуществляется при помощи связанного со штоком поршня рычажного механизма, ролики которого взаимодействуют с выемками на боковой поверхности юбки рабочего поршня, ведущего верхний поршень.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез двухтактного двигателя внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре; фиг. 2 — то же в плоскости, перпендикулярной к фиг. 1; фиг. 3 — 6 — различные положения поршней во время работы; фиг. 7 — поперечный разрез выхлопных окон; фиг. 8 — 11— различные положения ролика рычажного вертикальный разрез перепускной щели; фиг. 13 — то же при другом положении поршня.

В двигателе имеются два поршня: один главный рабочий нижний 1 и второй вспомогательный верхний 2 (фиг. 1).

Рабочая смесь или впрыснутая порция топлива, если двигатель работает на тяжелом топливе по циклу Дизеля, сгорает в камере между поршнями

1и2(фиг.1 и 3).

Образовавшиеся при горении газы, расширяясь. сообщают движение главному поршню 7, в ro время как дополнительный поршень 2 остается пока неподвижным.

В тот момент, когда главный поршень

7 начнет в конце расширения приоткрывать своей верхней кромкой выхлопные окна 7, 8, вследствие чего давление в цилиндре упадет почти до атмосферного, второй верхний поршень 2, приводимый в движение рычажным механизмом 14, начнет двигаться вниз и выталкивать продукты горения в правый и левый выхлопной патрубки окон, расположенных в виде рядов 7 и 8, (фиг. 1). Этот момент показан на фиг. 4.

По приходе главного поршня 1 в нижнюю мертвую точку верхний поршень

2 займет свое крайнее нижнее положение (фиг. 5).

Таким образом, в то время, как нижний поршень 7 проходит путь от момента начала открытия выхлопных окон в рядах 7, 8 до нижней мертвой точки, верхний поршень 2 успевает опуститься нз краинего верхнего положе1гия в крaé !íHåBå e нHиH?жKнHеeеe. . Х оoд lы главного и дополнительного поршней равны между собою. Этот ироме?куток времени соответствует 40 — 50 от угла поворота кривошипа (I8 — 20 - от хода рабочего поршня), а средняя скорость верхнего поршня 2 примерно в пять раз больше средней скорости рабочего поршня 1, Одновременно с ходом верхне1 о поршня 2 вниз происходит засасывание свежего воздуха или рабочей смеси в верхнюю часть цилиндра через клапан 5 (фиг, 1 и 5). Впуск воздуха или рабочей смеси в верхн1ою часть цилиндра прекращается несколько позже прихода верхнего поршня 2 в свое «рай 1ес нижнее положение.

Дойдя до своего нижнего положения. поршень 2 начинает двигаться вверх, сжимая воздух или рабочуго смесь, находящуюся в верхней части цилиндра, и одновременно засасывая Bo33vx в камеру между поршнями через иатрубок окон ряда 7, сообщающийся одним концом с атмосферои; при работс HB легком топливе в камеру засасывается только свежий воз !х, Движение верхнего поршня Z вверх гпринято замедленным с таким расчетом, чтобы в момент перекрытия главным поршнем 1 окон рядов ?, 8 верхний поршень 2 прошел всего лишь 80 — -85_#_0 своего пути, дойдя до кромки иерепускных щелей 4 (фиг. 6).

В этот момент прекращается впуск воздуха или рабочей смеси в камеру между поршнями и в дальнейшем начинается их сжатие, а рабочая смесь или воздух, находящиеся в верхней части цилиндра и сжатые примерно до 5 атм., начина1от перепускаться в камеру между поршнями через специальные перепускные щели 4 (фиг, 1), как это показано стрелками Hа фиг, 6.

По приходе верхнего поршня 2 в свое крайнее верхнее положение весь сжатый заряд оказывается иереиуlIIBHным из верхней части цилиндра в камеру между поршнями в то время, как поршень 1 еще продолжает свое движение Вверх, с?кимая воздух, находяпlи и

QI мсжд "ч 3оршням и.

Затем проис. :одит впрь скивание то плива или зажигание, последующая за ним вспыи1ка, сгорание топлива, и цикл на>1инается сначала, протекая так, как, это было описано выше.

Привод дополнительного верхнего поршня 2 осуществляется при помощи, специального рычажного механизма 74, симметрично расположенного относительно оси двигателя.

Правая и левая части рычажного механизма состоят из трех рычагов: двух крайних 6 и 11, шарнирно связанных между собою рычагом 13.

Рычаг 11 связаl< с пропущенным сквозь нижний поршень 7 штоком иор шня 2 при иомо1ци муфты-камня 70, движущегося в прямоугольной прорези

i рычага 11, Муфта-камень 10 г1авипчиваетi ся на конец штока поршня 2.

Рычаг 6, приводящий в движение всю систему, несет на своем конце ролик, j взаимодействующий с профилированны ми выемками на боковой поверхности ! юбки 3 рабочего поршня 7 (фиг. 1).

В определенный момент, а именно за 40 — 50 до ирихода рабочего поршня / в ни?кн1010 мертву10 точку, как это уже, указывалось выше, профилированные выемки 1аходящиеся на юбке 3 поршня

1, набегают иа ролики рычагов 6 и приводят в движение систему рычажного механизма 14 и связанный с ией верхний поршень 2 (фиг. 8).

При движении верхи го поршня 2 вниз ролик рычага б постепенно заходит в выемку, расположенную иа юбке 3 рабочего поршня. Положение рычага 6, показанное иа фиг. 9, соответствует положению поршней на фиг. 5.

При движении нижнего 1 и верхнего 2 поршней вверх ролик соприкасается, с противоположной стороной выемки, постепенно выходя из нее, и в дальненшем катится по пологой части профиля.

Так как движение верхнего поршня ,,2 вверх должно быть замедленным по, сравнению с движением вниз, то поэто(, му профиль !> 1смки !В своей нижнеи >- ..:

-1асти имеет накл11иную прямолинейную

>! а Стl>.

Поло?кение рычага 6, показанное на (,, фиг, 10, соответствует положению иоршней на фиг. б. Положение рычага 6, по- казанное на фиг. 11, соответствует край- нему верхнему положению верхнего . поршня 2 (фиг. 3).

Главный рабочий поршень 1 состоит из -двух частей: верхней 1, отлитой из легкого сплава (алюминий и т. и.},, соединенной нг резьбе с нижней частью- l юбкой 3.

Нижняя часть — юбка 3 рабочего поршня 1 представляет собою стальную отливку, причем ее направляющая для уменьшения веса детали ограничена двумя сегментами (фиг. 2), соединень -; ми двумя продольными стенками, несу- щими с боков две цапфы.

Вверху продольные стенки переходят в цилиндр, на который навинчива ется верхняя часть рабочего поршня 1. Боко- вые цапфы предназначены для соедине-, ния с верхней головкой шатуна.

Цапфы облегчены отверстиями. На-, правляющая нижней части поршня— юбки 3 имеет профилированные выемки,, по которым катятся ролики рычагов 6,, приводящих в движение верхний пор- l шень 2.

Дополнительный верхний поршень 2 изготовляется за одно целое со штоком, конец которого снабжен резьбой для соединения с муфтой 10. Поршень 2 уплотняется при помощи одного кольца.

Шток уплотняется кольцом 9, пружинящим внутрь.

Шатуну 12 придана вильчатая форма., Благодаря такой конфигурации шатуна, имеется возможность поместить в середине вилки шток с сообщающими ему движение рычагами 11. Правый и левый стержни вилки имеют тавровое сечение для придания жесткости и легкости шатуну.

Гильза рабочего цилиндра стальная и крепится на резьбе, которая расположена ниже выхлопных окон рядов 7, 8.

Внизу имеются прорези для прохода рычагов б и 13.

Двигатель снабжен одним или двумя (смотря по мощности) впускными клапанами 5, расположенными в крышке цилиндра, осуществляющими впуск смеси или воздуха в верхнюю полость над дополнительным верхним поршнем 2.

Привод клапана (на чертеже не показанный) ничем не отличается от обычного привода, применяемого в существующих конструкциях.

Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит через два ряда окон — правых 8 и левых 7, соединенных с выхлопными патрубками и расположенных на различной высоте (фиг. 1)Разрез по выхлопному трубопроводу показан на фиг. 7.

Сперва, как это видно на фиг. 1, главный поршень приоткрывает правые выхлопные окна ряда 8, и отработавшие газы устремляются по правому прямолинейному патрубк у окон ряда 8 (фиг. 7). Затем через некоторый промежуток времени открываются левые выхлопные окна ряда 7, и часть газа направляется в левый выхлопной патрубок. Левый выхлопной патрубок присоединен одним концом к патрубку окон ряда 8, а другим концом соединяется с атмосферой.

Благодаря отсасывающему эжекционному действию, которое оказывает поток газа, движущийся в патрубке окон ряда 8, продукты горения потекут в левом патрубке окон ряда 7 в направлении, показанном стрелками на фиг. 7.

Пройдя по левому патрубку окон ряда 7, поток газа направляется в патрубок окон ряда 8, а отсюда в общий коллектор. Общий коллектор, к которому присоединяются выхлопные патрубкн ат других цилиндров, оказывает в сваю очередь также отсасывающее действие.

Выхлоп благодаря своему эжекцианному действию способствует процессу всасывания.

В результате разрежения, создаваемого в цилиндре при движении верхнего поршня 2 вверх. а также всасывающего действия патрубка окон ряда 8, свежий воздух будет засасываться из окружающей среды через левый выхлопной патрубок окон ряда 7, и поступать в камеру между поршнями. Свежий воздух поступает в патрубок окон ряда 7 через конец, сообщающийся с атмосферой.

Таким образом, выхлопные окна служат одновременно и для всасывания свежего воздуха. Патрубок окон ряда 8 также соединяется с атмосферой при помощи узкого канала для того, чтобы уничтожить газовый мешок и предотвра=,. тить попадание в цилиндр продуктов горения при всасывании.

Для того, чтобы перепускать засосанный возду или рабочую смесь из верхней части цилиндра в камеру между поршнями, цилиндр в верхней части своей боковой поверхности снабжен специальными перепуск .. ым и щелям и 4.

Здесь следует отметить, что при конструкции перепускных щелей 4, изображенных на фиг. 1, возможно попадание

HeHI .à÷èTåëüIIûê количеств газов в верхнюю часть цилиндра при движении верхнего поршня 2 вниз, которое ripeкратится, когда поршень 2 займет полоние, показанное на фиг. б. Однако это количество газа будет весьма незначительным, так как верхний поршець 2 движется с большой скоростью, а также вследствие влияния инерции газов, которые в этот момент, благодаря начавшемуся выхлопу, движутся вниз. Для предовращения проникновения газов в верхнюю часть цилиндра применена конструкция перепускных щелей 4, изо-, браженная на фиг. 12, 13.

В тот момент, когда верх«ий;1оршень начнет свое движение вниз, зас orrr(H 15 займут положение, показанное на фиг. 13, и тем самым разобщат между собою верхнюю часть цилиндра и камеру между поршнями 1 и 2. привод зас orro 15 осуществляется обычным I I v i е м.

Наддув цилиндра в размере 50 70"о, производимый дополнительно верхним . поршнем 2, дает возмо кность сохранить мощность двигателя при нахождении его на значительной высоте или повысить его мощность, в случае работы на земле, при незначительном увеличении веса всей конструции по сравнению с обычными пе высотнымк двигателямии.

Лз QTcvTcTBII51 !1РОДУвочпого насос(! и нагнетателя с редуктором, увеличивающих габариты двигателя, вытекает компактность всей конструкции по сравнени1о с двигателями, снабженнымк нагнетателями или продувочным насосом., В случае осуществления двухтактного цикла в авиационном двигателе обычной, конструкции пришлось бы поставить нагнетатель увеличенного размера и мощности, так как, помимо необходимости сохранения мощности, последнему приходится подавать дополнительное количество воздуха для продувки.

Предлагаемы и двигатель позволяет экономично работать по двухтактному циклу не только на тяжелом, но и на легком топливе, госкольку здесь отсутствует продуiiка рабочей смесью, так как цилиндр очищается от продуктов горения дополнительным пор пнем 2 значительно лучп е, нежели при обычно применяемой продувке.

Коэфициент остаточных газов не выше, чем у четырехтакгпых двигателей.

Конструкция двигателя дает возможность резко говысить литровую мощность, снизить вес двигателя на 1 л. с., одновременно сохраняя высокий коэфициент полезного действия по сравнению с существующими двигател5!ми.

Возможность получения мощных и в

Tî же время легких и небольших по габариту двигателей молer способствовать применению двигателя как в бласти авиации, так и для земного транспорта.

Предл! е; изобретения.

1. Двухтактный двигатель внутреннего горения с двумя поршнями в одном цилиндре, движущимися в одну и ту же сторону, из кокх верхнкй поршень, служащий для сжатия в верхней части цилиндра I:oeòóïàþùeão через клапан в крыLUI(å цилиндра воздуха пли рабочей смеси, связан с приводным механизмом ерез шток, пропущенный сквозь нижний поршень, полость цилиндра между каковымн поршпял!и слух(и! камерой

Гope!irrrri !1ит!1ем014 слкат11м зарядом из верхней части цилиндра, отличающийся тем, что цилиндр в IIepхней части своей боковой поверя,ос (и снабже перепускными щелямк 4 с заслош ами 15 для перетекания сжатого заряда из верхней части цилиндра !i камеру между поршнями (фиг. 1, 2, 12 и 13).

2. В двига теле по п. 1 применение двух рядов 7, 8, расположенных на различной высоте выхлопных окон, один из каковых рядов 7, расположенный ближе к крышке цилиндра, служит для усиления всасывания заряда в цилиндр путем уже известного для этой цели использования эжекционного дей=твия ного механизма 14, ролики коего взаимопотока выхлопных газов и для всасыва- действуют с выемками на боковой пония заряда в цилиндр (1, 2 и 7). верхности юбки 3 ведущего верхний

3. При двигателе по п. 1 применение, поршень 2 рабочего поршня (фиг. 1, 2 для привода верхнего поршня рычаж- и 8 — 11).

Б;авторскою свидетельству Г. А. Вовси и Б. А. Вовси

X 43ь

Г3.-.g

Г; I

:с а

3 г.

- - Yi Г J

l

7 t,л. „Г!с,.ать: :ii Тр л". Лак. )93 — 4Ж +. !1

, 1

/, о

4иг. ,, 1, - .