газораспределительное устройство для двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Газораспределительное устройство для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, состоящее из цилиндра с расположенным в нем поршнем, шарнирно соединенным с ним шатуном, в котором жестко закреплен палец, другой конец которого шарнирно соединен с поршнем, и кривошипа, отличающееся тем, что шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного, соединенного с верхней головкой шатуна поршня пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для принудительного газораспределения в поршневых машинах, а именно, в двухтактных двигателях внутреннего сгорания.

Известны газораспределительные устройства для поршневых машин, а точнее двигателей внутреннего сгорания, служащие для осуществления своевременного выпуска отработавших газов из цилиндра и впуска в цилиндр воздуха или рабочей смеси, состоящие из расположенного в цилиндре поршня, шарнирно соединенного с шарнирно-шатунной группой. Поршень, перекрывая впускное и выпускное окна, управляет впуском и выпуском газов (например, Алексеев В.П., Костыгов Н. И. и др. Двигатели внутреннего сгорания, М. Государственное научно-техническое изд. Машиностроительной литературы, 1960, с. 26, фиг. 7).

Недостатком известных устройств является невозможность получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличения время х сечения распределительных окон, что приводит к потере части рабочей смеси и уменьшению полезного рабочего объема цилиндра.

Известно газораспределительное устройство (например, материалы заявки N 739344, МКИ F 16 J 1/24, 1961, для поршневой машины, содержащее поворотный поршень, управляющий впуском и выпуском газов. Поршень выполнен разъемным и состоит из головки с распределительными окнами, юбки, соединенной с шатуном поршневым пальцем и прикрепленной к головке каретки. Каретка получает от шатуна возвратно-поступательное движение с помощью поводка, установленного в верхней головке шатуна на некотором расстоянии от оси ее качания.

Однако большой вес устройства и сложная конструкция ограничивают применение его на быстроходных машинах.

Известно газораспределительное устройство (авт.св. N 299688, МКИ F 16 J 1/24), являющееся по технической сущности ближайшим к предлагаемому устройству и принятое за прототип. Данное устройство состоит из поворотного поршня, управляющего впускным и выпускным газом, при этом верхняя головка шатуна выполнена сферической и размещена в полости юбки поршня, имеющей сферическую поверхность.

Недостатком этого газораспределительного устройства является сложность его конструкции, а также невозможность получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличение времени х сечение распределительных окон, что в свою очередь не позволяет обеспечить полную очистку цилиндра от продуктов сгорания, приводит к потере части рабочей смеси и уменьшению полезного рабочего объема цилиндра.

Задачей изобретения является упрощение конструкции газораспределительного устройства, а также при его использовании в двухтактном двигателе внутреннего сгорания обеспечение получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличение времени х сечение распределительных окон, полную очистку цилиндра от продуктов сгорания, увеличение его полезного рабочего объема.

Требуемый технический результат достигается тем, что в газораспределительном устройстве для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, состоящего из цилиндра с расположенным в нем поршнем, шарнирно соединенным с ним шатуном, в котором жестко закреплен палец, другой конец которого шарнирно соединен с поршнем, и кривошипа, шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного соединенного с верхней головкой шатуна пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.

Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что в предлагаемом газораспределительном устройстве шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного соединенного с верхней головкой шатуна пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размещение и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.

Неизвестны технические решения с существенными признаками, приведенными в отличительной части формулы изобретения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид A на днище поршня; на фиг. 3 - разрез B-C; на фиг. 4 - разрез E-G; на фиг. 5 - траектория движения поршня, в которой приведены следующие обозначения: ВТМ - верхняя мертвая точка, НТМ - нижняя мертвая точка, S - ход поршня, C - поворот поршня, т. 1 - открытие выпускного окна, т.2 - закрытие выпускного окна, т.3 - открытие впускного окна, т.4 - закрытие впускного окна;

на фиг. 6 - графики зависимости высоты и сечения окна от времени: кривая 1-2 - выпускного окна; кривая 3-4 - впускного окна; площадь, ограниченная кривой 1-2 и осью t = время х сечение впускного окна; площадь, ограниченная кривой 3-4 и осью t = время х сечение впускного окна; площадь, ограниченная кривой 3-2 и осью времени = время х сечение одновременно открытых впускного и выпускного окон;

на фиг. 7 - этапы открытия окон.

Предлагаемое газораспределительное устройство состоит из цилиндра 1, в котором выполнены высотой H впускное и выпускное окна, с расположенным в нем поршнем, состоящим из верхней части 2 и нижней - 3 и соединенным шарнирно с верхней головкой шатуна 4 посредством вкладыша 5 и пальца 6. Палец 7 жестко закреплен в теле шатуна 4 и соединен шарнирно посредством сухаря 8 с поршнем, в котором выполнены пазы высотой б, глубиной г и шириной в, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения. Так, например, при диаметре цилиндра D_ц=80 мм и ходе поршня S=100 мм высота распределительного окна установлена тепловым расчетом H=0,2S=20 мм, ширина окна B0,2D_ц16 мм; число окон (общее)



При этом параметры пазов на поршне будут следующими: высота б=H/2-10 мм; ширина в=B16 мм; глубина г=0,5B8 мм; количество пазов=количеству окон.

Кроме того, в конструкцию предлагаемого устройства входит и кривошип 9.

Газораспределительное устройство работает следующим образом.

Начало выпуска отработанных газов определяется тепловым расчетом.

При движении поршня (2-3) к НМТ открытие впускного окна осуществляется пазом поршня на высоте H от НМТ. Задержка впуска продувочного воздуха определяется временем, необходимым для снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха (рабочей смеси). В заданное время при отклонении шатуна 4 пальцем 7 и сухарем 8 происходит поворот поршня (2-3) и открытие (т.3) впускного окна пазом поршня на высоте H/2 до НМТ. В НМТ проходное сечение выпускного и впускного окон достигает максимального значения. Закрытие (т.2) впускного окна происходит в заданное время на высоте H/2 после НМТ поворотом поршня (2-3) посредством пальца 7 и сухаря 8 при отклонении шатуна 4. Закрытие (т.4) впускного окна происходит аналогично на высоте H после НМТ.

Таким образом время х сечение впускного окна увеличивается в 2 - 3 раза, что обеспечивает поступление в цилиндр необходимого объема (веса) продувочного воздуха (рабочей смеси) для очистки от продуктов сгорания и заполнения цилиндра рабочей смесью. Закрытие выпускного окна раньше впускного исключает потерю рабочей смеси, позволяет использовать весь рабочий объем цилиндра, применить наддув. Следовательно, предлагаемое газораспределительное устройство решает проблему газораспределения двухтактных двигателей.