двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя, цилиндры с поршнями, которые, в свою очередь, снабжены кольцами и пальцами, механизм вращения маховика, топливоподающую систему, механизм зажигания горючей смеси в камере сгорания, камеру всасывания, расположенную под поршнем и снабженную дополнительным поршнем, жестко связанным штоком с основным поршнем, отличающийся тем, что концы штока снабжены двумя рабочими поршнями, соединенными с двумя поршнями наддува, и одновременно шток поршневой системы служит штоком насоса, снабженного, в свою очередь, двумя смежными камерами высокого давления с уплотнительными кольцами, а механизм передачи и синхронизации поршневой системы содержит расположенный во втулке блока двигателя распределительный вал с эксцентриком, который через шатун, трехплечий рычаг и щечки также соединен со штоком поршневой системы, причем на одном конце распределительного вала установлен механизм, а на другом конце установлен распределитель зажигания, в свою очередь, распределительный вал, установленный во втулке, снабжен двумя П-образными каналами, один из которых предназначен для всасывания, а другой для выдачи рабочей жидкости под давлением, причем диаметры выходных отверстий вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, также по величине равно диаметру отверстия втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может широко применяться в областях автомобилестроения, судостроения, тракторостроения, производства двигателей для сельскохозяйственных машин, а также может применяться в качестве насосов для перекачки жидкости под большим давлением.

Известен "Двигатель внутреннего сгорания", содержащий цилиндр сжатия и цилиндр расширения с установленными в них поршнями, соединенными с общим коленчатым валом, механизм газораспределения и внешнюю камеру сгорания, соединенную входом с цилиндром сжатия, а выходом - с цилиндром расширения и снабженную топливной форсункой, причем объем внешней камеры сгорания превышает два объема сжатия рабочего тела при положении одного поршня в верхней мертвой точке четырехтактного двигателя (патент РФ N 2079678, МКИ: 6 F 02 B 33/06, дата подачи заявки 15.09.93 г., заявка N 93045386/06, дата публ. заявки 20.05.97 г., бюл. N 14. Патентообладатель: Касьянов А.В.).

Известен "Способ работы двухтактного многотопливного двигателя внутреннего сгорания и двухтактный многотопливный двигатель внутреннего сгорания", содержащий корпус с картером и цилиндром, поршни, размещенные в цилиндрах с образованием надпоршневых полостей и кривошипных камер, сообщенных между собой через перепускные каналы и перепускные окна, коленчатый вал, связанный при помощи шатунов с поршнями, выпускные окна, выполненные в цилиндрах и соединенные с выпускной системой двигателя, впускные окна с обратными клапанами, связывающие кривошипные камеры с впускной системой двигателя, топливодозирующее устройство и блок управления, входы которых связаны с органом управления двигателем и датчиком числа оборотов его вала, а выход - с топливодозирующим устройством, причем поршни размещены с возможностью перекрытия перепускных окон, причем двигатель снабжен рычагами, связанными с шарнирами сочлененных шатунов, выполненных в виде двух частей, соединенных шарнирами, приводами осей качания рычагов, выполненными с возможностью перемещения последних по прямым линиям, пересекающим оси цилиндров, датчиками детонации, температуры, оксидов азота, кислорода, положения поршней и положения осей качания рычагов, подключенными к дополнительным входам блока управления, дополнительный выход которого связан с приводами осей качания рычагов, а датчики оксидов азота и кислорода размещены в выпускной системе (патент РФ N 2121584, МКИ 6 F 02 B 33/04, дата подачи заявки 03.04.98 г., заявка N 98106812/06, дата публ. заявки 10.11.98 г., бюл. N 31. Патентообладатели: Конюхов В.А. и др.).

Вышеописанные технические решения обладают такими недостатками, как невысокая степень сжатия и, следовательно, возрастание расходa топлива и ненадежность работы двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является "Двигатель двухтактный внутреннего сгорания", содержащий головку цилиндра, верхний блок цилиндра, нижний опорный блок, компрессорный и рабочий цилиндры с установленными в них по свободной посадке соответствующими поршнями, кинематически связанными с шатуном и коленчатым валом, впускной коллектор, впускной клапан, перепускное окно, связанное с внутренней полостью рабочего цилиндра, выпускное окно, причем компрессорный цилиндр помещен во внутренней полости рабочего цилиндра с поперечной рабочей плоскостью, равной или в несколько раз больше поперечной рабочей площади рабочего цилиндра, где во внутренней полости по свободной посадке установлен компрессорный поршень в компрессорном цилиндре, а между наружной рабочей поверхностью компрессорного цилиндра и внутренней рабочей поверхностью рабочего цилиндра установлен рабочий поршень, между внутренней поверхностью рабочего поршня, наружной поверхностью компрессорного поршня и нижним торцом компрессорного цилиндра образована смазывающая полость, постоянно связанная через нижние торцы поршней с внутренней полостью опорного блока, работающих согласно рабочему циклу с помощью золотника управления, установленного в верхнем торце в центральной расточке компрессорного цилиндра, связанного своим хвостовиком с шаговым электродвигателем, управляемым контактным электрическим распределителем, связанным с коленчатым валом (патент РФ N 2135791, МКИ: 6 F 02 B 33/02, дата подачи заявки 23.06.98 г., заявка N 98111871/06, дата публ. заявки 27.08.99 г., бюл. N 24. Патентообладатель: Кутузов В.В.).

К техническому результату относятся упрощение конструкции, повышение долговечности двигателя и возможность использования различных видов жидкого топлива и улучшение экологического фактора.

Технический результат достигается тем, что в "Двухтактном двигателе внутреннего сгорания", содержащем корпус двигателя, цилиндры с поршнями, которые в свою очередь снабжены кольцами и пальцами, механизм вращения маховика, топливоподающую систему, механизм зажигания горючей смеси в камере сгорания, камеру всасывания, расположенную под поршнем и снабженную дополнительным поршнем, жестко связанным штоком с основным поршнем, причем концы штока снабжены двумя рабочими поршнями, соединенными с двумя поршнями наддува. При этом шток поршневой системы одновременно служит штоком насоса, последний снабжен в свою очередь двумя смежными камерами высокого давления с уплотнительными кольцами. Механизм передачи и синхронизации поршневой системы содержит расположенный во втулке блока двигателя распределительный вал с эксцентриком, который через шатун, трехплечий рычаг и щечки также соединен со штоком поршневой системы. На одном конце распределительного вала жестко установлен маховик, а на другом конце - распределитель зажигания.

В то же время распределительный вал, установленный во втулке, снабжен двумя П-образными каналами, один из которых предназначен для всасывания, а другой для выдачи рабочей жидкости под давлением. Диаметры выходных отверстий вертикальных частей каналов совпадают по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки и расстояние между этими двумя отверстиями по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, так же по величине равно диаметру отверстия втулки.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами:

фиг. 1 - общая схема ДВС, продольный разрез;

фиг. 2 - блок ДВС, поперечный разрез по А-А;

фиг. 3 - то же, разрез по Б-Б;

фиг. 4 - блок ДВС, показаны размеры отверстия вo втулке и распределительном валу.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания согласно фиг. 1-4 состоит из поршня 1, цилиндра 2 с кольцами и пальцем 3, цилиндра наддува 4, воздушными клапанами 5, штоком 6 составного корпуса 7 и 7а двигателя.

На штоке 6 в цилиндрах наддува 4 закреплены поршни 8, а в корпусе 7 и 7а к штоку 6 на оси 9 двумя планками 10 шарнирно крепится рычаг 11, второй конец которого соединен таким же образом со штоком 6 второй пары цилиндров 12.

Двухплечий рычаг 11 жестко закреплен на валу 13, а конец вала 13 снабжен рычагом 14, соединенным шарнирно с шатуном 15, последний вторым концом надет на эксцентрик распределительного вала 16, расположенного во втулке 17 (см. фиг. 2) блока двигателя внутреннего сгорания. На одном конце распределительного вала 16 установлен маховик, на другом - распределитель зажигания или топливный насос высокого давления.

Втулка 17 в блоке 7а двигателя имеет четыре сквозных отверстия 18, а распределительный вал 19, установленный во втулке 17, имеет два П-образных канала, один из которых предназначен для всасывания, а другой - для выдачи рабочей жидкости под давлением, причем диаметр выходных отверстий 20 вертикальных частей канала совпадаeт по величине с диаметрами двух сквозных поперечных отверстий втулки, и расстояние между этими двумя отверстиями втулки 17 по хорде, параллельной горизонтальной оси втулки, так же по величине равно диаметру отверстий втулки (см. фиг. 4) а = б.

В корпусе 7а на общем штоке 6 в центральной его части установлен между двумя фланцами 21 с уплотнительными кольцами 22 поршень 23 масляного насоса, снабженный двумя смежными камерами 24 высокого давления.

Количество рабочих цилиндров в двигателе может быть увеличено только попарно и не менее двух, причем на каждые четыре цилиндра устанавливается эксцентрик на распределительном валу, снабженный шатуном и трехплечим рычагом.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом: сгораемое в камере сгорания топливо давит на поршень 1 цилиндра 2, перемещая шток 6 вниз, при этом поршень 23 масляного насоса всасывает рабочую жидкость в верхнюю камеру 24, а нижняя часть поршня вытесняет под заданным давлением рабочую жидкость в канал распределительного вала 19 далее в гидроаккумулятор и гидроприводы.

При движении штока 6 под действием поршня с обратной стороны в нижнюю камеру 24 рабочая жидкость всасывается, а с верхней камеры 24 под давлением вытесняется. Обе пары насосов снабжены одним и тем же каналом, расположенным во втулке 17 и распределительном валу 19.

Всасывание чистого воздуха в камеру сгорания происходит с помощью двух камер. Первая камера расположена под рабочим поршнем, а вторая камера наддува расположена под первой и снабжена своим поршнем 8, закрепленным на штоке 6 гидронасоса.

Всасывание воздуха происходит следующим образом: поршень 1 цилиндра под давлением газов сгораемой смеси в камере сгорания идет от ВМТ к НМТ до окна "Е" выпуска выхлопных газов. В это время воздух, расположенный под рабочим поршнем 1 первой камеры, сжимается и подается по каналу "а" в камеру наддува "б", а поршень 8 второй камеры в это же время сжимает воздух и также перемещает его по каналу "в" в камеру всасывания "б". В камере всасывания создается определенное давление чистого воздуха, которому нет выхода до тех пор, пока не откроется рабочим поршнем 1 канал всасывания "г".

Открывается канал всасывания рабочим поршнем 1 немного позже, чем канал "е" выпуска отработанных газов.

Большая часть отработанных газов выпускается раньше, чем сжатый воздух всасывается в полость сгорания рабочей смеси. Оставшийся отработанный газ вытесняется чистым сжатым воздухом в атмосферу, одновременно и наполняет им камеру сгорания.

В это же время пространство второй камеры над поршнем камеры всасывания через открывающийся канал "д" заполняется свежим воздухом и одновременно охлаждает обе камеры всасывания.

Рабочий поршень 1 цилиндра, не доходя до НМТ, открывает продувочный канал, помогая этим продуть всасывающую полость от отработанных газов.

Рабочий поршень 1 цилиндра, возвращаясь из НМТ к ВМТ, перекрывает в обратной последовательности каналы: вначале продувочный "а", а потом каналы "г" наддува и окно "е" выброса отработанных газов, после чего происходит всасывание свежей порции воздуха в первую и вторую камеры наддува или рабочей смеси из карбюратора, если это карбюраторный двигатель.

Работа цилиндра происходит попарно. Парные цилиндры соединены каналами 30.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение позволяет повысить долговечность двигателя при сохранении высокого КПД, упростить его конструкцию за счет исключения системы клапанов; двигатель подобной конструкции позволяет использовать различные виды жидкого топлива и улучшить экологический фактор.