двухтактный двигатель внутреннего сгорания как с внутренним, так и с внешним смесеобразованием, с отсекающей петлевой схемой газообмена

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, цилиндр с впускным и выпускным окнами, отсекающий клапан, расположенный между выпускным окном и выпускным патрубком и выполненный в виде цилиндрического тела с возможностью выпуска продуктов сгорания через отверстие клапана и подачи воздуха от воздуховода через выпускное окно в цилиндр, отличающийся тем, что в теле отсекающего клапана от одного края отверстия для отвода газов до другого его края выбрана спиральная полость, равномерно сужающаяся и сходящая на нет.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится как к транспортному машиностроению, так и ко всем отраслям промышленности, где применяются ДВС, и служит для улучшения рабочих характеристик двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известные способы петлевого газораспределения двухтактных двигателей внутреннего сгорания (патенты США: 3923019, F 02 B 33/02, 5063888, F 02 B 33/04, Великобритании 1467394, F 02 B 33/10) не получили промышленного применения вследствие того, что, имея сложные как конструктивные, так и технологические решения, не обеспечивали оптимального газораспределения.

Технической задачей заявленного изобретения являются повышение экономичности и удельных показателей двигателя за счет более полного удаления выхлопных газов, а также более полного наполнения цилиндра воздушным зарядом без потерь последнего.

Поставленная задача достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем поршень, цилиндр с впускным и выпускным окнами, отсекающий клапан, расположенный между выпускным окном и выпускным патрубком и выполненный в виде цилиндрического тела с возможностью выпуска продуктов сгорания через отверстие клапана и подачи воздуха от воздуховода через выпускное окно в цилиндр, согласно изобретению в теле отсекающего клапана от одного края отверстия для отвода газов до другого его края выбрана спиральная полость, равномерно сужающаяся и сходящая на нет.

На фиг.1 представлен описываемый двигатель в начале процесса выпуска отработавших газов.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 представлен двигатель в начале продувки цилиндра.

На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

На фиг.5 представлен двигатель после окончания продувки во время процесса дозарядки цилиндра.

На фиг.6 - разрез В-В на фиг.5.

На фиг.7 представлен двигатель в начале такта сжатия в цилиндре.

На фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7.

На фиг.9 представлен отсекающий клапан.

На фиг.10 - виды спереди и сбоку отсекающего клапана.

На фиг.11 - виды сзади и сбоку отсекающего клапана.

Отсекающий клапан вращается с угловой скоростью, равной скорости вращения кривошипа.

Предлагаемая петлевая система газораспределения состоит из обычных составляющих (впускного 14 и выпускного 3 окон), к которым добавлен отсекающий клапан 1, фиг.1-8.

Отсекающий клапан (фиг. 9-11) - цилиндрическое тело, в котором имеются полость 19 (для вала) по оси клапана, отверстие 11 для отвода газов, а по центробежной периферии от одного края отверстия 11 для отвода газов до другого выбрана спиральная полость 5 (спиральная камера), отделенная перегородкой 22 от отверстия 11 для отвода газов и охватывающая оставшийся периметр отсечного клапана, равномерно сужаясь по его (клапана) ходу и сходящая на нет у другой стороны отверстия 11 для отвода газов.

Отсекающий клапан 1 расположен на валу 2, между выпускным окном 3 и выпускным патрубком 4, двухтактного двигателя. Спиральная камера 5 имеет постоянное сообщение с воздуховодом 6 через сферическую полость 7.

Система газораспределения двухтактных двигателей с отсекающей, петлевой схемой газообмена осуществляется следующим образом.

В цилиндре 8 (фиг.1) произошло сгорание топлива и идет процесс расширения газов. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. и начинает открывать выпускное окно 3.

Обычно в двигателях с петлевой схемой газообмена это происходит за 65-70 градусов угла поворота кривошипа до н.м.т.

В нашем случае выпускное окно несколько увеличено, и поршень начинает его (выпускное окно 3) открывать за 77-82 градуса угла поворота 10 кривошипа до н.м.т. (или 33% хода поршня).

В этот момент отсекающий клапан 1, вращающийся на валу 2 с угловой скоростью, равной скорости вращения кривошипа, своим отверстием 11 для отвода газов соединяет выпускное окно 3 с выпускным патрубком 4. Продукты сгорания 12 начинают вытекать из цилиндра 8 через выпускное окно 3 и выпускное отверстие клапана 11 в выпускной патрубок 4.

Продолжая движение, поршень 9 за 45-50 градусов угла кривошипа 13 (фиг. 3) до н.м.т. открывает продувочное окно 14. К этому моменту давление в цилиндре 8 меньше давления продувочного воздуха в ресивере 15. Воздух 16, поступая в цилиндр 8 через впускное окно 14, вытесняет оставшиеся продукты сгорания 12 и начинает заполнять цилиндр (продувка), т.е. осуществляется газообмен.

В этот момент проворачивается и отсекающий клапан 1, а так как угловая скорость клапана равна угловой скорости кривошипа, клапан проворачивается тоже на 27 градусов. За это время спиральная камера 5, сообщающаяся с ресивером 15 через воздуховод 6 и сферическую полость 7, начинает находить на выпускное окно 3 и продувочный воздух 17 начинает поступать в цилиндр 8 через часть выпускного окна 3. Причем вытеснение происходит как в вертикальной (воздух из продувочного окна 16), так и в горизонтальной плоскостях (воздух из спиральной камеры 17).

Процесс вытеснения остатков продуктов горения значительно ускоряется и практически завершается в момент прохождения поршнем н.м.т.

Поршень проходит н.м.т. и находится вблизи ее (фиг.5). Отсекающий клапан 1 полностью перекрывает выпускной патрубок 4 от выпускного окна 3. Воздух из ресивера 15 через спиральную камеру 5, через выпускное окно 3 поступает в цилиндр 8, т. е. выпускное окно работает как впускное. Цилиндр более полно заполняется воздушным зарядом.

Поршень 9 (фиг.7) идет к в.м.т., перекрывая сначала впускное 14, затем выпускное 3 окна. Дальше идет процесс сжатия, впрыск топлива, воспламенение и рабочий ход.

Все это время отсекающий клапан 1 отделяет выпускной патрубок 4 от выпускного окна 3. Воздушный затвор 18 между спиральной камерой 5 и телом поршня 9 служит для функционирования комбинированной масляной системы с мокрым или с сухим картером.

Все это позволяет без потерь воздушного заряда проводить процесс газообмена в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, а также применять как комбинированную систему смазки, так и систему смазки с сухим картером.

Способ предлагаемого газораспределения включает в себя двойную функцию как отсекающего клапана, так и выпускного окна двухтактного двигателя.

Петлевая газораспределительная система состоит из обычных, штатных составляющих (впускное и выпускное окна), к которым добавляется отсекающий клапан.

Преимущества: простота конструкции, дешевизна, большая мощность двигателя и возможность применения комбинированной масляной системы.

Недостатки: теплонапряженность.