СПОСОБ ПРОДУВКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B27/00 F02B75/30 

Изобретения относятся к машиностроению, в частности к двигателям, а именно к способам их продувки.

Известен способ прямоточной продувки двигателя путем подачи продувочного заряда через впускные окна, расположенные в районе поршня и выпуска отработавших газов через выпускные окна, расположенные в районе головки [1] .

Недостатком известного способа является малая эффективность очистки полости цилиндра, в частности у его стенок из-за ограниченной возможности увеличения сечения впускных и выпускных отверстий, расположенных соответственно в днище поршня и головки.

Известен способ прямоточной продувки двигателя путем выпуска из цилиндра отработавших газов через пояс выпускных окон, расположенных в районе головки цилиндра, подачи в него продувочного заряда через пояс впускных окон, расположенных с возможностью их открытия поршнем при положении последнего в районе нижней мертвой точки, и нагнетания струи дополнительного заряда, расположенного внутри потока продувочного заряда [2].

Недостатком прототипа является малая эффективность из-за увеличения потерь на закручивание продувочного и дополнительного зарядов при продувке.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр, закрепленную на нем торцевую крышку, подвижную втулку, установленную в цилиндре, головку, жестко связанную с втулкой, рабочий поршень, расположенный в последней, рабочую камеру, образованную рабочими поверхностями головки и поршня, продувочную камеру, образованную поверхностями головки и крышки цилиндра и сообщенную с рабочей камерой при помощи перепускных каналов с золотниковым запорным органом при положении головки и поршня в районе наружных мертвых точек, и пояса впускных и выпускных окон, выполненные во втулке и расположенные на противоположных сторонах рабочей камеры [3].

Недостатками прототипа-устройства являются высокая теплонапряженность поршня из-за отсутствия контакта свежего заряда с его поверхностью, малая эффективность очистки полости цилиндра.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки полости цилиндра при продувке и надежность в работе двигателя.

Цель достигается тем, что струю дополнительного заряда нагнетают навстречу потоку продувочного заряда; дополнительный заряд могут нагнетать через центральное отверстие головки, снабженное запорным органом; дополнительный заряд перед нагнетанием могут сжимать в полости переменного объема, образованной по меньшей мере внешней поверхностью головки путем перемещения последней относительно цилиндра; двигатель снабжен кольцевым поршнем, установленным вокруг втулки и жестко с ней связанным, и кольцевой продувочной полостью, выполненной в корпусе с продувочными каналами с возможностью их сообщения с впускными окнами и образованной поверхностью кольцевого поршня, пояс выпускных окон расположен в районе головки, пояс впускных окон - в районе рабочего поршня при его положении в наружной мертвой точке, а перепускной канал выполнен в головке в районе продольной оси втулки.

Цель достигается также тем, что запорный орган перепускного канала может быть выполнен в виде подпружиненного тарельчатого клапана, снабженного механизмом его управления.

Цель достигается тем, что механизм управления клапана может быть выполнен в виде упора, установленного на крышке цилиндра с возможностью контактирования с клапаном при положении головки в районе наружной мертвой точки.

Цель достигается тем, что двигатель может быть снабжен соединенным с втулкой днищем и нагнетательной камерой переменного объема, образованной поверхностями рабочего поршня и днища.

Цель достигается тем, что нагнетательная камера может быть связана с рабочей камерой.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель; на фиг. 2 - схема продувки двигателя.

Двигатель содержит корпус 1, цилиндр 2, закрепленную на нем торцевую крышку 3, подвижную втулку 4, установленную в цилиндре 2, головку 5, жестко связанную с втулкой 4, рабочий поршень 6, расположенный во втулке 4, рабочую камеру 7, образованную рабочими поверхностями 8 головки 5 и поршня 6, продувочную камеру 9, образованную поверхностями головки 5 и крышки 3 и сообщенную с рабочей камерой 7 при помощи перепускных каналов 10 с запорными органами 11 при положении головки 5 и поршня 6 в районе наружных мертвых точек (НМТ), пояс впускных окон 12 и пояс выпускных окон 13, выполненных во втулке 4 и расположенных на противоположных сторонах рабочей камеры 7, кольцевой поршень 14, установленный вокруг втулки 4 и жестко с ней связанный, выполненную в корпусе 1 кольцевую продувочную полость 15, сообщенную с рабочей камерой 7 при помощи продувочных каналов 16 и образованную поверхностью кольцевого поршня 14. Пояс выпускных окон 13 расположен в районе головки 5, пояс впускных окон 12 - в районе рабочего поршня 6 при его положении в НМТ, продувочные каналы 16 расположены с возможностью сообщения с впускными окнами 12, а перепускные каналы 10 выполнены в головке 5 в районе продольной оси втулки 4.

Запорный орган 11 перепускного канала 10 может быть выполнен в виде подпружиненного тарельчатого клапана, снабженного механизмом его управления.

Механизм управления клапана может быть выполнен в виде упора 17, установленного на торцевой крышке 3 с возможностью контактирования с клапаном при положении головки 5 в районе НМТ.

Втулка 4 может быть снабжена днищем 18, соединенным с ней с образованием между поверхностями днища 18 и рабочего поршня 6 нагнетательной камеры 19 переменного объема, которая может быть связана с рабочей камерой 7.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Во время такта расширения рабочий поршень 6 и головка 5 перемещаются в противоположные стороны. В районе НМТ открываются выпускные окна 13 и начинается выпуск отработавших газов, после чего открываются впускные окна 12 и происходит прямоточная продувка рабочей камеры 7 продувочным зарядом, сжатым в кольцевой продувочной полости 15, в направлении от поршня 6 к головке 5. Навстречу потоку продувочного заряда вдоль оси рабочей камеры 7 нагнетают струю дополнительного заряда, сжатого, например, в продувочной камере 9, через перепускной канал 10 в направлении от головки 5 к поршню 6. Перепускной канал 10 открывается за счет контактирования подпружиненного клапана, расположенного в канале 10, с упором 17.

Таким образом в предлагаемой конструкции реализуется комбинированная прямоточно-фонтанная продувка полости цилиндра двухтактного двигателя. Такая продувка позволяет повысить эффективность очистки и наполнения рабочей камеры за счет перемещения направленных потоков зарядов во всем сечении цилиндра: прямоточного на его периферии и фонтанного встречного в центре. Встречное движение зарядов позволяет с минимальными потерями их турбулизировать, что повышает эффективность продувки.

Кроме того наличие дополнительной кольцевой продувочной полости 15 и расположение ее в районе рабочего поршня 6 позволяет снизить его теплонапряженность, а расположение выпускных окон 13 в районе головки 5, образующей продувочную камеру 9, выравнивает температурные поля в цилиндро-поршневой группе как вдоль цилиндра, так и за счет размещения окон поясами по его окружности.

При наличии в двигателе нагнетательной камеры 19 продувка через впускные окна 12 осуществляется сжатыми в кольцевой полости 15 и нагнетательной камере 19 зарядами, что позволяет увеличить суммарное количество продувочного заряда.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность очистки полости цилиндра при продувке и увеличить надежность работы двигателя внутреннего сгорания.

Использование: машиностроение, способы продувки двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: после начала выпуска отработавших газов через пояс выпускных окон, расположенных в районе подвижной головки, перемещающейся в сторону, противоположную движению рабочего поршня, последним открывается пояс впускных окон, через которые подается сжатый в кольцевой продувочной полости продувочной заряд и производится прямоточная продувка рабочей камеры. Навстречу продувочному заряду вдоль оси цилиндра через перепускной канал, выполненный в головке, нагнетают дополнительный заряд, сжатый в продувочной камере. Таким образом осуществляется прямоточно-фонтанная продувка, позволяющая повысить эффективность очистки полости цилиндра от отработавших газов и увеличить надежность работы двигателя за счет снижения тепловой напряженности рабочего поршня и равномерного распределения тепловых напряжений как вдоль цилиндра, так и по его окружности. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

СПОСОБ ПРОДУВКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.