ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B33/12 F02B25/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с выполненными в нем впускными, перепускными, продувочными и выпускными окнами и поршень с приводным штоком, размещенный в цилиндре и разделяющий его на надпоршневую рабочую камеру, имеющую свечу зажигания и связанную через выпускные окна с системой выпуска отработавших газов, и подпоршневую компрессорную камеру, снабженную вытеснителем с уплотнительным элементом и направляющей втулкой, перемещающейся с приводным штоком, причем компрессорная камера выполнена с возможностью соединения с впускными окнами и через перепускные окна, каналы и продувочные окна с рабочей камерой.

Однако в известном двигателе при движении поршня к нижней мертвой точке свежий заряд, сжимающийся в компрессорной камере и вытесняемый из нее вытеснителем, перетекает в перепускные каналы, имеющие одинаковое сечение по всей длине. В результате при открытии поршнем продувочных окон сжатый свежий заряд, рассредоточенный по всему объему перепускных каналов, недостаточно интенсивно продувает рабочую камеру от остаточных газов, что ухудшает наполнение цилиндра и тем самым снижает удельную мощность и КПД двигателя.

Целью изобретения является повышение удельной мощности и КПД двигателя за счет улучшения наполнения цилиндра.

Указанная цель достигается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорани, содержащий по меньшей мере один цилиндр с выполненными в нем впускными, перепускными и продувочными окнами и по меньшей мере один поршень с приводным штоком, размещенный в цилиндре и разделяющий его на надпоршневую рабочую камеру, имеющую источник воспламенения рабочего заряда и систему выпуска отработавших газов, и подпоршневую компрессорную камеру, снабженную вытеснителем, уплотнительным элементом и направляющей втулкой, причем компрессорная камера выполнена с возможностью соединения с впускными окнами и через перепускные окна каналы и продувочные окна с рабочей камерой, снабжен продувочным ресивером, охватывающим цилиндр и сообщенным с продувочными окнами и перепускными каналами. При этом вытеснитель и направляющая втулка могут быть выполнены заодно.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит цилиндр 1, который может быть выполнен ступенчатым. В цилиндре 1 выполнены впускные 2, перепускные 3, продувочные 4 и выпускные 5 окна и размещены два противоположно движущихся поршня 6 с приводными штоками 7. Поршни 6 делят цилиндр 1 на общую надпоршневую рабочую камеру 8 и индивидуальные подпоршневые компрессорные камеры 9. Рабочая камера 8 имеет источник воспламенения рабочего заряда, например топливную форсунку 10, и через выпускные окна 5 сообщена с системой выпуска отработавших газов (не показана). Поршни 6 управляют продувочными 4 и выпускными 5 окнами и имеют угол рассогласования, равный 7-15^о угла поворота вала (не показан). Двигатель снабжен общим продувочным ресивером 11, охватывающим цилиндр 1 в зоне расположения продувочных окон 4 и сообщенным с последними, и перепускными каналами 12, которые через перепускные окна 3 соединены с компрессорными камерами 9. Штоки 7 обоих поршней 6 размещены в направляющих втулках 13, расположенных в компрессорных камерах 9. Для герметизации последних между втулками 13 и штоками 7 имеются уплотнительные элементы 14. Камеры 9 снабжены также вытеснителями, наружная оребренная поверхность 15 которых имеет форму, соответствующую внутренней поверхности юбки 16 поршней 6. Вытеснители 15 могут быть выполнены заодно со своими втулками 13. В одном или обоих вытеснителях 15 может быть выполнен теплообменник 17 с системой 18 подвода и отвода охлаждающей жидкости. На юбке 16 каждого поршня 6 может быть выполнен радиальный паз 19 со сквозными отверстиями 20 и установлен кольцевой клапан 21 Г-образного сечения с уплотнительным кольцом 22 на поверхности, контактирующей с цилиндром 1. Между юбками 16 и стенками частей цилиндра 1 большего диаметра образуются кольцевые полости 23, ограниченные с одной стороны кольцевыми клапанами 21 и периодически соединяющиеся с впускными окнами 2.

Двигатель работает следующим образом.

При нахождении поршней 6 во внутренней мертвой точке (ВМТ) их юбки 16 перекрывают продувочные 4 и выпускные 5 окна, а кольцевые клапаны 21 впускные окна 2. В рабочей камере 8 происходит сгорание рабочего заряда, образованного впрыском в сжатый свежий заряд топлива форсункой 10. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни движутся к наружным мертвым точкам (НМТ), сжимая при помощи вытеснителей 15 свежий заряд в камерах 9, который, перетекая через перепускные окна 3 и каналы 12, сосредоточивается в продувочном ресивере 11 напротив продувочных окон 4. При этом поршни 6 смещаются относительно неподвижных в этот момент клапанов 21, которые таким образом отсекают камеры 9 от соответствующих полостей путем перекрытия отверстий 20. В определенный момент кромка паза 19 каждого поршня 6 подходит к своему клапану 21 и начинает его смещать, открывая впускные окна 2. Свежий заряд всасывается через впускные окна 2 в полости 23 за счет разрежения, возникающего в них при смещении клапанов 21 к НМТ. При подходе поршней 6 к НМТ сначала одним из них открываются выпускные окна 5, и отработавшие газы выбрасываются из рабочей камеры 8 в систему выпуска. Несколько позже по времени, обусловленном углом рассогласования поршней 6, другой поршень открывает продувочные окна 4. Сжатый свежий заряд, сосредоточенный в продувочном ресивере 11, интенсивно продувает рабочую камеру 8 от остаточных газов и наполняет ее для совершения следующего рабочего цикла. При положении поршней в НМТ клапаны 21 закрывают перепускные окна 3. В начале движения поршней 6 к ВМТ клапаны 21, оставаясь неподвижными, продолжают перекрывать окна 3, изолируя ресивер 11, в котором осталась под повышенным давлением часть свежего заряда, от компрессорных камер 9, в которых начинает возникать разрежение. При этом отверстия 20 пазов 19, также смещаясь относительно клапанов 21, сообщают полости 23 с камерами 9, и свежий заряд перепускается из полостей 23 в камеры 9. По мере движения поршней 6 к ВМТ они перекрывают продувочные 4 и выпускные 5 окна, кромки пазов 19 подходят к клапанам 21, которые, двигаясь вместе с поршнями 6, открывают окна 3, а свежий заряд продолжает поступать в камеры 9 через отверстия 20 пазов 19, полости 23 и впускные окна 2 до перекрытия последних клапанами 21 вблизи ВМТ. Одновременно в рабочей камере 8 поршни 6 сжимают свежий заряд. Охлаждение в компрессорных камерах 9 свежего заряда теплообменниками 17 позволяет увеличить наполнение камер 9 и рабочей камеры 8.

Сущность изобретения: двухтактный двигатель внутренного сгорания снабжен продувочным ресивером 11, охватывающим цилиндр 1 в зоне расположения продувочных окон 4 и сообщенным с окном 4, и перепускными каналами 12, которые через перепускные окна 3 соединены с компрессорными камерами 9. Камеры 9 снабжены вытеснителями 15, наружная поверхность которых имеет форму, соответствующую внутренней поверхности юбки 16 поршней 6. Сжатый в камерах 9 свежий заряд сосредотачивается в ресивере 11 и при открытии продувочных окон 4 интенсивно продувает рабочую камеру 8 от остаточных газов и наполняет ее. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере один цилиндр с выполненными в нем впускными, перепускными и продувочными окнами и по меньшей мере один поршень с приводным штоком, размещенный в цилиндр и разделяющий его на надпоршневую рабочую камеру, имеющую источник воспламенения рабочего заряда и систему выпуска отработавших газов, и подпоршневую компрессорную камеру, снабженную вытеснителем, уплотнительным элементом и напрвляющей втулкой, причем компрессорная камера выполнена с возможностью соединения с впускными окнами и через перепускные окна, каналы и продувочные окна - с рабочей камерой, отличающийся тем, что он снабжен продувочный ресивером, охватывающим цилиндр и сообщенным с продувочными окнами и перепускными каналами. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель и направляющая втулка выполнены заодно.