ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02B33/02 

Изобретение относится к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой и балансировочным устройством в виде дополнительного поршня.

Известен двухтактный двигатель с кривошипно-камерной продувкой и балансировочным устройством в виде контрцилиндра, поршня нагнетателя и преобразующего механизма с эксцентриком коленвала двигателя (патент Японии N 60-30425,МКИ F 02 B 33/24).

Недостатки данного двигателя.

1) Использование кривошипно-шатунного механизма для привода поршня нагнетателя увеличивает мертвое пространство кривошипной камеры, что уменьшает давление нагнетателя при продувке, увеличивает габариты и вес двигателя.

2) Разные диаметры и несоосность цилиндров усложняет конструкцию и технологию изготовления двигателя, при ходах поршней появляется момент от их сил инерции, ухудшающий балансировку двигателя.

3) Полное уравновешивание в вертикальном направлении путем дополнительного поршня возможно при массе значительно большей чем у рабочего поршня, из-за меньшего хода. Это увеличивает вес конструкции, появляются большие нагрузки в деталях привода дополнительного поршня, что вызывает их износ, большие фрикционные потери и шум.

Цель изобретения повышение эффективности.

С этой целью двухтактный двигатель с кривошипно-камерной продувкой и балансировочным устройством в виде контрцилиндра, поршня нагнетателя и преобразующего механизма с эксцентриком кривошипа снабжен пружиной и одноплечим рычагом с роликом и боковым выступом, при этом пружина расположена по одну сторону днища корпуса нагнетателя, а рычаг по другую, пружина контактирует с днищем поршня нагнетателя и днищем контрцилиндра, а рычаг через ролик с эксцентриком кривошипа и выступом с днищем поршня нагнетателя.

Новыми отличительными признаками по сравнению с прототипом являются.

1) Введены пружина и одноплечий рычаг с роликом и боковым выступом.

2) Пружина расположена по одну сторону днища поршня нагнетателя, рычаг по другую.

3) Пружина контактирует с днищем поршня нагнетателя и днищем контрцилиндра, ролик рычага контактирует с эксцентриком кривошипа, а выступ рычага с днищем поршня нагнетателя.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено продольное сечение двигателя, на фиг.2 сечение двигателя по рычагу, на фиг. 3 график дисбаланса при неуравновешенных возвратно-поступательно движущихся деталях, на фиг.4 график дисбаланса при частичном уравновешивании при помощи маховик-эксцентрика, на фиг.5 график дисбаланса при уравновешивании при помощи маховика-эксцентрика и поршня нагнетателя.

Двигатель содержит рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, связанный при помощи кольца-подшипника 3 кривошипно-кулисного механизма с кривошипом 4, кривошипную камеру 5, контрцилиндр 6, поршень нагнетателя 7, пружину сжатия 8, одноплечий рычаг (рокер) 9 с роликом 10 и боковым выступом 11, ролик 10 контактирует с внешней поверхностью маховика-эксцентрика 12, а выступ 11 рычага 9 через шарик 13 с центральной частью днища 14 поршня нагнетателя 7.

При работе двигателя рычаг 9, ось качания которого расположена за стенкой цилиндра 1 (фиг.2), взаимодействуя роликом 10 с цилиндрической поверхностью эксцентрика маховика 12 и своим боковым выступом 11 с шариком 13, перемещает поршень нагнетателя 7 вниз, преодолевая инерцию, силу трения и сжимая пружину 8 и воздух в полости 15. Вверх поршень нагнетателя 7 перемещается от действия пружины 8 (воздействие сжатого воздуха в полости 15 незначительно). Перемещение поршня нагнетателя 7 происходит в противофазе рабочему поршню 2.

Привод поршня 7 при помощи пружины 8 и одноплечего рычага (рокера) 9 позволяет сблизить цилиндр 1, 6 и поршня 2, 7, что уменьшает мертвый объем кривошипной камеры 5, габариты и вес двигателя и увеличивает давление нагнетания при продувке. Просто выполнить цилиндры 1, 6 соосными и одного диаметра, что упрощает технологию изготовления двигателя и нет неуравновешенных моментов от сил инерции поршней 2, 7.

Преобразование обратно поступательных перемещений поршня 2 во вращательное кривошипа 4 осуществлено при помощи кривошипно-кулисного механизма, который характеризуется наличием сил инерции только первого порядка.

При неуравновешенных возвратно-поступательно движущихся деталях график дисбаланса имел бы вид, изображенный на фиг.3.

При частичном уравновешивании при помощи эксцентрика-маховика 12 балансировка улучшается (фиг.4).

При уравновешивании при помощи эксцентрика-маховика 12 и поршня нагнетателя 7 определенной массы балансировка значительно улучшается (фиг.5) и становится приемлемой почти для всех случаев эксплуатации двигателей. При этом поверхность маховика 12 может быть выполнена по любому закону, но технологичней круглый цилиндр с эксцентриситетом "е".

Учитывая потери при продувке, целесообразно осуществить продувку рабочей камеры 16 чистым воздухом или бедной топливной смесью с впрыском через форсунку жидкого топлива или впуском через клапан богатой топливной смеси под давлением.

Уравновешивание при помощи эксцентрика маховик 12 и поршня нагнетателя 7 с приводом от пружины 8 и одноплечевого рычага 9 позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления двигателя, уменьшить его габариты и вес, улучшить качество продувки, уменьшить фрикционные потери, износ поршня нагнетателя и уровень шума. Все это повышает эффективность работы двигателя.

Использование: изобретение относится к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой и балансировочным устройством в виде дополнительного поршня. Сущность изобретения: двигатель содержит рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, связанный при помощи кольца-подшипника 3 кривошипно-кулисного механизма с кривошипом 4, кривошипную камеру 5, контрцилиндр 6 с поршнем нагнетателя 7, перемещаемого при помощи пружины 8 и одноплечего рычага 9 с роликом 10 и боковым выступом 11. Изобретение обеспечивает: упрощение конструкции и технологии изобретения, уменьшение габаритов и веса, повышение эффективности работы двигателя. 5 ил.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, содержащий по меньшей мере один рабочий цилиндр с расположенным внутри него поршнем, соответствующий ему контрцилиндр, в котором размещен поршень нагнетателя и приводной механизм, выполненный в виде закрепленного на кривошипе и взаимодействующего с поршнем рабочего цилиндра маховика-эксцентрика, отличающийся тем, что он снабжен пружиной и одноплечим рычагом с роликом и боковым выступом, при этом пружина размещена в полости контрцилиндра между его днищем и внутренней поверхностью днища поршня нагнетателя, а одноплечий рычаг установлен с возможностью взаимодействия посредством ролика с маховиком-эксцентриком и боковым выступом с внешней поверхностью днища поршня нагнетателя.