ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАМЕРНОЙ СХЕМОЙ ГАЗООБМЕНА Российский патент 1997 года по МПК F02B53/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателям внутреннего сгорания.

Известны двухтактные двигатели внутреннего сгорания с петлевой кривошипно-камерной схемой газообмена, получившие широкое распространение на мотоциклах, например, двигатель ИЖ-10 [1]
Недостатком таких двигателей является повышенный расход масла, так как его приходится добавлять в топливо для смазки кривошипного механизма, через полость которого осуществляется газообмен.

Преимуществом таких двигателей является использование для газообмена поршневой камеры, в результате чего отпадает необходимость в компрессоре или продувочном насосе.

Известен двигатель внутреннего сгорания, у которого в тороидальном статоре размещены два ротора с поршнями, совершающими колебательное движение в противоположном направлении [2] Но этот двигатель не имеет постоянной геометрической связи роторов с выходным валом (соединены с помощью механизмов свободного хода) и не является двигателем с камерной схемой газообмена.

Известен двигательно-компрессорный агрегат, у которого в цилиндрическом корпусе также размещены два ротора с лопатками (поршнями), совершающими колебательное движения в противоположном направлении [3] Но этот агрегат не имеет выходного вала и не является двигателем с камерной схемой газообмена.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена [4] (прототип). Двигатель имеет цилиндрический статор с радиальными перегородками, которые разграничивают камеры, ротор с лопатками (поршнями), совершающий переменное угловое перемещение, и шарнирно-рычажный механизм, соединяющий вал ротора с вторичным валом. Продувочные камеры образуются в статоре между тыльной поверхностью поршней и перегородками. Необходимость добавления масла во всасываемый заряд в этом случае отпадает.

Недостатком такого двигателя является то, что продувка рабочего объема осуществляется по петлевой схеме которая, как известно (Теория двигателей внутреннего сгорания. п/р Н.X. Дьяченко, Ленинград. Машиностроение, 1974) существенно уступает прямоточной щелевой схеме газообмена, обеспечивающей лучшую очистку от продуктов сгорания, лучшее наполнение рабочего объема при сравнительно малом расходе продувочного воздуха (смеси) и меньшую долю потери рабочего хода.

Таким образом, хотя у прототипа имеется только один ротор, совершающий колебательное движение, известны примеры, когда имеются два ротора, а радиальные перегородки в корпусе отсутствуют. Но заявителю не известны примеры двухтактных двигателей внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, имеющие прямоточную щелевую продувку.

Для повышения энергетических показателей двухтактного двигателя внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена путем обеспечения прямоточной щелевой продувки, в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, содержащем цилиндрический статор и два ротора с поршнями, соединенные с рабочим валом с помощью шарнирно-рычажных механизмов, роторы соединены с рабочим валом так, что продувочные камеры образованы в цилиндрическом статоре между тыльными поверхностями поршней, установленных на разноименных роторах.

На фиг. 1 изображен предлагаемых двигатель, разрез А-А; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке В на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 3.

В корпусе 1, имеющем продувочные каналы 2 и 3, впускные окна 4 и 5 и выпускные окна 6 и 7, соосно установлены два ротора 8 и 9 с поршнями. Роторы с помощью коромысел 10 и 11 и шатунов 12 и 13 подвижно соединены с эксцентриками 14 и 15, закрепленными на рабочем валу 16 со сдвигом по фазе, близким к 180^o.

Двигатель работает следующим образом. При максимальном сближении поршней роторов 8 и 9 у горизонтальной плоскости (фиг. 1) между ними образуются две камеры сгорания. Такое положение соответствует верхней мертвой точке поршневого двигателя. При этом между тыльными сторонами этих же поршней образуются две продувочные камеры, соединенные с всасывающим коллектором через впускные окна 4 и 5. При рабочем ходе ротор 9 поворачивается по часовой стрелке, а ротор 8 против часовой стрелки. При этом поршни ротора 6 перекрывают впускные окна 4 и 5 и происходит сжатие заряда в продувочных камерах. Рабочий ход продолжается до тех пор, пока поршни ротора 8 не откроют выпускные окна 6 и 7. При этом начинается выпуск отработавших газов. Несколько позже (в зависимости от размера окон и конкретной величины сдвига по фазе в установке эксцентриков 14 и 15 на валу 16) поршни ротора 9 открывают продувочные окна продувочных каналов 2 и 3, что обеспечивает продувку рабочего объема свежим зарядом. Полное открытие продувочных окон соответствует нижней мертвой точке. При дальнейшем повороте рабочего вала 16 начинается поворот роторов в противоположном направлении. При этом поршни ротора 8 перекрывают выпускные окна 6 и 7, а поршни ротора 9 одновременно или несколько позже перекрывают продувочные окна продувочных каналов 2 и 3. Дальнейший поворот роторов вызывает сжатие заряда в рабочих камерах и разряжение в продувочных камерах, которые после открытия впускных окон 4 и 5 снова заполняются свежим зарядом из впускного коллектора. После достижения положения верхней мертвой точки процесс повторяется. Зажигание может быть искровым или с воспламенением от сжатия.

В предлагаемом двухтактном двигателе с камерной схемой газообмена вместо петлевой продувки осуществляется прямоточная щелевая продувка, которая обеспечивает лучшую очистку рабочего объема от продуктов сгорания, лучшее наполнение и меньшую долю потери рабочего хода.

Использование: в машиностроении в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в двухтактном двигателе внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, содержащем цилиндрический статор и два ротора с поршнями, соединенные с рабочим валом с помощью шарнирно-рычажных механизмов, продувочные камеры образуются в цилиндрическом статоре между тыльными поверхностями поршней, закрепленных на разноименных роторах, соединенных с рабочим валом со сдвигом по фазе, близким к 180^o. 4 ил.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с камерной схемой газообмена, содержащий цилиндрический статор и два ротора с поршнями, соединенными с рабочим валом шарнирно-рычажными механизмами, отличающийся тем, что роторы соединены с рабочим валом так, что продувочные камеры образованы в цилиндрическом статоре между тыльными поверхностями поршней, установленных на разноименных роторах.