ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02F3/24 F16J1/24 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для принудительного газораспределения в поршневых машинах, а именно, в двухтактных двигателях внутреннего сгорания.

Известны газораспределительные устройства для поршневых машин, а точнее двигателей внутреннего сгорания, служащие для осуществления своевременного выпуска отработавших газов из цилиндра и впуска в цилиндр воздуха или рабочей смеси, состоящие из расположенного в цилиндре поршня, шарнирно соединенного с шарнирно-шатунной группой. Поршень, перекрывая впускное и выпускное окна, управляет впуском и выпуском газов (например, Алексеев В.П., Костыгов Н. И. и др. Двигатели внутреннего сгорания, М. Государственное научно-техническое изд. Машиностроительной литературы, 1960, с. 26, фиг. 7).

Недостатком известных устройств является невозможность получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличения время х сечения распределительных окон, что приводит к потере части рабочей смеси и уменьшению полезного рабочего объема цилиндра.

Известно газораспределительное устройство (например, материалы заявки N 739344, МКИ F 16 J 1/24, 1961, для поршневой машины, содержащее поворотный поршень, управляющий впуском и выпуском газов. Поршень выполнен разъемным и состоит из головки с распределительными окнами, юбки, соединенной с шатуном поршневым пальцем и прикрепленной к головке каретки. Каретка получает от шатуна возвратно-поступательное движение с помощью поводка, установленного в верхней головке шатуна на некотором расстоянии от оси ее качания.

Однако большой вес устройства и сложная конструкция ограничивают применение его на быстроходных машинах.

Известно газораспределительное устройство (авт.св. N 299688, МКИ F 16 J 1/24), являющееся по технической сущности ближайшим к предлагаемому устройству и принятое за прототип. Данное устройство состоит из поворотного поршня, управляющего впускным и выпускным газом, при этом верхняя головка шатуна выполнена сферической и размещена в полости юбки поршня, имеющей сферическую поверхность.

Недостатком этого газораспределительного устройства является сложность его конструкции, а также невозможность получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличение времени х сечение распределительных окон, что в свою очередь не позволяет обеспечить полную очистку цилиндра от продуктов сгорания, приводит к потере части рабочей смеси и уменьшению полезного рабочего объема цилиндра.

Задачей изобретения является упрощение конструкции газораспределительного устройства, а также при его использовании в двухтактном двигателе внутреннего сгорания обеспечение получения выгодных фаз газораспределения, обеспечивающих увеличение времени х сечение распределительных окон, полную очистку цилиндра от продуктов сгорания, увеличение его полезного рабочего объема.

Требуемый технический результат достигается тем, что в газораспределительном устройстве для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, состоящего из цилиндра с расположенным в нем поршнем, шарнирно соединенным с ним шатуном, в котором жестко закреплен палец, другой конец которого шарнирно соединен с поршнем, и кривошипа, шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного соединенного с верхней головкой шатуна пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.

Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что в предлагаемом газораспределительном устройстве шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного соединенного с верхней головкой шатуна пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размещение и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.

Неизвестны технические решения с существенными признаками, приведенными в отличительной части формулы изобретения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид A на днище поршня; на фиг. 3 - разрез B-C; на фиг. 4 - разрез E-G; на фиг. 5 - траектория движения поршня, в которой приведены следующие обозначения: ВТМ - верхняя мертвая точка, НТМ - нижняя мертвая точка, S - ход поршня, C - поворот поршня, т. 1 - открытие выпускного окна, т.2 - закрытие выпускного окна, т.3 - открытие впускного окна, т.4 - закрытие впускного окна;
на фиг. 6 - графики зависимости высоты и сечения окна от времени: кривая 1-2 - выпускного окна; кривая 3-4 - впускного окна; площадь, ограниченная кривой 1-2 и осью t = время х сечение впускного окна; площадь, ограниченная кривой 3-4 и осью t = время х сечение впускного окна; площадь, ограниченная кривой 3-2 и осью времени = время х сечение одновременно открытых впускного и выпускного окон;
на фиг. 7 - этапы открытия окон.

Предлагаемое газораспределительное устройство состоит из цилиндра 1, в котором выполнены высотой H впускное и выпускное окна, с расположенным в нем поршнем, состоящим из верхней части 2 и нижней - 3 и соединенным шарнирно с верхней головкой шатуна 4 посредством вкладыша 5 и пальца 6. Палец 7 жестко закреплен в теле шатуна 4 и соединен шарнирно посредством сухаря 8 с поршнем, в котором выполнены пазы высотой б, глубиной г и шириной в, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения. Так, например, при диаметре цилиндра D_ц=80 мм и ходе поршня S=100 мм высота распределительного окна установлена тепловым расчетом H=0,2S=20 мм, ширина окна B≤0,2D_ц≤16 мм; число окон (общее)

При этом параметры пазов на поршне будут следующими: высота б=H/2-10 мм; ширина в=B≤16 мм; глубина г=0,5B≤8 мм; количество пазов=количеству окон.

Кроме того, в конструкцию предлагаемого устройства входит и кривошип 9.

Газораспределительное устройство работает следующим образом.

Начало выпуска отработанных газов определяется тепловым расчетом.

При движении поршня (2-3) к НМТ открытие впускного окна осуществляется пазом поршня на высоте H от НМТ. Задержка впуска продувочного воздуха определяется временем, необходимым для снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха (рабочей смеси). В заданное время при отклонении шатуна 4 пальцем 7 и сухарем 8 происходит поворот поршня (2-3) и открытие (т.3) впускного окна пазом поршня на высоте H/2 до НМТ. В НМТ проходное сечение выпускного и впускного окон достигает максимального значения. Закрытие (т.2) впускного окна происходит в заданное время на высоте H/2 после НМТ поворотом поршня (2-3) посредством пальца 7 и сухаря 8 при отклонении шатуна 4. Закрытие (т.4) впускного окна происходит аналогично на высоте H после НМТ.

Таким образом время х сечение впускного окна увеличивается в 2 - 3 раза, что обеспечивает поступление в цилиндр необходимого объема (веса) продувочного воздуха (рабочей смеси) для очистки от продуктов сгорания и заполнения цилиндра рабочей смесью. Закрытие выпускного окна раньше впускного исключает потерю рабочей смеси, позволяет использовать весь рабочий объем цилиндра, применить наддув. Следовательно, предлагаемое газораспределительное устройство решает проблему газораспределения двухтактных двигателей.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для принудительного газораспределения в поршневых машинах, а именно двухтактных двигателях внутреннего сгорания. Устройство состоит из цилиндра, в котором выполнены впускное и выпускное окна, с расположенным в нем поршнем, состоящим из верхней части и нижней, шатуна и кривошипа. Поршень соединен шарнирно с шатуном посредством вкладыша и подвижного пальца. Другой палец жестко закреплен в теле шатуна и соединен шарнирно посредством сухаря с поршнем, в котором выполнены пазы, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения. Устройство посредством сообщения поршню движения по траектории в виде эллипса и нанесения на поршне пазов позволяет увеличить проходное сечение и сдвигать фазы впуска и выпуска относительно друг друга и относительно нижней мертвой точки, что обеспечивает поступление продувочного воздуха в объеме, достаточном для очистки от продуктов сгорания и заполнения цилиндра рабочей смесью (воздухом для дизеля); закрытие выпускного окна на ходе сжатия раньше впускного исключает потери рабочей смеси и позволяет полностью использовать рабочий объем цилиндра и применить наддув. 7 ил.

Газораспределительное устройство для двухтактного двигателя внутреннего сгорания, состоящее из цилиндра с расположенным в нем поршнем, шарнирно соединенным с ним шатуном, в котором жестко закреплен палец, другой конец которого шарнирно соединен с поршнем, и кривошипа, отличающееся тем, что шарнирное соединение поршня с шатуном выполнено в виде расположенного в поршне вкладыша и подвижно установленного, соединенного с верхней головкой шатуна поршня пальца, при этом на поршне выполнены пазы, количество которых, размеры и геометрические параметры расположения соответствуют выбранным фазам газораспределения.