ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02B19/02 F02D15/04 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере один цилиндр с поршнем, по меньшей мере одну выносную камеру сгорания, выполненную в головке блока, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью через по меньшей мере одно впускное отверстие и с полостью цилиндра через по меньшей мере одно перепускное отверстие (см. патент США N 5333582 МПК F 02 B 19/02, опубл. 1994 г.).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточно эффективном двухтактном процессе работы двигателя, а также большим сопротивления воздуха или горючей смеси при попадании в камеру сгорания.

Задачей изобретения является повышение эффективности двухтактного процесса работы двигателя и снижение сопротивления воздуха или горючей смеси при попадании в камеру сгорания.

Поставленная задача решается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере один цилиндр с поршнем, по меньшей мере одну камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью через по меньшей мере одно впускное отверстие, имеющее седло, согласно изобретению головка блока снабжена, подвижным стаканом, в днище которого выполнено по меньшей мере одно перепускное отверстие с седлом, камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного стакана, стенкой цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри подвижного стакана между впускным и перепускным отверстиями с возможностью перемещения и периодического перекрытия по меньшей мере одного впускного отверстия и по меньшей мере одного перепускного отверстия, впускной клапан снабжен двумя противоположно расположенными уплотняющими поверхностями, периодически взаимодействующими с седлами впускного и перепускного отверстий, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания, путем перекрытия впускного и перепускного отверстий, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения впускного клапана и подвижного стакана в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и с возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки впускного клапана совместно с подвижным стаканом во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного стакана перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке, впускной клапан имеет возможность переместиться к впускному отверстию при остановленном подвижном стакане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, а подвижный стакан имеет возможность перемещения к впускному клапану после перекрытия последним впускного отверстия.

Кроме того, поставленная задача решается и тем, что противоположно расположенные уплотняющие поверхности выполнены на тарелке впускного клапана.

На фиг. 1 показано положение впускного клапана и подвижного стакана во время рабочего хода;
на фиг. 2 - положение впускного клапана и подвижного стакана при завершении рабочего хода и начале выхлопа;
на фиг. 3 - положение впускного клапана во время выхлопа;
фиг. 4 - положение впускного клапана при завершении выхлопа и заполнении камеры сгорания свежим зарядом.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку 4 блока, по меньшей мере один цилиндр 1 с поршнем 2, по меньшей мере одну камеру сгорания 10, впускной и выпускной клапаны 6 и 5 соответственно, установленные в голове 4 блока. Накопительная полость 9 размещена в головке 4 блока и сообщена с одной стороны с источником 8 давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания 10, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью 9 через, по меньшей мере, одно впускное и перепускное отверстия, имеющие седла. Головка 4 блока снабжена подвижным стаканом 7, в днище которого выполнено по меньшей мере одно перепускное отверстие с седлом. Камера сгорания 10 ограничена, головкой блока, наружной поверхностью подвижного стакана 7, стенкой цилиндра 1 и поршнем 2. Впускной клапан 6 размещен внутри подвижного стакана 7 между впускным и перепускным отверстиями с возможностью перемещения и периодического перекрытия по меньшей мере одного впускного отверстия и по меньшей мере одного перепускного отверстия.

Впускной клапан 6 снабжен двумя противоположно расположенными уплотняющими поверхностями, периодически взаимодействующими с седлами впускного и перепускного отверстий. Противоположно расположенные уплотняющие поверхности выполнены на тарелке впускного клапана 6. Поршень 2 через шатун 3 связан с коленчатым валом. Перемещение подвижного стакана 7 и его остановка может осуществляться кулачком от распределительного вала, аналогично перемещению впускного и выпускного клапанов.

Двигатель работает следующим образом.

При включении зажигания источник 8 давления воздуха или рабочей смеси создает в накопительной полости 9 давление сжатия, после чего срабатывает стартер, приводя в движение коленчатый вал двигателя. Во время сгорания впускной клапан 6 находится в верхнем положении. Поскольку впускной клапан 6 выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания 10 с накопительной полостью 9 (посредством контакта уплотняющих поверхностей с седлом впускного отверстия), то продукты сгорания воздействуют на поршень 2, перемещая последний от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), как показано на фиг. 1. При этом впускной клапан 6 и подвижный стакан 7 остаются в верхнем положении, а уплотняющие поверхности контактируют с седлами впускного и перепускного отверстий.

После окончания рабочего хода, начинается процесс выхлопа, следует совместное перемещение впускного клапана 6 и подвижного стакана 7 в камеру сгорания 10 в сторону НМТ поршня 2 и перекрытие впускным клапаном 6 перепускного отверстия. Далее следует остановка впускного клапана 6 совместно с подвижным стаканом 7 во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане 5. При этом начинается процесс заполнения полости подвижного стакана 7 перед впускным клапаном 6 свежим зарядом воздуха или горючей смеси (см. фиг. 2).

При перемещении поршня 2 к верхней мертвой точке (см. фиг. 3), т.е. при выхлопе, производится очистка полости цилиндра от продуктов сгорания при открытом выпускном клапане 5, одновременно при этом продолжается процесс заполнения полости подвижного стакана 7 перед впускным клапаном 6 свежим зарядом воздуха или горючей смеси.

При подходе поршня 2 к ВМТ (см. фиг. 4) впускной клапан 6 начинает перемещаться в верхнее положение, а подвижный стакан 7 остается на месте. В образовавшийся зазор между подвижным стаканом 7 и тарелкой впускного клапана 6 свежий заряд воздуха или горючей смеси начинает перетекать из полости перед впускным клапаном 6 в полость после впускного клапана 6, заполняя объем камеры сгорания 10 и полости цилиндра, продувая оттуда остатки продуктов сгорания и заполняя объем свежим зарядом. После касания уплотняющих поверхностей впускного клапана 6 седла впускного отверстия подвижный стакан 7 перемещается в верхнее положение и касается своим седлом уплотняющих поверхностей впускного клапана 6. Далее в камеру сгорания 10 происходит воспламенение топливной смеси и процесс повторяется как было указано выше.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку блока, цилиндр с поршнем, камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания. Головка блока снабжена подвижным стаканом, в днище которого выполнено перепускное отверстие с седлом. Камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного стакана, стенкой цилиндра и поршнем. Впускной клапан размещен внутри подвижного стакана между впускным и перепускным отверстиями. Впускной клапан снабжен двумя противоположно расположенными уплотняющими поверхностями, взаимодействующими с седлами впускного и перепускного отверстий. Впускной клапан разобщает камеру сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания. После окончания рабочего хода впускной клапан совместно перемещается с подвижным стаканом в камере сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня. При остановке впускного клапана совместно с подвижным стаканом во время процесса выхлопа происходит процесс заполнения полости подвижного стакана перед впускным клапаном свежим зарядом. При перемещении поршня к верхней мертвой точке впускной клапан перемещается к впускному отверстию при остановленном подвижном стакане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания. Подвижный стакан перемещается к впускному клапану после перекрытия последним впускного отверстия. Технический результат заключается в повышении эффективности двухтактного процесса работы двигателя и снижении сопротивления воздуха или горючей смеси при попадании в камеру сгорания. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, по меньшей мере, одну камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, установленные в головке блока, накопительную полость, размещенную в головке блока и сообщенную с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой - с камерой сгорания, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью через, по меньшей мере, одно впускное отверстие, имеющее седло, отличающийся тем, что головка блока снабжена подвижным стаканом, в днище которого выполнено, по меньшей мере, одно перепускное отверстие с седлом, камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного стакана, стенкой цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри подвижного стакана между впускным и перепускным отверстиями с возможностью перемещения и периодического перекрытия, по меньшей мере, одного впускного отверстия и, по меньшей мере, одного перепускного отверстия, впускной клапан снабжен двумя противоположно расположенными уплотняющими поверхностями, периодически взаимодействующими с седлами впускного и перепускного отверстий, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания путем перекрытия впускного и перепускного отверстий, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения впускного клапана и подвижного стакана в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и с возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки впускного клапана совместно с подвижным стаканом во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного стакана перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке впускной клапан имеет возможность переместиться к впускному отверстию при остановленном подвижном стакане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, а подвижный стакан имеет возможность перемещения к впускному клапану после перекрытия последним впускного отверстия. 2. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что противоположно расположенные уплотняющие поверхности выполнены на тарелке клапана.