ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ ОБЪЕМОМ КАМЕРЫ 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 двигателя с поршнем, по меньшей мере одну 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 (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 вследствие невозможности регулирования объемом камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя.

Задачей изобретения является повышение эффективности двухтактного процесса работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере один цилиндр двигателя с поршнем, по меньшей мере одну 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, согласно изобретению двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра, в днищах подвижного цилиндра выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью и по меньшей мере одно перепускное отверстие, камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия, перепускного отверстия подвижного цилиндра, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и с возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки совместно с подвижным цилиндром впускного клапана во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра, а подвижный цилиндр выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя.

Кроме того, поставленная задача может быть достигнута и тем, что двигатель может быть снабжен устройствами для регулирования хода подвижного цилиндра и впускного клапана, связанными с органом управления двигателем, в камере сгорания могут быть выполнены ограничители хода подвижного цилиндра, а шток впускного клапана может быть размещен внутри штока подвижного цилиндра.

На фиг. 1 показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана во время рабочего хода в режиме максимальной мощности;
на фиг. 2 - показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана во время рабочего хода в режиме минимальной мощности;
на фиг. 3 - показано положение подвижного цилиндра и впускного клапана при перемещении их к нижней мертвой точке поршня;
фиг. 4 - показано крайнее нижнее положение остановленных подвижного цилиндра и впускного клапана во время выхлопа;
фиг. 5 - показано положение подвижного цилиндра в крайнем верхнем положении при продувке камеры сгорания.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку 4 блока, по меньшей мере один цилиндр 1 двигателя с поршнем 2, по меньшей мере одну камеру сгорания 12, впускной и выпускной клапаны 8 и 5? соответственно установленные в головке 4 блока. Накопительная полость 11 размещена в головке 4 блока и сообщена с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания 12, последняя выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью 11. Двигатель снабжен подвижным цилиндром 6, размещенным в камере сгорания 12, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра 6 сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра. В днищах подвижного цилиндра 6 выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью 11 и по меньшей мере одно перепускное отверстие. Камера сгорания 12 ограничена головкой 4 блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра 6, и поршнем 2.

Впускной клапан 8 размещен внутри камеры сгорания 12 с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия, выполненного в днище подвижного цилиндра 6. Впускной клапан 8 выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания 12 с накопительной полостью 11 во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром 6 в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня 2 и с возможностью перекрытия впускным клапаном 8 перепускного отверстия. Впускной клапан 8 останавливается совместно с подвижным цилиндром 6 во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане 5, при этом идет процесс заполнения полости подвижного цилиндра 6 перед впускным клапаном.

При перемещении поршня 2 к верхней мертвой точке подвижный цилиндр 6 имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня 2 при остановленном впускном клапане 8, в это время происходит сообщение накопительной полости 11 через перепускное отверстие с камерой сгорания 12. Далее впускной клапан 8 перемещается к подвижному цилиндру 6 и перекрывает перепускное отверстие остановленного подвижного цилиндра 6. Подвижный цилиндр 6 выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания 12 в зависимости от режима работы двигателя. Двигатель снабжен устройством 7 для регулирования хода подвижного цилиндра 6 и устройством 9 для регулирования хода впускного клапана 8, связанными с органом управления двигателем, например педалью акселератора.

В камере сгорания 12 выполнены ограничители хода подвижного цилиндра 6. Шток впускного клапана 8 размещен внутри штока подвижного цилиндра 6. В накопительной полости 11 размещаются датчики 13 давления и датчик 14 температуры. Подачу свежего заряда в накопительную полость 11 осуществляет источник давления воздуха или горючей смеси, например компрессор 10. Производительность компрессора 10 регулируется органом управления двигателем. Поршень 2 через шатун 3 связан с коленчатым валом.

Двигатель работает следующим образом.

При включении зажигания начинает работать компрессор 10, который создает в накопительной полости 11 необходимое давление. Датчик давления 13 подает сигнал органу управлению о созданном давлении. Включается стартер, который приводит во вращение коленчатый вал 3 двигателя. В зависимости от режима работы двигателя подвижный цилиндр 6 устанавливается в точку C, соответствующую режиму максимальной мощности (см. фиг. 1), или в точку B, соответствующую режиму минимальной мощности (см. фиг. 2), или же в любое промежуточное положение между точками C и B в зависимости от величины требуемой мощности. Начинается процесс сгорания и рабочий ход.

При перемещении поршня 2 в нижнюю мертвую точку (НМТ) подвижный цилиндр 6 вместе с впускным клапаном 8 перемещается в крайнюю нижнюю точку A, при этом открывается выпускной клапан 5 и начинается выхлоп (см. фиг. 3). При перемещении поршня 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) начинается удаление продуктов сгорания через открытый выпускной клапан 5 (см. фиг. 4). При подходе поршня 2 к ВМТ в крайнее верхнее положение перемещается подвижный цилиндр 6, а впускной клапан 8 остается в неподвижном положении, при этом происходит продувка камеры сгорания 12 и рабочей полости цилиндра 2 двигателя, вытеснение продуктов сгорания и заполнение камеры сгорания 12 свежим зарядом воздуха или топливовоздушной смеси (см. фиг. 5). После завершения продувки впускной клапан 8 перемещается в верхнее положение и перекрывает перепускное отверстие подвижного цилиндра 6, разделяя накопительную полость и камеру сгорания 12, где происходит сгорание топлива и повторяется рабочий ход, как указано выше.

Изобретение может быть использовано в двухтактных двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку блока, цилиндр двигателя с поршнем, 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. Двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра. В днищах подвижного цилиндра выполнено впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью, и перепускное отверстие. Камера сгорания ограничена головкой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия подвижного цилиндра. Впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия. Впускной клапан останавливается совместно с подвижным цилиндром во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане. При этом происходит процесс заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном. При перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане. В это время сообщается накопительная полость через перепускное отверстие с камерой сгорания. Впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра. Подвижный цилиндр имеет возможность изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя. Технический результат заключается в повышении эффективности двухтактного процесса работы двигателя. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с переменным объемом камеры сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, головку блока, по меньшей мере, один цилиндр двигателя с поршнем, по меньшей мере, одну 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, отличающийся тем, двигатель снабжен подвижным цилиндром, размещенным в камере сгорания, механизмом перемещения подвижного цилиндра, одно из днищ подвижного цилиндра сопряжено со штоком, связанным с механизмом перемещения подвижного цилиндра, в днищах подвижного цилиндра выполнено, по меньшей мере, одно впускное отверстие, сообщенное с накопительной полостью и, по меньшей мере, одно перепускное отверстие, камера сгорания ограничена головой блока, наружной поверхностью подвижного цилиндра, и поршнем, впускной клапан размещен внутри камеры сгорания с возможностью перемещения и периодического перекрытия перепускного отверстия подвижного цилиндра, при этом впускной клапан выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания с накопительной полостью во время процесса сгорания путем перекрытия перепускного отверстия, а также с возможностью после окончания рабочего хода последующего совместного перемещения с подвижным цилиндром в камеру сгорания в сторону нижней мертвой точки поршня и возможностью перекрытия впускным клапаном перепускного отверстия, а также остановки, совместно с подвижным цилиндром, впускного клапана во время процесса выхлопа при открытом выпускном клапане и процесса заполнения полости подвижного цилиндра перед впускным клапаном, причем при перемещении поршня к верхней мертвой точке подвижный цилиндр имеет возможность переместиться к верхней мертвой точке поршня при остановленном впускном клапане, сообщая накопительную полость через перепускное отверстие с камерой сгорания, впускной клапан имеет возможность перемещения к подвижному цилиндру и перекрытия перепускного отверстия после остановки подвижного цилиндра, а подвижный цилиндр выполнен с возможностью изменения объема камеры сгорания в зависимости от режима работы двигателя. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройствами для регулирования хода подвижного цилиндра и впускного клапана, связанными с органом управления двигателем. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в камере сгорания выполнены ограничители хода подвижного цилиндра. 4. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что шток впускного клапана размещен внутри штока подвижного цилиндра.