СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02B19/02 F02D15/04 

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

Известен способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сжатии свежего заряда воздуха или горючей смеси, подаче свежего заряда в камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров, закрытии впускным клапаном впускного отверстия, отделяющего накопительную полость свежего заряда от камеры сгорания, открытии перепускного клапана, разделяющего камеру сгоранию от рабочей полости цилиндра, воспламенении горючей смеси в камере сгорания и перепуске продуктов сгорания в рабочую полость из камеры сгорания через перепускное отверстие, продувке и удалении продуктов сгорания из рабочей полости цилиндра при открытом выпускном клапане, (см. патент США N 5333582 МПК F 02 B 19/02, опубликованный 1994 г.).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточно эффективном двухтактном процессе работы двигателя.

Задачей изобретения является повышение эффективности двухтактного процесса работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сжатии свежего заряда воздуха или горючей смеси, подаче свежего заряда в камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров, закрытии впускным клапаном впускного отверстия, отделяющего накопительную полость свежего заряда от камеры сгорания, открытии перепускного клапана, разделяющего камеру сгоранию от рабочей полости цилиндра, воспламенении горючей смеси в камере сгорания и перепуске продуктов сгорания в рабочую полость из камеры сгорания через перепускное отверстие, продувке и удалении продуктов сгорания из рабочей полости цилиндра при открытом выпускном клапане, согласно изобретению при подходе поршня к нижней мертвой точке перепускной клапан перемещается по направлению к нижней мертвой точке, перекрывая перепускное отверстие камеры сгорания своей уплотняющей поверхностью от рабочей полости цилиндра, впускной клапан открывает впускное отверстие, производя продувку камеры сгорания, а при перемещении поршня к верхней мертвой точке на такте выхлопа при открытом выпускном клапане открывается перепускной клапан, производя продувку камеры сгорания и рабочей полости цилиндра, причем момент начала закрытия перепускного и выпускного клапанов после окончания продувки регулируют в зависимости от величины нагрузки двигателя, обеспечивая более ранний момент начала закрытия клапанов при увеличении мощности двигателя и более поздний момент начала закрытия клапанов при снижении мощности, сохраняя при этом продолжительность от начала перемещения клапанов из открытого положения до остановки их в закрытом положении неизменной при всех режимах работы двигателя.

Кроме того, поставленная задача решается и тем, что перепускной клапан имеет возможность дополнительного перекрытия впускного отверстия посредством дополнительной уплотняющей поверхности, выполненной на тарелке клапана.

По завершении выхлопа обеспечивают давление в камере сгорания большее, чем давление сжатия в рабочей полости цилиндра.

В рабочей полости цилиндра осуществляют частичное досжатие заряда воздуха или горючей смеси, поступивших через впускной и перепускной клапаны.

Осуществляют одновременное начало закрытия впускного, перепускного и выпускного клапанов.

На фиг. 1 показано положение впускного и перепускного клапанов в начале процесса сгорания,
на фиг. 2 - положение впускного и перепускного клапанов при завершении рабочего хода и начале выхлопа,
на фиг. 3 - положение впускного и перепускного клапанов при завершении выхлопа и заполнении камеры сгорания и полости цилиндра свежим зарядом.

Заявленный способ может быть реализован в двухтактном двигателе. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров, головку 1 блока, по меньшей мере один цилиндр 2 с поршнем 3, по меньшей мере одну камеру сгорания 4, выполненную в головке 1 блока. Впускной и выпускной клапаны 5 и 6 установлены в головке 1 блока. Накопительная полость 7, выполненная в головке 2, сообщена с одной стороны с источником давления воздуха или рабочей смеси, а с другой стороны - с камерой сгорания 4. Камера сгорания 4 выполнена с возможностью периодического сообщения с накопительной полостью 7 через по меньшей мере одно впускное отверстие 8, перекрываемое впускным клапаном 5 и с рабочей полостью 9 цилиндра 2 через по меньшей мере одно перепускное отверстие 10, перекрываемое перепускным клапаном 11. Перепускной клапан 11 установлен в камере сгорания 4 с возможностью перемещения и периодического перекрытия по меньшей мере одного впускного отверстия 8, (которое в свою очередь перекрывает впускной клапан 5) и по меньшей мере одного перепускного отверстия 10.

Перепускной клапан 11 снабжен двумя противоположно расположенными уплотняющими поверхностями 12 и 13, периодически взаимодействующими с седлами 14 и 15, выполненными соответственно после впускного отверстия 8 и в перепускном отверстии 10. Противоположно расположенные уплотняющие поверхности 12 и 13 выполнены на тарелке перепускного клапана 11. Площадь поперечного сечения средней части камеры сгорания 4 больше площади поперечного сечения впускного 8 или перепускного 10 отверстий камеры сгорания 4.

Реализация заявленного способа показана на примере работы двухтактного двигателя.

При включении зажигания источник давления воздуха или рабочей смеси создает в накопительной полости 7 давление сжатия, после чего срабатывает стартер, приводя в движение коленчатый вал двигателя. Во время рабочего хода впускной клапан 5 и перепускной клапан 11 находятся в верхнем положении. Впускной клапан 5 выполнен с возможностью разобщения камеры сгорания 4 с накопительной полостью 7 (посредством перекрытия впускного отверстия 8). Периодическое сообщения камеры сгорания 4 с полостью 9 цилиндра осуществляется перепускным клапаном 11 через перепускное отверстие 10. При сгорании топлива перепускной клапан 11 находится в верхнем положении, при этом перепускное отверстие 10 открыто, и продукты сгорания воздействуют на поршень 3, перемещая последний от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), как показано на фиг. 1.

При завершении рабочего хода, при подходе поршня 3 к НМТ, перепускной клапан 11 опускается в нижнее положение (см. фиг. 2), при этом уплотняющие поверхности 13 контактируют с седлом 15, перекрывая тем самым перепускное отверстие 10, и открывается выпускной клапан 6. Завершается рабочий ход и начинается процесс выхлопа, т. е. очистки полости 9 цилиндра от продуктов сгорания.

При перемещении поршня 3 к верхней мертвой точке на такте выхлопа при открытом выпускном клапане 6 открывается перепускной клапан 11, производя продувку камеры сгорания и рабочей полости 9 цилиндра (см. фиг. 3). Момент начала закрытия перепускного 11 и выпускного 6 клапанов после окончания продувки регулируют в зависимости от величины нагрузки двигателя, обеспечивая более ранний момент начала закрытия клапанов при увеличении мощности двигателя и более поздний момент начала закрытия клапанов при снижении мощности. При этом сохраняют неизменной продолжительность от начала перемещения клапанов 6 и 11 из открытого положения до остановки их в закрытом положении при всех режимах работы двигателя. Регулировка момента начала закрытия или открытия клапанов, а также продолжительность их открытия может быть произведена путем перестановки соответствующих профилированных кулачков при механическом приводе клапанов или путем формирования соответствующего рабочего сигнала в гидравлическом или электрическом приводе клапанов.

При этом предпочтительно по завершении выхлопа обеспечивать давление в камере сгорания 4 большее, чем давление сжатия в рабочей полости 9 цилиндра.

В рабочей полости 9 цилиндра осуществляют частичное досжатие заряда воздуха или горючей смеси, поступившего через впускной 5 и перепускной 11 клапаны.

Для обеспечения безаварийной работы двигателя следует осуществлять одновременное начало закрытия перепускного 11 и выпускного 6 клапанов.

Далее впускной клапан 5 перемещается в верхнее положение, перекрывая впускное отверстие 8, при этом перепускной клапан 11 также перемещается в верхнее положение, перекрывая свое уплотняющей поверхностью 12 седло 14 после впускного отверстия 8, осуществляя дополнительное перекрытие возможных утечек свежего заряда через впускное отверстие 8. Далее в камере сгорания 4 происходит воспламенение топлива, после чего процесс повторяется, как было указано выше.

Изобретение может быть использовано в двухтактных двигателя внутреннего сгорания. Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания заключается в сжатии свежего заряда воздуха или горючей смеси, подаче свежего заряда в камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров, закрытии впускным клапаном впускного отверстия, отделяющего накопительную полость свежего заряда от камеры сгорания, открытии перепускного клапана, разделяющего камеру сгоранию от рабочей полости цилиндра, воспламенении горючей смеси в камере сгорания, перепуске продуктов сгорания в рабочую полость из камеры сгорания через перепускное отверстие. При подходе поршня к нижней мертвой точке, перепускной клапан перемещается по направлению к нижней мертвой точке, перекрывая перепускное отверстие камеры сгорания своей уплотняющей поверхностью от рабочей полости цилиндра, впускной клапан открывает впускное отверстие, производя продувку камеры сгорания. При перемещении поршня к верхней мертвой точке на такте выхлопа при открытом выпускном клапане открывается перепускной клапан, производя продувку камеры сгорания и рабочей полости цилиндра. Момент начала закрытия перепускного и выпускного клапанов после окончания продувки регулируют в зависимости от величины нагрузки двигателя, обеспечивая более ранний момент начала закрытия клапанов при увеличении мощности двигателя и более поздний момент начала закрытия клапанов при снижении мощности. Обеспечивают сохранение неизменной продолжительности от начала перемещения клапанов из открытого положения до остановки их в закрытом положении при всех режимах работы двигателя. Технический результат заключается в повышении эффективности двухтактного процесса работы двигателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сжатии свежего заряда воздуха или горючей смеси, подаче свежего заряда в камеру сгорания, выполненную в головке блока цилиндров, закрытии впускным клапаном впускного отверстия, отделяющего накопительную полость свежего заряда от камеры сгорания, открытия перепускного клапана, разделяющего камеру сгоранию от рабочей полости цилиндра, воспламенении горючей смеси в камере сгорания, перепуске продуктов сгорания в рабочую полость из камеры сгорания через перепускное отверстие, продувке и удалении продуктов сгорания из рабочей полости цилиндра при открытом выпускном клапане, отличающийся тем, что при подходе поршня к нижней мертвой точке перепускной клапан перемещается по направлению к нижней мертвой точке, перекрывая перепускное отверстие камеры сгорания своей уплотняющей поверхностью от рабочей полости цилиндра, впускной клапан открывает впускное отверстие, производя продувку камеры сгорания, а при перемещении поршня к верхней мертвой точке на такте выхлопа при открытом выпускном клапане, открывается перепускной клапан, производя продувку камеры сгорания и рабочей полости цилиндра, причем момент начала закрытия перепускного и выпускного клапанов после окончания продувки регулируют в зависимости от величины нагрузки двигателя, обеспечивая более ранний момент начала закрытия клапанов при увеличении мощности двигателя и более поздний момент начала закрытия клапанов при снижении мощности, сохраняя при этом продолжительность от начала перемещения клапанов из открытого положения до остановки их в закрытом положении остается неизменной при всех режимах работы двигателя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перепускной клапан имеет возможность дополнительно перекрытия впускного отверстия, посредством дополнительной уплотняющей поверхности, выполненной на тарелке клапана. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по завершении выхлопа обеспечивают давление в камере сгорания большее, чем давление сжатия в рабочей полости цилиндра. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в рабочей полости цилиндра осуществляют частичное досжатие заряда воздуха или горючей смеси, поступившего через впускной и перепускной клапаны. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что осуществляют одновременное начало закрытия впускного, перепускного и выпускного клапанов.