ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КАМЕНЕВА Российский патент 2004 года по МПК F02B25/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания двухтактного типа, работающих на различных типах топлива (бензин, керосин, спирт, газ, солярка).

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания 2СД-М1 (“Двигатель стационарный малолитражный 2СД-М1 и его модификации”. Руководство по эксплуатации РЭ 37.313.001-76 В/О “Энергомашэкспорт” СССР, Москва), имеющий кривошипно-камерную двухканальную продувку, газораспределение осуществляется цилиндропоршневой группой, рабочий процесс совершается в течение двух ходов поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала. Двигатель 2СД-М1 содержит цилиндр с 4-мя окнами: двумя продувочными, выпускным и впускным, размещенный внутри цилиндра поршень, который соединен при помощи шатуна с коленчатым валом, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, свечу зажигания, карбюратор и расположенную под поршнем кривошипную камеру с “сухим” картером.

Недостаток известного устройства заключается в следующем:

- недостаточной оптимизации процесса смесеобразования, присущей любой карбюраторной системе питания;

- высокая токсичность отработавших газов из-за присутствия в рабочей смеси масла, которое добавляется в топливо для смазки стенок гильзы и деталей кривошипно-шатунного механизма, что затрудняет полное сгорание топлива, а также сложности поддержания оптимального состава топливовоздушной смеси (1:14,7) и низкой адаптации к различным режимам работы двигателя.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с двумя выпускными окнами, поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом, два впускных канала с клапанами, размещенных в головке цилиндра, форсунку, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, свечу зажигания (патент на изобретение СССР №16483, F 02 В 25/00, 1930).

Недостатком известного устройства является низкая экономичность двигателя, поскольку не определены момент впрыскивания топлива и доза впрыскиваемого топлива, а также высокая токсичность отработавших газов из-за присутствия в рабочей смеси масла, которое добавляется в топливо для смазки стенок гильзы и деталей кривошипно-шатунного механизма, что затрудняет полное сгорание топлива, сложности поддержания оптимального состава топливовоздушной смеси (1:14,7) и низкой адаптации к различным режимам работы двигателя.

Задачей изобретения является повышение экономичности двигателя и снижения токсичности отработавших газов.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение экономичности двигателя за счет того, что впрыскивание топлива в камеру сгорания осуществляется в момент достижения определенного значения давления в камере сгорания, а доза впрыскиваемого в цилиндр топлива зависит от количества поданного в цилиндр воздуха, что обеспечивает оптимальное соотношение рабочей смеси, а также снижение токсичности отработавших газов за счет отсутствия масла в рабочей смеси, а также из-за более полного сгорания рабочей смеси в связи с поддержанием оптимального режима смесеобразования.

Дополнительным техническим результатом является то, что введение “мокрого” картера в двухтактном двигателе позволяет улучшить смазку и охлаждение двигателя, что повышает надежность и долговечность его работы.

Для достижения технического результата двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с двумя выпускными окнами, поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом, два впускных канала с клапанами, размещенных в головке цилиндра, форсунку, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, свечу зажигания, а в головке цилиндра установлены датчик контрольного давления воздуха и устройство управления клапанами, каждое из которых содержит последовательно и кинематически связанные коромысло, штангу, толкатель, противовес коленчатого вала с эксцентриком и пружину возврата клапана в исходное состояние, размещенную на клапане между головкой цилиндра и коромыслом.

В картере кривошипной камеры помещено масло для смазки и охлаждения стенок цилиндра, поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан заявленный двигатель при положении поршня около верхней мертвой точки (ВМТ) (слева) и около нижней мертвой точки (НМТ) (справа), на фиг.2 - устройство управления клапанами, на фиг.3 - схема датчика контрольного давления воздуха, фиг.4 - схема, поясняющая работу двигателя-прототипа 2СД-М1.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Каменева (ДВСК) содержит цилиндр 1, два выпускных окна 2, поршень 3, шатун 4, коленчатый вал с пластинами-эксцентриками на противовесах 5, камеру сгорания 6, головку цилиндра 7, кривошипную камеру 8 с “мокрым” картером, свечу зажигания 9, впускные каналы 10, клапана 11, форсунку 12, датчик контрольного давления воздуха 13.

Устройство управления клапанами содержит пружину 14, коромысло 15, регулировочный винт 16, штангу 17, толкатель 18, упор 19, профиль пластины эксцентрика 20, который расположен на противовесе коленчатого вала.

Приведенный вариант датчика контрольного давления воздуха содержит корпус 21, клапан-шток 22, упорную шайбу 23, уплотнительную манжету 24, гайку 25, фигурную шайбу 26, пружину 27, регулировочную гайку 28, микропереключатель 29, головку цилиндра 30.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При движении поршня в цилиндре из ВМТ в НМТ после воспламенения рабочей смеси в камере сгорания происходит рабочий ход. При приближении поршня 3 к НМТ открываются выпускные окна 2 и происходит выпуск отработавших газов. В это время коленчатый вал 5 поворачивается таким образом, что его противовесы оказываются наверху. На противовесах прикреплены износоустойчивые пластины-эксцентрики 20, которые приходят в соприкосновение с толкателем 18, поднимая его и штангу 17, которая в свою очередь взаимодействует с коромыслом 15. Коромысло 15, преодолевая давление пружины 14, открывает впускной клапан 11 и от автономного нагнетателя в цилиндр 1 подается чистый воздух, который заполняет цилиндр 1 и проталкивает остатки отработавших газов через выпускные окна 2. Эксцентрик 20 коленчатого вала сходит с толкателя 18, впускной клапан 11 закрывается и поршень 3 начинает сжимать воздух. Время начала и конца срабатывания впускного клапана задает профиль пластины-эксцентрика 20. В головке цилиндра 7 установлен датчик контрольного давления воздуха 13. Когда давление в цилиндре 1 достигает контрольного (например, 2 кгс/см²), которое устанавливается регулировочной гайкой 28, клапан-шток 22, преодолевая давление пружины 27, перемещается вверх и закрывается, замыкая контакты микропереключателя 29, что является сигналом для подачи команды форсунке 12 начать впрыск топлива в цилиндр 1. Изменяя напор воздуха от нагнетателя, автоматически будет изменяться и время впрыска топлива, а значит и поддерживаться оптимальное соотношение рабочей смеси на различных режимах работы двигателя. При подходе поршня 3 к ВМТ форсунка 12 отключается и происходит поджог рабочей смеси электрической искрой от свечи зажигания 9. Начинается рабочий ход поршня 3 и цикл повторяется. Клапан-шток 22 остается закрытым, пока не завершится рабочий ход и выпуск отработавших газов. После спада давления в цилиндре 1 ниже контрольного клапан-шток 22 открывается, контакты микропереключателя 29 размыкаются.

В зависимости от конструкции (степени сжатия воздуха, давления и способа впрыска топлива в цилиндр) ДВСК может работать как при воспламенении рабочей смеси от свечи зажигания (работа на бензине, керосине, спирте, газе), так и при самовоспламенении смеси (работа на солярке).

Использование в двигателе в отличие от классического варианта газораспределительного механизма эксцентриков, расположенных на противовесах коленчатого вала, дает возможность отказаться от распределительного вала и шестерен привода, что значительно упрощает схему газораспределительного механизма и повышает надежность и долговечность двигателя в целом.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания двухтактного типа, работающих на различных типах топлива (бензин, керосин, спирт, газ, солярка). Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с двумя выпускными окнами, поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом, два впускных канала с клапанами, размещенных в головке цилиндра, форсунку, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, свечу зажигания, а в головке цилиндра установлены датчик контрольного давления воздуха и устройство управления клапанами, каждое из которых содержит последовательно и кинематически связанные коромысло, штангу, толкатель, противовес коленчатого вала с эксцентриком и пружину возврата клапана в исходное состояние, размещенную на клапане между головкой цилиндра и коромыслом. В картере кривошипной камеры помещено масло для смазки и охлаждения стенок цилиндра, поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма. Изобретение обеспечивает повышение экономичности двигателя и снижение токсичности отработавших газов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с двумя выпускными окнами, поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом, два впускных канала с клапанами, размещенные в головке цилиндра, форсунку, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, свечу зажигания, отличающийся тем, что в головке цилиндра установлены датчик контрольного давления воздуха и устройство управления клапанами, каждое из которых содержит последовательно и кинематически связанные коромысло, штангу, толкатель, противовес коленчатого вала с эксцентриком и пружину возврата клапана в исходное состояние, размещенную на клапане между головкой цилиндра и коромыслом.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в картер кривошипной камеры помещено масло для смазки и охлаждения стенок цилиндра, поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма.