ЦИЛИНДР ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F02F1/22 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям цилиндров двухтактных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в двигателях бензиномоторных пил.

В цилиндре протекают основные рабочие процессы ДВС, поэтому конструкция цилиндра и ее состояние в значительной степени определяет мощность и моторесурс двигателя. Большое влияние на мощность оказывают процессы газообмена в двигателе, которые осуществляются в газовой полости цилиндра, а также через его окна и газоподводящие каналы, связывающие газовую полость цилиндра с рабочей полостью картера двигателя.

Известны цилиндры, предназначенные для ДВС с кривошипно-камерной продувкой, содержащие впускное, продувочные и выпускное окно с каналами (см. ав.св. СССР №103990 по кл. F 1/22 за 1955 г., патент США №3687118 по кл. 123-73 за 1972 г.).

Известен также цилиндр двухтактного ДВС с кривошипно-камерной продувкой, содержащий впускной канал с впускным окном, боковые продувные каналы с окнами и выпускное окно с каналом (см. книгу Д.К.Шмаков «Бензиномоторная пила МП-5 «Урал-2», М.: изд-во «Лесная промышленность», 1970 г., стр.13), принятый авторами за прототип. Данная конструкция цилиндра, являясь, кроме своего основного назначения, главной деталью системы газообмена, не обеспечивает качественное наполнение цилиндра новым зарядом горючей смеси из-за того, что некоторые зоны рабочего объема цилиндра остаются непродутыми и заполненными отработанными газами. Это приводит к быстрому загрязнению (закоксовыванию) камеры сгорания цилиндра, свечи зажигания, головки поршня и поршневого кольца и, как следствие, к низким параметрам надежности и мощности двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции цилиндра, обеспечивающего качественную проводку рабочего объема цилиндра и практически полное освобождение его от отработанных газов при ходе поршня вверх от крайнего нижнего положения.

Техническое решение предлагаемого изобретения состоит в том, что суммарная площадь двух выпускных окон цилиндра составляет 1,6-1,8 (за исключением 1,7) от суммарной площади двух боковых продувочных окон его.

По многочисленным результатам газодинамических продувок рабочих объемов цилиндров двухтактного ДВС для бензиномоторных пил, авторами изобретения было установлено, что при площади выпускного окна цилиндра менее 1,6 от суммарной площади продувочных каналов его во время вытеснения продуктов сгорания через выпускное окно цилиндра свежей топливно-воздушной смесью, поступающей из кривошипной камеры (картера) в рабочий объем цилиндра через боковые продувочные окна, поток свежей топливно-воздушной смеси в рабочем объеме цилиндра поджат (адиабатически недорасширен) и обладает большой энергией, в результате чего в верхней части рабочего объема цилиндра образуется застойная зона, заполненная отработанными продуктами сгорания. В результате этого не обеспечивается полное наполнение рабочего объема цилиндра новым зарядом топливно-воздушной смеси. У цилиндра ДВС бензиномоторной пилы «Урал-2», принятой авторами за прототип, площадь выпускного окна цилиндра составляет 0,7 от суммарной площади боковых продувочных окон.

У предложенной авторами конструкции цилиндра ДВС не одно, а два выпускных окна, что обеспечивает качественное наполнение цилиндра новым зарядом топливно-воздушной смеси.

При суммарной площади выпускных окон цилиндра более 1,8 от суммарной площади продувочных окон также не обеспечивается полное наполнение рабочего объема цилиндра топливно-воздушной смесью из-за отсутствия достаточного подпора топливно-воздушной смеси в рабочем объеме цилиндра и потери ее через выпускные окна цилиндра.

На фиг.1 изображена конструкция предложенного цилиндра двухтактного ДВС для бензиномоторных пил, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Он имеет впускной канал 1 с впускным окном 2, продувочные каналы 3 с окнами 4, выпускные окна 5 с каналами 6, рабочий объем цилиндра 7.

Газодинамические процессы в цилиндре двигателя осуществляются следующим образом. Вначале топливно-воздушная смесь поступает из кривошипной камеры (картера двигателя) по боковым продувочным каналам 3 и через продувочные окна 4 входит в рабочий объем цилиндра, затем два боковых потока топливно-воздушной смеси встречаются и поднимаются вверх к головке цилиндра. Происходит наполнение рабочего объема цилиндра зарядом топливно-воздушной смеси и вытеснение отработанных газов. В цилиндре двигателя при ходе поршня вверх от крайнего нижнего положения, называемого нижней мертвой точкой (н.м.т.), закрываются выпускные окна и в рабочем объеме цилиндра начинается сжатие топливно-воздушной смеси. При сжатии давление и температура топливно-воздушной смеси возрастают, и в момент, когда поршень не доходит до крайнего верхнего положения, называемого верхней мертвой точкой (в.м.т.), подается искра на свечу зажигания. Через некоторое время начинается процесс сгорания, сопровождаемый резким нарастанием давления в цилиндре при обратном движении поршня - происходит рабочий ход - расширение продуктов сгорания. После открытия выпускных окон начинается выпуск продуктов сгорания. К моменту открытия выпускных окон давление в цилиндре значительно снижается и вскоре начинается процесс продувки цилиндра. При суммарной площади двух выпускных окон цилиндра, равной 1,6-1,8 (за исключением 1,7) от суммарной площади двух боковых продуктов окон цилиндра, практически все продукты сгорания вытесняются через выпускные окна и рабочий объем цилиндра заполняется свежей топливно-воздушной смесью.

Цилиндр двухтактного двигателя внутреннего сгорания для бензиномоторных пил содержит впускной канал с впускным окном, продувочные каналы с окнами и выпускные окна с каналами. Суммарная площадь двух выпускных окон цилиндра составляет 1,6-1,8 (за исключением 1,7) от суммарной площади двух боковых продувочных окон цилиндра. При таком выполнении обеспечивается качественная продувка рабочего объема цилиндра и практически полное освобождение его от отработанных газов при ходе поршня вверх от крайнего нижнего положения. 2 ил.

Цилиндр двухтактного двигателя внутреннего сгорания для бензиномоторных пил с каналами и окнами для кривошипно-камерной продувки, содержащий впускной канал с впускным окном, продувочные каналы с окнами и выпускные окна с каналами, отличающийся тем, что суммарная площадь двух выпускных окон цилиндра составляет 1,6-1,8 (за исключением 1,7) суммарной площади двух боковых продувочных окон цилиндра.