Оконный газораспределительный механизм Российский патент 2024 года по МПК F02B25/00 F02F1/22 F02F3/24 F02B75/02 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС).

В оконном газораспределительном механизме двухтактных ДВС органами газораспределения служат поршень и окна цилиндра, механизм предназначен для впуска в цилиндр двигателя топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов, выполнен в виде цилиндра содержащего: впускное, выпускное, верхние и нижние перепускные окна, причем, верхние окна расположены выше выпускных окон и смещены по окружности цилиндра относительно нижних окон на ширину перепускного канала, а так же поршня на котором в верхней и нижней частях установлены компрессионные кольца, под верхним компрессионным кольцом расположены горизонтальные перепускные окна, чуть ниже которых, перпендикулярно к ним, выполнены небольшие вертикальные прорези, либо несколько отверстий диаметром 0,8 мм.

Изобретение обеспечивает устойчивую и надежную работу ДВС на различных видах топлива (бензин, керосин), обеспечивает легкий запуск двигателя, снижает выброс СО2 в атмосферу, позволяет любой двухтактный двигатель переделать в надежный, экономичный разнотопливный ДВС путем замены цилиндра и поршня.

За прототип оконного (бесклапанного) газораспределительного механизма двухтактного двигателя взят оконный механизм ДВС по патенту Российской Федерации RU 2638694 7F02 В 75/26 от 15.12.2017 г.

Признаки, характеризующие оконный газораспределительный механизм прототипа:

1* - цилиндр, содержащий:

1*а - впускное окно

1*б - выпускное окно

1*в - верхние и нижние перепускные окна

1*г - верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна

1*д - перепускные каналы

2* - поршень, содержащий:

2*а - горизонтальные перепускные окна в верхней части поршня

2*б - поршневое компрессионное кольцо возле головки поршня.

Принятый за прототип механизм газораспределения обладает следующими недостатками: потери отраженной от головки ДВС топливно-воздушной смеси в момент ее переброски из картера двигателя в верхнюю часть цилиндра, а также невысокая температура и небольшое давление сжатой под юбкой поршня рабочей смеси.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т.е. создание такого механизма газораспределения, который позволит избежать потерь топливно-воздушной смеси при ее переброске из картера в верхнюю часть цилиндра, тем самым повысить КПД двигателя, а так же создать условия для работы на разных видах топлива (бензин, керосин), а так же повысить надежность ДВС и снизить выброс СО₂ в атмосферу.

Эта цель достигается тем, что в двухтактном ДВС с любым типом возвратно-поступательного механизма (аксиальным либо кривошипно-шатунный механизм) изменяется конструкция газораспределения прототипа следующим образом:

а) верхние окна перепускных каналов в цилиндрах двигателя, расположенные выше выпускных окон, смещаются в бок цилиндра относительно нижних окон на ширину перепускного канала;

б) на поршне, помимо верхнего кольца, в нижней части юбки, устанавливается компрессионное кольцо, чуть ниже горизонтальных перепускных окон в поршне, перпендикулярно к ним, выполняются небольшие прорези шириной 0,5-0,8 мм, либо ряд небольших отверстий диаметром 0,8 мм. Размеры прорезей будут зависеть от рабочего объема ДВС.

Признаки, характеризующие заявленный оконный газораспределительный механизм:

1* - цилиндр, содержащий:

1*а - впускное окно

1*б - выпускное окно

1*в - верхние и нижние перепускные окна

1*г - верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна

1*д - верхние перепускные окна смещены относительно нижних окон на ширину перепускного канала

1*е - Г-образные перепускные каналы

2* - поршень содержит:

2*а - горизонтальные перепускные окна в верхней части поршня

2*б - поршневое компрессионное кольцо возле головки поршня

2*в - поршневое компрессионное кольцо на нижней части юбки поршня

2*г - вертикальные небольшие прорези либо мелкие отверстия диаметром 0,8 мм чуть ниже горизонтальных перепускных окон.

Признаки 1*,1*а, 1*б, 1*в, 1*г, 2*, 2*а, 2*б - общие с признаками прототипа.

Признаки 1*д, 1*е, 2*г, 2*в - являются новыми отличительными, так как использование именно этих признаков позволяет достичь поставленную цель. На фиг. 1 изображена схема двухтактного ДВС в конце такта «впуск - сжатие». На фиг. 2 изображена схема двухтактного двигателя на такте «рабочий ход - выпуск» при подходе к НМТ. На фиг. 3 изображен момент переброски небольшого количества газов из верхней части цилиндра в картер ДВС на грани открытия выпускного окна на такте «рабочий ход - выпуск» через вертикальные прорези в поршне. Изображен цилиндр с крышкой перепускного канала. На фиг. 6 изображено поперечное сечение Б-Б фиг. 5. На фиг 7 изображена крышка перепускного канала. На фиг. 8 изображено поперечное сечение А-А фиг. 7. На фиг. 9 изображен поршень с поршневыми кольцами, горизонтальным перепускным окном и вертикальной прорезью. На фиг. 10 изображен продольный разрез фиг .9. На фиг. 11 изображена схема двухтактного ДВС в начале такта «рабочий ход - выпуск».

Оконный газораспределительный механизм предназначен для использования в двухтактных двигателях для впуска в цилиндр топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов и состоит из подвижных и неподвижных деталей. К подвижным деталям относятся: см. Фиг. 9 поршень 2 с горизонтальными перепускными окнами 5 и вертикальными прорезями 4, а также поршневыми кольцами 18. К неподвижным деталям относится цилиндр двигателя содержащий: см. Фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 7, впускное окно 3, впускной клапан 15, впускной патрубок 16, нижнее перепускное окно 6, верхнее перепускное окно 7, причем верхнее окно 7 смещено по окружности цилиндра относительно нижнего 6 на ширину перепускного канала 8 см. Фиг. 4, 5, крышка 14 фиг. 7 с перепускным Г-образным каналом 8; выпускное окно 13 с патрубком 17.

Предлагаемый оконный механизм газораспределения работает следующим образом: рабочий цикл протекает за два такта «впуск - сжатие» и «рабочий ход - выпуск».

Такт «впуск - сжатие» фиг. 2 в момент пуска двигателя поршень 2 начинает двигаться от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, под юбкой поршня 2 происходит разряжение, в результате чего открывается впускной клапан 15, рабочая смесь из карбюратора, через впускной патрубок 16, клапан 15, впускное окно 3, поступает в картер двигателя под юбку поршня 2, а над поршнем 2 происходит сжатие рабочей смеси до МВТ, выпускное окно 13 и перепускные каналы 8 в этот момент закрыты.

Такт «рабочий ход - выпуск» фиг. 1, 3, 5, 6, 7. Образовавшиеся в результате воспламенения горючей смеси в цилиндре газы, воздействуя на поршень 2, перемещают его от ВМТ к НМТ фиг. 11. В этот момент перепускные окна 5, 6, а также выпускное окно 13 закрыты юбкой поршня 2. На грани открытия поршнем 2 выпускного окна 13, вертикальная прорезь 4 на поршне 2 фиг. 3 совпадает с нижним перепускным окном 6 цилиндра 1, при этом часть газов из верхней надпоршневой части цилиндра 1 через верхнее перепускное окно 7, перепускной канал 8, нижнее перепускное окно 6 и вертикальную прорезь 4, поступает в картер ДВС под юбку поршня 2 фиг. 3, повышая температуру и давление в картере ДВС, что позволяет для работы ДВС использовать различные виды топлива (бензин, керосин). При дальнейшем движении поршня 2 к НМТ начинается открытие выпускного окна 13. Как только поршень 2 откроет выпускное окно 13 на 1/3 часть его высоты, сжатая в картере ДВС горючая смесь через окно 5 поршня 2, нижнее перепускное окно 6 цилиндра 1, Г-образный перепускной канал 8, верхнее перепускное окно 7, поступит в верхнюю часть цилиндра 1 выше выпускного окна 13 и начнет вращаться по окружности цилиндра фиг. 6, тем самым исключая потери горючей смеси при переброске из картера в верхнюю часть цилиндра.

Изобретение относится к двухтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Предложенный оконный газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр двухтактного ДВС топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов, выполнен в виде цилиндра, содержащего: впускное 3 и выпускное 13 окна, верхние 7 и нижние 6 перепускные окна перепускного канала 8 и крышку 14 перепускного канала с Г-образным каналом 8. Верхние окна 7 расположены выше выпускного окна 13 и смещены по окружности цилиндра относительно нижних окон 6 на ширину перепускного канала 8. На поршне 2 в верхней и нижней частях установлены компрессионные кольца 18, под верхним компрессионным кольцом 18 расположены горизонтальные перепускные окна 5, чуть ниже которых, перпендикулярно к ним, выполнены вертикальные прорези 4. Механизм газораспределения позволит повысить КПД ДВС, а также создать условия для работы на разных видах топлива (бензин, керосин), а также повысить надежность ДВС и снизить выброс СО₂ в атмосферу. Для легкого запуска ДВС на керосине помимо запальной свечи предусмотрена свеча накаливания. 11 ил.

Оконный газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр двухтактного двигателя топливно-воздушной смеси и выпуска из него отработанных газов, выполнен в виде цилиндра с впускным и выпускным окнами, перепускными каналами, верхними и нижними перепускными окнами, причем верхние перепускные окна расположены выше выпускного окна, а также поршня с компрессионным кольцом вблизи головки поршня, под которым расположены горизонтальные перепускные окна, отличающийся тем, что верхние перепускные окна цилиндра смещены вбок относительно нижних окон на ширину перепускного канала, крышка, соединяющая верхние и нижние перепускные окна, содержит Г-образный перепускной канал, чуть ниже горизонтальных окон поршня, перпендикулярно к ним, расположены небольшие прорези, на верхней и нижней частях поршня размещены компрессионные кольца.