Двухтактный двигатель с щелевой продувкой Российский патент 2025 года по МПК F02B25/14 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с выпуском и продувкой, осуществляемым через окна, открываемые поршнем в районе его нижней мертвой точки.

Известен двухтактный двигатель с щелевой продувкой, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, разделяющим полость цилиндра на рабочую и подпоршневую камеры, при этом поршень имеет трон к и соединенную с ним головку, а в цилиндре выполнены продувочные и, по меньшей мере, одно выпускное окна, перекрываемые кромкой головки поршня, а также, по меньшей мере, одно перекрываемое кромкой тронка впускное окно, предназначенное для впуска свежего заряда в подпоршневую полость, причем впускное окно расположено в той же продольной плоскости, проходящей через геометрическую продольную ось цилиндра, в которой расположено выпускное окно (см. изобретение: двухтактный двигатель с послойной продувкой 2466281 Рос. Федерация; МПК F02B 25/22, F02B 25/16/ Такаянаги Йосиаки; патентообладатель Макита Корпорейшн. - №2011116186/06; заявл. 17.09.2009; опубл. 10.11.2012 Бюл. №31).

Недостатком известного двигателя является повышенная теплонапряженность цилиндра и поршня в районе расположения выпускного окна.

Технической проблемой является устранение указанного недостатка.

Техническим результатом является снижение теплонапряженности двигателя.

Техническая проблема решается, и технический результат достигается тем, что двухтактный двигатель с щелевой продувкой содержит цилиндр с размещенным в нем поршнем, разделяющим полость цилиндра на рабочую и подпоршневую камеры, при этом поршень имеет тронк и соединенную с ним головку, а в цилиндре выполнены продувочные и, по меньшей мере, одно выпускное окна, перекрываемые кромкой головки поршня, а также, по меньшей мере, одно перекрываемое кромкой тронка впускное окно, предназначенное для впуска свежего заряда в подпоршневую полость, причем впускное окно расположено в той же продольной плоскости, проходящей через геометрическую продольную ось цилиндра, в которой расположено выпускное окно, а впускное окно расположено на той же стороне цилиндра, что и выпускное окно впускное окно расположено на той же стороне цилиндра, что и выпускное окно, согласно изобретению поршень снабжен средством уплотнения части поверхности цилиндра, на которой расположены выпускное и впускное окна.

Технический результат достигается также тем, что средство уплотнения может быть выполнено в виде подпружиненного сегмента, контактирующего своей наружной цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью цилиндра.

Изобретение поясняется при помощи чертежей:

Фиг. 1 - часть цилиндра с выполненными в нем выпускными, продувочными и впускными окнами.

Фиг. 2 - поршень с подпружиненным сегментом.

Двухтактный двигатель с щелевой продувкой содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, который имеет тронк 3 и соединенную с ним головку 4. В цилиндре 1 выполнены продувочные окна 5 и выпускные окна 6, которые перекрываются кромкой головки 4 поршня 2, а также впускные окна 7, которые перекрываются кромкой тронка 3 поршня 2. При этом впускные окна 7 расположены в той же продольной плоскости, проходящей через геометрическую продольную ось 8 цилиндра 1, в которой расположены также выпускные окна 6, и впускное окно 7 расположено на той же стороне цилиндра 1, что и выпускное окно 6. Поршень 2 может быть снабжен средством уплотнения части поверхности цилиндра 1, на которой расположены выпускные 6 и впускные 7 окна. Средство уплотнения выполнено, например, в виде подпружиненного сегмента 9, контактирующего своей наружной цилиндрической поверхностью 10 с внутренней поверхностью 11 цилиндра 1.

Таким образом, боковая поверхность тронка 3 с одной его стороны или поверхность 10 одного сегмента 9 перекрывают одну группу выпускных 6 и впускных окон 7, расположенных на одной стороне поверхности 11 цилиндра 1. То есть, группа выпускных 6 и впускных 7 окон расположена с одной стороны продольной плоскости цилиндра 1, проходящей через его продольную геометрическую ось 8 и разделяющей полость цилиндра 1 на два равных сегмента.

Поршень 2 разделяет полость цилиндра 1 на рабочую камеру 12, в которой осуществляются сжатие, сгорание и расширения, а также на подпоршневую камеру 13, в которую осуществляют впуск через впускное окно 7 свежего заряда и перепуск из нее заряда в рабочую камеру 12.

Рабочий процесс двигателя осуществляется следующим образом. В конце своего рабочего хода головка 4 поршня 2 опускается ниже верхней кромки выпускных окон 6, открывая выход из рабочей камеры 12 цилиндра 1 продуктам сгорания в атмосферу через выпускные окна 6. Горячие продукты сгорания, выходя из полости цилиндра 1 с высокой скоростью, осуществляют местный нагрев цилиндра 1 и поршня 2 в районе расположения выпускных окон 6, что приводит к термическим деформациям цилиндра 1 и поршня 2, ухудшая газоплотность рабочей камеры 12 и способствуя дальнейшему перегреву частей двигателя. Размещение впускных окон 7 непосредственно под выпускными окнами 6 позволяет осуществить местное охлаждение перегретых частей цилиндра 1 и поршня 2 за счет организации впуска свежего холодного заряда в непосредственной близости от выпускных окон 6 и повысить за счет этого надежность работы двигателя. Впуск через окна 7 в подпоршневую камеру 13 осуществляется за счет их открытия нижней кромкой тронка 3 при положении поршня 2 в районе своей верхней мертвой точки.

Для уменьшения газообмена через рядом расположенные окна 6 и 7 использовано средство уплотнения, выполненное, например, в виде подпружиненного сегмента 9, наружная поверхность 10 которого контактирует как с зоной выпускных 6 окон, так и впускных 7, уменьшая перепуск свежего заряда из камеры 13 в впускные 7 и выпускные 6 окна, а также перепуск продуктов сгорания из камеры 12 в впускные окна 7 и камеру 13. Средство уплотнения используют, преимущественно, при выполнении выпускных 6 и впускных 7 окон в плоскости, перпендикулярной плоскости действия на поршень 2 боковой силы. При расположении выпускных 6 и впускных 7 окон в плоскости действия боковой силы, повышается надежность работы двигателя из-за снижения теплонапряженности поверхности цилиндра 1, к которой прижимается тронк 3 на такте расширения, и за счет этого выбирается радиальный зазор между тронком 3 и поверхностью 11 и уменьшается неконтролируемый перепуск в окна 6 и 7.

Таким образом, использование описанного изобретения позволяет снизить теплонапряженность двухтактного двигателя и повысить за счет этого надежность его работы и ресурс.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель с щелевой продувкой содержит цилиндр (1) с размещенным в нем поршнем, разделяющим полость цилиндра (1) на рабочую (12) и подпоршневую (13) камеры. Поршень имеет тронк и соединенную с ним головку. В цилиндре (1) выполнены продувочные (5) и, по меньшей мере, одно выпускное (6) окна, перекрываемые кромкой головки поршня, а также, по меньшей мере, одно перекрываемое кромкой тронка впускное окно (7), предназначенное для впуска свежего заряда в подпоршневую полость. Впускное окно (7) расположено в той же продольной плоскости, проходящей через геометрическую продольную ось цилиндра (1), в которой расположено выпускное окно (6). Впускное окно (7) расположено на той же стороне цилиндра (1), что и выпускное окно (6). Поршень снабжен средством уплотнения части поверхности цилиндра (1), на которой расположены выпускное (6) и впускное (7) окна. Технический результат заключается в снижении теплонапряженности двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухтактный двигатель с щелевой продувкой, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, разделяющим полость цилиндра на рабочую и подпоршневую камеры, при этом поршень имеет тронк и соединенную с ним головку, а в цилиндре выполнены продувочные и, по меньшей мере, одно выпускное окна, перекрываемые кромкой головки поршня, а также, по меньшей мере, одно перекрываемое кромкой тронка впускное окно, предназначенное для впуска свежего заряда в подпоршневую полость, причем впускное окно расположено в той же продольной плоскости, проходящей через геометрическую продольную ось цилиндра, в которой расположено выпускное окно, при этом впускное окно расположено на той же стороне цилиндра, что и выпускное окно, отличающийся тем, что поршень снабжен средством уплотнения части поверхности цилиндра, на которой расположены выпускное и впускное окна.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что средство уплотнения выполнено в виде подпружиненного сегмента, контактирующего своей наружной цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью цилиндра.