Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B17/00 F02B23/00 F02B33/04 

() ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания.

По основному авт.св. № 956827 известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически свя-, занные с коленчатым валом и образующие камеру сжатия в первом цилиндре, свечу зажигания, установленную в этой камере, впускные, продувочные и выпускные каналы каждого цилиндра и j карбюратор, установленный во впускном канале первого цилиндра и предназначенный для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1,2, при этом двигатель снаб-20 жен изолированными и подключенными к продувочным каналам кривошипными камерами дпп каждого цилиндра, во впускном камягк второго цилиндра установлен карбюратор, выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с 0 0,75 второй цилиндр выпол нен с камерой сжатия, большей по объему, чем камера сжатия первого цилиндра, свеча зажигания установлена в зоне, примыкающей к соединительному каналу, площадь сечения последнего выполнена равной -10 от площади днища поршня и коленчатый вал выполнен с возможностью синхронного движения поршней, причем объем камеры сжатия первого цилиндра выполнен равным 6-20 от объема камеры сжатия второго, цилиндра .

Однако в связи с тем, что в известном двигателе применены одинаковые фазы выпуска в обоих цилиндрах и их акустические системы выпуска настроены на режим максимальной мощности, на частичных нагрузках наблюдается более высокий, прямой выброс свежего заряда,чем на указанном режиме, что увеличивает токсичность отработавшие газов двигателя и снижает его экономимность. Цель изобретения - снижение токсичности отработавших газов двигателя и повышение его экономичности на частичных нагрузках путем изменения фаз выпуска цилиндров. Поставленная цель достигается тем что выходные сечения выпускных каналов в цилиндрах выполнены разной высоты, причем высота выходного сечения выпускного канала второго цилиндра превышает высоту выходного сечения выпускного канала первого цилиндра на 10-20, преимущественно на 12-18 поворота коленчатого вала. На фиг. 1 схематически представлен предлагаемой двигатель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. . Двигатель содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2, сообщенных между собой при помощи соединительного канала 3« поршни (, кинематически связанные с коленчатым валом 5 и зующие камеры 6 и 7 сжатия j поймем с. объем камеры 6 сжатия первого цилиндоа 1 составляет от объема камеоы 7 сжатия втооого иилиндоа 2, свечу 8 зажигания, установленную в камере 6 в зоне, примыкающей к соединительному каналу 3, впускные 9, продувочные 10 и выпускные 11 каналы каждого цилиндра, карбюратор 12, установ ленный во впускном канале 9 цилиндра 1 и предназначенный для приготовления горючей смеси.с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1j2 и карбюратор 13, установленный во впускном канале 9 цилиндра 2 и выполненный с возможностью добавки топлива к впус каемому воздуху для приготовления горючей смеси с ,75. К продув о чным каналам 1 О каждого цилиндра подключены кривошипные камеры 14 и 15, разделенные уплоУнительной манжетой 16. Площадь сечения соединительного канала 3 составляет 4-10% от площади днища поршня 4 и коленчатый вал 5 выполнен с возможностью синхрон ного движения поршней 4. Кроме того, выходные сечения 17 и 18 выпускных каналов 11 в цилиндрах 1 и 2 выполнены разной высоты, причем высота выходного сечения 18 выпускного канала 11 цилиндра 2 превышает высоту выходного сечения 17 выпускного канала 11 цилиндра 1 на 10-20, преимущественно на 12-18, поворота коленобрачатого вала. Поскольку фазы выпуска цилиндров 1 и 2 различны, то их акустические системы выпуска настраиваются индивидуально, например,путем применения выпускных труб различной длины и унифицированных глушителей шума выпуска. Двигатель работает следующим образом . Раздельное питание цилиндров 1 и 2 от карбюраторов 12 и 13, а также наличие .самостоятельных кривошипных камер 14 и 15, впускных 9, продувочных 10 и выпускных 11 каналов позволяет создать при синхронном движении поршней k к верхней мертвой точке независимый состав зарядов в цилиндрах 1 и 2. Поэтому в цилиядре 1 находится, смесь с коэффициентом избытка воздухао от 0,75 до 1,2,это обеспечивает устойчивое зажигание от свечи 8. В цилиндре 2 находится смесь с е/7 0,75. К концу процесса сжатия в цилиндре 1 сохраняются.благоприятные условия для зажигания смеси от искры, так как состав заряда в нем остается прежним. Это связано с тем, что на ходе сжатия имеет место вытеснение заряда только из цилиндра 1 в линдр 2 через канал 3, которое обеспечивается синхронным движением поршней 4 и меньшим объемом камеры 6 сжатия в цилиндре 1. После воспламенения заряда от свечи 8 и начавшегося горения в цилиндре 1 горящие газы в виде факела выбрасываются в камеру 7 сжатия цилиндра 2, Факельное зажигание позволяет осуществить сжигание в цилиндре 2 смеси переменного состава с высокой скоростью. Повышенная эффективность факела в этом случае связана с дополнительным перетеканием заряда из цилиндра 1 из-за его вытеснения поршнем 4. Оптимальный эффект факельного зажигания, как показывает экспериментальная проверка, получается при сечении канала 3 в пределах 4-10 от площади днища поршня 4. Создаваемое вследствие перетекания заряда интенсивное вихревое движение заряда в цилиндре 2 Снаряду с факельным зажиганием) устраняет возможность появления детонации при повышенной степени сжатия. Подавление детонации в цилиндре 1 достигается уменьшением объема камеры 6 сжатия до 6-20й от объема камеры 7 сжатия цилиндра 2. Таким образом, на режиме максимальной мощности в оба цилиндра подается смесь мощностного состава например, о 0,75-0,85К По мере снижения мои1ности в цилиндре 1 смесь постепенно объединяется до экономим .ного состава (например, cL 1,1-1,2) а в цилиндре 2 смесь постепенно обедняется до чистого воздуха. Так, например, при одинаковых диаметрах цилиндров качественное регулирование мощности возможно до о/51 2,2-2,t (при подаче в цилиндр 1 смеси со/. 1,1-1,2, в цилиндр 2 - воздуха). И только дальнейшее снижение мощности требует перехода к дросселиро. ванию. На предлагаемом двигателе воз можно использовать качественное регулирование и во всем диапазоне рабочих режимов, но в этом случае рабочий объем цилиндра 1 должен быть меньше рабочего объема цилиндра 2 (примерно в отношении 1:4) Важнейшее влияние на токсичность отработавших газов оказывает уровен смешения зарядов цилиндров Т и 2 в v процессе сгорания. Чем полнее смешиваются заряды различного состава, тем ниже токсичность отработавших газов. Уровень смешения находитс я в прямой зависимости от уменьшения объема каме ры 6 сжатия цилиндра 1. Однако минимальный объем камеры 6 сжатия должен быть сохранен для продолжения процес са сгорания в этом цилиндре. В момент подхода поршня 4 к верхней мертвой точке в цилиндре 1 не должна обрывать ся реакция горения (например, из-за достижения критической толщины горящего слоя), объем камеры 6 сжатия цилиндра 1 должен составлять 6-20% от объема камеры 7 сжатия цилиндра 2 После развития горения в цилиндре 2 начинается обратное перетекание заряда в цилиндр-1, способствующее вследствие турбулизации улучшению пол ноты сгорания в этом цилиндре. При этом в цилиндре 2 на частичных нагрузках остается еще достаточно много неучаствовавшего в горении кислорода. При достижении поршнем k верхней кромки выходного сечения 18 из цилиндра 2 начинается выпуск отработавших газов, давление в цилиндре 2 уменьшается; и продукты неполного сгорания из цилиндра 1 через соединительный канал 3 поступают в цилиндр 2, где они смешиваются с газами цилиндра 2, в котором наличие кислорода обеспечивает протекание реакции дожигания несгоревших углеводородов. При дальнейшем движении поршней + к нижней мертвой точке открывается выходное сечение 17 цилиндра 1, затем открываются продувочные каналы 13 и начинается продувка и наполнение обоих цилиндров. Выполнение выходного сечения 13, превышающим выходное сечение 1 на 10-20, преимущественно на 12-18 , по.ворота коленчатого вала, позволяет уменьшить выброс свежей смеси из цилиндра 1, который питают смесью . с cJL 0,,2. Выброс смеси из цилиндра 2 на частичных нагрузках не имеет столь существенного значения, так как питание цилиндра 2 -осуществляют смесью, объединяемой по мере снижения нагрузки на двигатель. Таким образом, предлагаемое изменение фаз выпуска цилиндров позволяет снизить токсичность отработавших газов двигателя и повысить его экономичность на частичных нагрузках. формула изобретения Двухтактный двигатель внутреннего сгорания по авт.св. W 956827, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности отработавших газов двигателя и повышения его экономичности на частичных нагрузках путем изменения фаз выпуска цилиндров, выходные сечения выпускных каналов в цилиндрах выполнены разной высоты, причем высота выходного сечения выпускного канала второго цилиндра превышает высоту выходного сечения выпускного канала первого цилиндра на 10-20, преимущественно на 12-18 , поворота коленчатого вала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 956827, кл. F02 В 17/00, 197Э.