Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B25/04 F02B75/34 

Изобретение относится к машиностроению, в частиостн к ДВС, и может быть использовано R двухтактных авиамодельных и мотоциклетных двигателях.

Известен двухтактный ДВС, содержащий 1ИЛИНДР с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке виускной канал с клаианом, подключенный к впускному трубопроводу, и размешенный встречно относительно внускного трубопровода выпускной трубонровод, сообщенный с вьшускHfiiM окном цилиндра 1.

Недостатком известного двигателя является низкое качество смесеобразования, что связано с отсутствием прямого согласования работы внускной и выпускной систем дви|-ателя.

Целью изобретения является улучншпие смесеобразования.

Цель достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным в нем иоршнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке впускной канал с клапаном, подключенный к впускному трубопроводу, и, размешенный встречно относительно внускного трубопровода, выпускной трубопровод, сообщенный с BbHiycKHbiM окном ци..щндра, внускной канал вьшолнен в виде ко.шцевой камеры, сообщенной с цилиндром нри помощи перепускных каналов, равноудаленных от вертикальной оси цилнндра и наклоненных к пей, клапан выполнен лепесткового тина, а внускной и выпускной трубопроводы расположены но одну сторону от поперечной оси цилиндра.

Ца фиг. 1 показан предлагаемый двухтактный двигатель; на фиг. 2 - схема движения горючей смеси в цилиндре; на фиг. 3кланан лепесткового типа, установленный в головке цилиндра; на фиг. 4 - винт крепления клапана; на фиг. 5 - фиксирующая щайба; на фиг. 6 - процесс выпуска отработавншх газов из цилиндра; на фиг. 7 - начало процесса всасывания горючей смеси; на фиг. 8 - конец процесса всасывания горючей смеси; на фиг. 9 - сжатие горючей смеси в цилиндре; на фиг. 10 - нример компоновки двухтактного ДВС.

Двухтактный ДВС содержит цилиндр 1 с раз.мещенным в нем поршнем 2, головку 3 цилиндра, снабженную свечой зажигания 4. В головке 3 цилиндра расположен внускной канал, выполненный в виде кольцевой камеры 5, сообщенной с цилиндром 1 при помощи перепускных каналов 6, равноудаленных от вертикальной оси 7 цилиндра и наклоненных к ней. Перепускные каналы 6, кроме того, смещены по своей длине в направлении движения горючей смеси. Кольцевая камера 5 подключена к внускному труоопроводу о, установленному но касательной к кольцевой камере 5.

Впускной канал унравляется каналом 9, выполненным лепесткового типа из упругой термостойкой стали, толщиной 0,05- 0.25 .мм или из углеродистой стали. Клапан 9 имеет фиксатор 10 для его точной установки. Для ограничения отклонения лепеетков 11 установлена ограничительная шайба 12, диаметр которой составляет 0,6-0,75 от наружного диаметра клапана. Клапан 9 и ограничительная щайба 12 закреплены в центре головки 3 с помощью фасонного винта 13. Ограничительная шайба 12 прижимается к головке цилиндра буртом 14 фасонного винта и прочно удерживает клапан в фиксированном положении.

После затяжки винта он фиксируется шайбой 15 с гребещкамн 16, которые входят в шлицы 17 фасонного винта 13 и Н1лица 18 головки 3. В фасонный винт 13 вворачивается свеча 4 зажигания с уплотнительной шайбой 19.

К выпускному окну 20 цилиндра подключен выпускной трубопровод 21, расположенный встречно с впускным трубопроводом 8 и по одну с ним сторону от поперечной оси 22 цилиндра. Причем выпускной трубопровод установлен по касательной к цилиндру 1. Выпускной трубопровод 21 снабжен конической частью 23 н удлиненной выпускной трубой 24. У основания высота конической части (высота выпускного окна 20) не превышает половины хода поршня, а длина конической части составляет 1 -1,5 диа.метра выхлопной трубы 24. Причем диаметр последней равен 0,4-0,5 диаметра н,илиндра двигателя, а ее длина 5-6,5 диаметра цилиндра двигателя.

Па коленчатый вал 25 двигателя, при применении его в качестве авиамодельного, устанавливается воздушный винт 26, обеспечивающий воздущное охлаждение двигателя.

Двухтактный ДВС работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 25 на свечу зажигания 4 подается высокое напряжение, обеспечивающее искровой разряд, воспламеняюнлий горючую смесь в цилиндре 1. При воспламенении смеси резко повышается давление (до 40 атм) и лепестковый клапан плотно закрывает перепускные каналы 6. Порщень 2 при расширении продуктов сгорания совершает механическую работу, которая определяется средним индикаторным давлением (10-12 атм).

В момент начала фазы выпуска (фиг. 6) поршень 2 открывает выпускное окно. Отработавшие газы вылетают в коническую часть 23 выпускного трубопровода 21 и образуют газовый «поршень, который изза конической части выпускного трубопровода имеет четкие границы, фронт, длительность и хвост. Газовый «поршень (или акустический импульс распространяется по цилиндрической «асти выпускной трубы и за своим хвостом создает разряжение (фиг. 7). Разряжение, распространяясь в противоположную сторону, вызывает дадение давления в цилиндре 1. Лепестки 1 клапана 9 открываются и горючая смесь поступает в цилиндр. При этом поток смеси закручивается и, устремляясь по перепускным каналам 6, создает в цилиндре вихревой поток, так как каналы направлены к центру рабочего объема.цилиндра и закручены.

Вихревое движение обес..печивает лучшее наполнение цилиндра и перемешивания рабочей смеси. В этот момент, когда рабочая смесь начинает переполнять цилиндр и выходить в выпускное окно 20, газовый «поршень проходит почти всю длину выпускной трубы и вслед за разряжением форм.ирует фронт второго газового «поршня (акустического импульса) по закону распространения акустической волны. Этот импульс, сформировавшись, резко повышает давление у выпускного окна 20 и подпирает свежую горючую смесь (фиг. 8). Встречный поток горючей смеси, заталкиваемый назад в выпускное окно 20, повышенным давлением газового поршня, закручивается в цилиндре в результате тангенциальному расположению выпускного трубопровода 21 по отношению к цилиндру 1 двигателя.

Этот поток горючей смеси, врашаясь встречно к основному, обеспечивает луч//

шее смесеобразование и паполнение цилиндра двигателя.

В этот момент поршень 2 поднимается, закрывает выпускное окно 20 и обеспечивает сжатие смеси (фиг. 9). Лепестковый клапан закрывается. Вблизи верхней мертвой точки поршня подается искра и вновь наступает рабочий ход.

Перед открытием вьшускного окна 20 второй газовый «поршень, проходя по выпускному трубопроводу, обеспечивает зону разряжения перед окном 20, что способствует развитию процесса выпуска (выпуск происходит в зопу разряжения). Затем вновь создается газовый порн1ень и т. д., процесс повторяется.

Таким образом, в двухтактном двигателе обеспечено согласование всасывающей и выпускной системы, что позволяет улуч нить смесеобразовапие и обеспечивает прирост мошности 15-20%. Путь газового потока в предлагаемом двигателе проходит практически по прямой липии, что снижает гидродинамические потери на продувку.

Показанный на фиг. 10 авиамодельный двигатель имеет прямой газодинамический тракт и позволяет, кроме того, получить на выходе реактивную тягу благодаря значительной массе газов и скорости их истечения. Так при рабочем объеме цилиндра 100 см реактивная тяга будет составлят ; около 1,5 кг. У этого двигателя головка цилиндра и днише поршня Bbino.iiiCHiii ориентации рабочего объема цилиндра вд().1ь газодинамического тракта с целью уменьП1ения газодинамических потерь.

ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем порщнем, головку цилиндра, снабженную свечой зажигания, расположенный в головке впускной канал с клапаном, подключенный к впускному трубопроводу, и, размецхенный встречно относительно впускного трубопровода, выпускной трубопровод, сообщенный с выпускным окном цилиндра, отличающийся тем, что, с целью улучщения смесеобразования, впускной канал выполнен в виде кольцевой камеры, сообщенной с цилиндром при помощи неренускных каналов, равноудаленных от вертикальной оси цилиндра и наклоненных к ней, клапан выполнен лепесткового типа, а впускной и выпускной трубопроводы расположены по одну сторону от поперечной оси 11илиндра.(О(Л^со 00 Oi СП