Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1959 года по МПК F02B25/10 F02B75/28 

Иавестен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с принудительной клапаняо-щелевой системой газораспределения.

В предлагаемом двухтактном двигателе внутреннего сгорания уменьшено количество остаточных газов и снижены потери воздуха или рабочей смеси на продувку, а также разгружен силовой поршень от теплового воздействия рабочих газовДля этого процесс продувки цилиндра заменен раздельными, но одновременно действуюшими процессами наполнения его свежим зарядом через впускные окна и выталкивания отработанных газов через клапаны. В двигателе применен дополнительный свободный поршень, помеш,енный внутри цилиндра между днищем силового поршня и головкой цилиндра. На юбке свободного поршня выполнены радиальные или тангенциальные отверстия, а в верхней части зеркала цилиндра - перепускные каналы, расяоложенные вдоль образующей последнегоНа фиг. 1 изображена схема рабочего цилиндра предлагаемого двухтактного двигателя; на фиг. 2-схема рабочего цикла того же двигателя в диаграмме Р - V.

Внутри рабочего цилиндра двухтактного двигателя внутреннего сгорания, имеющего прямоточную принудительную клапанно-щелевую систему газораспределения, между днищем основного силового поршня / и головкой 2 цилиндра расположен дополнительный свободно плавающий легкий поршень 3, изготовленный из жаростойкой стали. В головке 2 размещены выпускные клапаны 4.

Дополнительный поршень 3, разделяя внутрицилиндровое пространство на две части, несет одно компрессионное кольцо 5 и имеет на своей цилиндрической поверхности кольцевую дроточку 6. На юбке поршня 3 выполнены радиальные или тангенциальные отверстия 7. Сторона поршня 3, обращенная к головке 2 цилиндра, образует вместе с последней камеру сгорания 8; нижняя сторона поршня 3 имеет поверхность такой

Afb 121315- 2 -

же конфигурации, как и поверхность днища силового поршня /, с которым образует внутрипоршнавое пространство 9. В головке цилиндра предусмотрена кольцевая канавка 10, предназначенная для газовой амортизации возможных ударов дополнительного поршня 3 -при его движении вверх, а в верхней части зеркала цилиндра - перепускные каналы 11, расположенные по образуюш,ей цилиндра и служащие для перепуска воздушного заряда или рабочей смеси из межпоршневого пространства 9 в камеру сгорания 8.

При положении обоих поршней около ВМТ (верхней мертвой точки) осуц;ествляется процесс С - Z, сгорания.

При закрытых выпускных клапанах 4 протекает процесс догорания Z - t/ и расширение у - b сгоревших газов, причем оба поршня движутся в направлении к НМТ (нижней мертвой точ1ке).

При достижении поршяями положения, ооответствуюн его на диаграмме Р - V точке Ь, открываются выпускные клапаны 4 и происходит свободный выпуск продуктов .сгорания на участке b-d, при этом давление внутри цилиндра снижается до величины Р„ Р„ . При всех указанных выше процессах в межпоршневом пространстве 9 цилиндра будет все время находиться некоторое количество .сжатого воздуха, образующего между поверхностями поршней / и 3 переменный зазор.

По мере падения давления этот зазор увеличивается, одновременно амортизируя инерционные силы от массы свободно плавающего поршня 3 и к моменту открытия впускных окон (точка d достигнет величины Vrf Vi{. В точке d верхняя кромка силового поршня / открывает впускные окна 12, и в межпоршневое пространство 9 начинает поступать сжатый воздзх (или горючая смесь, топлива и воздуха) с давлением происходит процесс наполнения свежим зарядом межпоршневого пространства 9, при этом основной силовой поршень 1 проходит участок d - а - а .

В то же время поршень 5 за счет разности давлений Р. - Р , двигаясь по направлению к головке цилиндра, выталкивает отработавшие газы через выпускные клапаны (участок d - а).

При достижении поршнем 3 верхнего положения через перепускные каналы 11 и отверстия 7 в камеру сгорания 8 будет поступать воздух (или горючая смесь), и таким образом может быть осуществлена некоторая продувка этой камеры.

После закрытия поршнем 1 впускных окон J2 происходит сжатие воздуха, поступившего в межпорш«евое пространство 9, и одновременно перепуск его в камеру 8 (участок а -с -и а - с ). К концу сжатия между поршнем / и поршнем 3 остается небольшой зазор, заполненный сжатым воздухом. Во время процесса сгорания этот зазор уменьшается, а при последующих процессах расширения и выпуска (как уже указывалось) он будет все время возрастать.

В реззльтате этого рабочего цикла почти полностью отсутствуют потери воздуха (или горючей смеси) на продувку, значительно уменьшается коэффициент остаточных газов О-2% вместо 20-30%, осуществляется разделение тепловых и силовых нагрузок, действующих на детали поршневой группы. Основной силовой поршень 1 освобождается от воздействия тепловых нагрузок, а дополнительный поршень 5, воспринимающий их, освобождается от силовых нагрузок. Такое разделение тепловых и силовых нагрузок повышает прочность и стойкость этих поршней.

Предмет изобретения

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с принудительной клапанно-щелевой системой газораспределения, отличающийся тем,

что, с целью .уменьшения количества остаточных газов и снижения потерь воздуха или рабочей смеси на продувку, а с целью разгрузки силового поршня от теплового воздействия рабочих газов, процесс продувки цилиндра заменен раздельными, до одновременно действующими лроцессами наполнения его свежим зарядом через впускные окна и выталкивания отработанных газов через клапаны, для чего применен дополнительный свободный поршень, помещенный внутри цилиндра между днищем силового порщня и головкой цилиндра.

2. Форма выполнения двухтактного двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения перепуска воздуха или рабочей смеси из межпоршневого пространства цилиндра в камеру сгорания, на юбке свободного поршня выполнены радиальные или тангенциальные отверстия, а в верхней части зеркала цилиндра - перепускные каналы, расположенные вдоль образующей последнего.