Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F16K15/16 F02B33/30 

1

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

Цель изобретения - повышение эффективных показателей двигателя путем снижения инерционности пластины клапана и исключения резонансных явлений.

На фиг. 1 изображен двигатель внутреннего сгорания с обратным клапаном на впуске; на фиг. 2 - пластина обратного клапана; на фиг. 3 - выполнение выемки в пластине обратного клапана; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2 и 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 3.

Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с поршнем 2 и кривошипной камерой 3, канал 4 впуска свежего заряда в кривошипную камеру, имеющий впускное окно 5, в котором размещен корпус 6 обратного клапана с пластиной 7 и ограничителем 8. На пластине выполнена выемка 9 (фиг. 2) с ребрами 10 жесткости.

Выемка 9 на пластине 7 обратного клапана выполнена в форме треугольника со сторонами, сопряженными радиусами, составляющими 0,5-0,7 от радиуса скругления свободного конца пластины 7, причем один радиус сопряжения касателен линии заделки пластины 7, а противоположная ему сторона с прилегающими радиусами идентична окну 5 канала 4 впуска и отстоит от свободного конца пластины 7 на величину 0,1-0,2 рабочей длины. Рабочая длина и радиус округления свободного конца пластины 7 определяются из соотнощений

(10-12) 10 Н1 /П.макспД7р

R (0,25-0,35) ,

где I-рабочая длина пластины клапана;

h - толщина пластины; Птах -максимальная частота вращения

вала двигателя;

Е - модуль упругости материала пластины;р - средняя погонная плотность рабочего

участка пластины; R -радиус скругления свободного конца

пластины;

Р- практическое превышение частоты вращения максимальной мощности при разгоне, определяемое экспериментально, для двухтактного двигателя равное 1,15.

Соотношение выведено с учетом того, что на всех режимах работы двигателя на пластину действуют одновременно изгибающий момент от равнораспределительной нагрузки на пластину, обусловленный перепадом давлений во впускном тракте двигателя, ударные нагрузки в зоне контакта пластины с корпусом клапана в момент ее посадки на

1244418

клапан, напряжение изгиба от собственной частоты колебаний.

Собственная частота колебаний пластины с поперечной нейтральной линией определяется из соотношения

P,

12

Гм

где J - рабочая длина пластины от линии

заделки;

Е-модуль упругости материала пластины;

1 - момент инерции поперечного сечения пластины относительно нейтральной

оси сечения, перпендикулярной к плоскости колебаний; ц. - масса единицы длины пластины. Учитывая, что двигатель должен сохранять надежную работоспособность в диапа- зоне частот вращения коленчатого вала от О до пмакс, то для исключения резонанса пластины частота собственных колебаний пластины РЗ должна быть больше максимальной частоты возмущающих колебаний

Рмакс.возм., равной

РПмакс. 9

макс. BOJH. -сТГ ОО

Р

Т

где Ьмакс - максимальная частота вращения вала двигателя, соответствующая режиму максимальной мощности 1/мин;

практическое превышение частоты вращения максимальной мощности при разгоне, определяемое экспериментально для двухтактного двигателя равное 1,15. Таким образом, исходя из условия Р2 РВОЗМ рабочая длина пластины определяется из последнего соотношения. Колебания с продольной узловой линией, так называемые третьей формы, характерные в данном случае тем, что имеют максимальную амплитуду в свободных углах пластины, приводят к повышенным ударным нагрузкам в углах пластины в мо- мент посадки ее на седло 6 клапана и являются основной причиной разрушения материала пластины на ее углах. С целью исключения указанного дефекта целесообразно увеличение радиуса скругления углов пластины, что однако приводит к уменьшению проходного сечения клапана и повышению его сопротивления. Исходя из приведенных противоречивых условий и на основании проведенных экспериментальных работ оптималь ная величина радиусов скругления углов пластины R должна определяться из условия

R (0,25-0,35)1,

где (-рабочая длина пластины (длина от линии заделки).

Ширина В пластины не оказывает существенного влияния на ее надежность и выбирается конструктивно из условия достаточного проходного сечения клапана.

Выемка выполняется глубиной до 1/2 толщины пластины. Из условия обеспечения равномерного распределения эпюры изгибающего момента и повышения чувствительности конца пластины форма выемки определена в виде треугольника со сторонами, сопряженными по радиусам г, один из которых касателен линии заделки пластины, а противоположная ему сторона с прилегающими радиусами идентична окну канала впуска и отстоит от свободного конца пластины на величину 1 0,1-0,2 рабочей длины.

Исходя из противоречивых условий максимального облегчения пластины и исключения возникновения концентраторов напряжения и на основании тензометрирования напряжения в пластинах в рабочем диапазоне частот двигателя определено, что радиус скругления углов треугольной выемки г должен быть равным 0,5-0,7 от радиусов скругления углов пластины.

При движении порщня 2 внутри цилиндра 1 вверх в кривощипной камере 3 создается разрежение. Под действием этого разрежения свободный конец пластины 7 обратного клапана впуска поднимается, и свежая

смесь из канала 4 поступает в кривошипную камеру 3. Подъем пластины ограничивается ограничителем 8.

Когда давление до и после пластины клапана выравнивается, пластина за счет собст- венной упругости выпрямляется и ложится на корпус 6, перекрывая проходное сечение канала 4 впуска, препятствуя тем самым нежелательному обратному выбросу заряда.

Xf -XJ

J

10

фиг.4