Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02B29/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.

Цель изобретения - повышение КПД..

На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, попереч- ный разрез; на фиг. 3 - привод поршня-золотника, продольный разрез; на фиг. 4 - схема расположения поршня-золотника в крайнем нижнем положении при соответствующем расположени кривошипа коленчатого вала привода; на фиг. 5 - схема расположения кривошипа перед началом движения поршня-золотника вверх; на фиг. 6 - схема расположения поршня-золотника в крайнем верхнем положении; на фиг. 7 - схема расположения кривошипа, при котором поршень-золотник прекращает движение; на фиг. 8 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 9 - кинематическая схема привода поршня- золотника.

Двигатель содержит ступенчатый цилиндр 1 с рабочими ступенями 2 и 3 большего и меньшего диаметров соответственно, рабочий поршень 4, размещенный в ступени 2 большего диаметра и кинематически связанный шатуном 5 с коленчатым валом 6 поршень-золотник 7, размещенный в ступени 3 меньшего диаметра цилиндра 1 и снабженный приводом, состоящим из шатуна 8, ползуна 9 и коленчатого вала 10. Цилиндр 1 снабжен выпускными 11 и продувочными 12 окнами, соответственно выполненными в ступенях 2 и 3, гильзой 13 и приводом 14 ее перемещения.

О 00 hO Os

to

В ползуне 9 размещены две цилиндрические шайбы 15.

Гильза 13 снабжена зубчатым венцом

16,который входит в зацепление с рейкой

17,жестко установленной на валу 18. Вал 19 приводится во вращение от коленчатого вала 6, имеет кулачок 20 и вращается с той же частотой, что и коленчатый вал 6. Кулачком 20 и пружиной 21 обеспечивается возвратно-поступательное движение рейки 17 и соответственно колебательное движение гильзы 13.

Продувка рабочих полостей ступеней 2 и 3 обеспечивается продувочным насосом 22, приводимым от коленчатого вала 6.

Коленчатый вал 10 привода поршня-золотника 7 выполнен разъемным, приводится от коленчатого вала 6 и вращается с той же частотой.

Камера 23 сгорания образована днищем рабочего поршня 4 и днищем поршня- золотника 7.

Для подачи топлива в цилиндре 1 установлена форсунка 24. Для двигателя с внешним смесеобразованием вместо форсунки 24 устанавливается свеча зажигания.

Двигатель работает следующим образом.

При положении рабочего поршня 4 в ВМТ поршень-золотник 7 находится в крайнем нижнем положении, а гильза 13 перекрывает продувочные окна 12 и неподвижна. В камере 23 сгорания идет процесс горения топлива. При движении рабочего поршня 4 от ВМТ и НМТ происходит догорание впрыснутой дозы топлива и pjac- ширение продуктов сгорания. Поршень-золотник 7 и гильза 13 при этом остаются неподвижными. При прохождении рабочим поршнем 4 примерно половины хода поршень-золотник 1 начинает движение вверх, а гильза 13, повернувшись и оставаясь в этом положении неподвижно, открывает продувочные окна 12, которые остаются перекрытыми поршнем-золотником 7, Рабочий поршень 4, двигаясь к НМТ, открывает выпускные окна 11, процесс расширения заканчивается и продукты сгорания устремляются в выпускной коллектор. В момент времени, когда рабочий поршень 4 еще не дошел до своей НМТ, поршень-золотник 7, двигаясь вверх, открывает продувочные окна 12. Начинается процесс продувки и наполнения рабочих полостей ступеней 2 и 3, который заканчивается, когда гильза 13, начав поворачиваться, перекрывает продувоч- ные окна 12 и останавливается. Поршень-золотник при этом не дошел еще до своего крайнего верхнего положения. Закон соответствующего колебательного движения (поворота) гильзы 13 с остановками

после перекрытия продувочных окон 12 и

. после открытия этих окон обеспечивается

подбором соответствующего профиля кулачка 20 вала 19. Поршень-золотник 7, дойдя до своего крайнего верхнего положения, начинает двигаться к крайнему нижнему положению. Рабочий поршень 4 и поршень-зо- лотнмк 7 движутся навстречу друг другу и

0 сжимают свежий заряд. Поршень-золотник 7, дойдя до своего крайнего нижнего положения, останавливается, и дальнейшее сжатие заряда осуществляется рабочим поршнем 4. При подходе рабочего поршня

5 4 к ВМТ происходит впрыск топлива через форсунку 24. Рабочий поршень 4 подходит к ВМТ, смесь воспламеняется, и весь описанный выше цикл работы повторяется вновь. Гильза 13 в таком двигателе не под0 вержена воздействию высоких температур и давлений.

Привод поршня-золотника 7 обеспечивает его движение с остановом на 180°. Шайбы 15, установленные в ползуне 9, мо5 гут вращаться относительно ползуна 9, Закон движения с остановом поршня-золотника 7 на 180° в крайнем нижнем положении обеспечивается с помощью механизма, используемого в приводе. На

0 фиг, 4-7 для различных положений кривошипа коленчатого вала 10 показаны положения поршня-золотника 7 и его привода. При движении поршня-золотника 7 к крайнему нижнему положению (от положения, пока5 занного на фиг. 6, к положению на фиг. 7) газовые силы, т.е. силы упругости сжимаемого в рабочих полостях ступеней 2 и 3 рабочего тела, действуют навстречу движению. В момент времени, когда кривошип

0 коленчатого вала 10 займет горизонтальное положение, показанное на фиг, 7, поршень- золотник 7 прекратит движение, а кривошип, поворачиваясь, провернет шайбы 15 в ползуне 9. Поворачиваясь, кривошип через

5 180° займет другое крайнее положение (фиг, 5). Все это время ползун 9 и соответственно поршень-золотник 7 остаются неподвижными. При дальнейшем повороте кривошипа коленчатого вала 10 газовые силы сдвинут ползун 9 из мертвого положения и дальней0 ший поворот кривошипа вызовет движения вверх ползуна 9 и поршня-золотника 7. Положение на фиг. 6 соответствует крайнему верхнему положению привода поршня-золотника 7. При дальнейшем повороте криво5 шила ползун 9 и связанный с н-им поршень-золотник 7 пойдут вниз и в момент аремени, когда кривошип займет горизонтальное положение (фиг. 7), газовые силы, противодействуя движению, остановят золотник. Таким образом в одном горизонтальном положении кривошипа (фиг. 7) газовые силы останавливают поршень-золотник 7, а в другом (фиг. 5) заставляют его начать движение вверх. В отсутствии газовых сил поршень-золотник 7 и связанный с ним ползун 9 были бы неподвижны и коленчатый вал 10 вращал €ы шайбу 15 в ползуне 9.

Таким образом началом и окончанием процесса выпуска управляет рабочий поршень 4, началом продувки (открытие продувочных окон 12) управляет поршень-золотник 7, а окончанием продувки и наполнения управляет гильза 13. Продувка рабочих полостей ступеней 2 и 3 получается прямоточной при несимметричных фазах газораспределения. Формула изобретения Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере

,9

15

Ю

Фиг,

5

один ступенчатый цилиндр с выпускными я продувочными окнами, рабочий поршень, размещенный в ступени большего диаметра цилиндра и кинематически связанный с коленчатым валом, и поршень-золотник, размещенный в ступени меньшего диаметра цилиндра и снабженный приводом, выполненным в виде вала и шатуна, соединенного посредством ползуна с валом, о г л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен гильзой, размещенной в зоне продувочных окон с возможностью колебательного движения, и механизмом ее управления, выполненным в виде зубчато-реечной передачи, ползун и шатун привода поршня-золотника связаны между собой жестко, а вал привода снабжен двумя цилиндрическими шайбами, воздействую- щими на ползун.

on

Изобретение позволяет повысить КПД двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит степенчатый цилиндр с впускными и продувочными окнами, рабочий поршень, размещенный в ступени большего диаметра цилиндра и кинематически связанный с коленчатым валом, и поршень-золотник, размешенный в ступени меньшего диаметра цилиндра и снабженный приводом, выполненным в виде вала и шатуна, соединенного посредством ползуна с валом. Двигатель также снабжен гильзой, охватывающей корпус и установленный вазоне продувочных окон с возможностью колебательного движения и приводом перемещения гильзы, выполненным в виде зубчато-реечного зацепления, а ползун привода поршня-золотника жестко связан с шатуном поршня-золотника и содержит две цилиндрические шайбы, соединенные с коленчатым валом поршня-золотника. Движение поршня-золотника, управляющего открытием продувочных окон, осуществляется в соответствии с рабочим процессом в цилиндре двигателя, а перемещение гильзы, управляющей закрытием продувочных окон, осуществляется с задержкой по времени, 9 ил. с ч с

Фиг.З

ось коленчо Н того бот v

ю

Фиг. 4

д аиф

Zl928 t

18

13