Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02B25/06 

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

Целью изобретения является повыше ние экономичности.

На фиг.1 представлена схема двигателя с механизмом управлрнич золотником, на фиг.2 - механизм управления золотником.

Двигатель содержит цилиндр 1 с продувочными окнами 2, в которые выход перепускные каналы 3. В рабочем ципиндри 1 установлен с возможностью в лпрли, rm

ступательного перемещения поршень 4, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом 5. размещенным в картере 6. Рабочий цилиндр 1 установлен в корпусе 7 с полостями водяного охлаждения 8. В головке цилиндра 9 расположены в виде кольцевой проточки выпускные окна 10, выполненные на боковой поверхности цилиндрического выпускного канала 11, в котором установлен золотник 12 в направляющих 13 посредством штока 14. Коническая торцовая поверхность золотни- хя 12 сопрчженч г поперхностью седла 15 в

о

00

о

hO

о о

головке рабочего цилиндра 9. Золотник 12, соединен трубопроводом 16 с механизмом управления 17, включающим нагнетательный 18 и редукционный клапаны, баллон 20 со сжатым газом (воздухом), аккумуляторную емкость 21, соединенные соответственно трубопроводами 22-25 с перепускными окнами 26 и 27, выполненными в виде кольцевых проточек в цилиндрическом канале 28 корпуса 29. В канале 28 размещен поршень 30, упирающийся закругленным торцом в кулачок 31 вала 32, связанного с коленчатым валом 33 планетарной передачей 34, В головке цилиндра 9 может быть установлено несколько золотников 12 в цилиндрических выпускных каналах 11 (в этом случае они располагаются по окружности вокруг оси поршня 4).

Соединенный с механизмом управления 17 баллон 20 со сжатым газом (воздухом) может быть выполнен в виде, например, стабилизирующего отсека 35, отделенного от рабочих отсеков 36 стабилизирующими клапанами 37. Рабочие отсеки 36 посредством соответствующих трубопроводов связаны с золотниковым поршнем 30, нагнетательным клапаном 18, редукционным клапаном 19 и аккумуляторной емкостью 21. Такая конструкция баллона 20 обеспечивает поддержание постоянного давления в пневмополости редукционного клапана 19 и, с другой стороны, обеспечивает работу элементов пневмосистемы.

Механизм управления 17служитдля перемещения золотника 12 в направлении седла 15, создания необходимой силы прижатия золотника 12 к седлу 15 и мгновенного сброса этого усилия в соответствующий момент времени .

Двигатель работает следующим образом.

В начале процесса продувки поршень 30 механизма управления 17 находится в нижней мертвой точке (НМТ), при этом его нижняя поверхность посредством сжатого воздуха, поступающего во внутреннюю полость поршня 30 через трубопровод из отсека 36 (крайний справа) баллона 20, прижата к кулачку 31.

Давление жидкости в гидросистеме механизма 17 близко к атмосферному. Нагнетательный 18 и редукционный 19 клапаны закрыты. Поршень 4 двигателя находится в положении 50°, не доходя до НМТ. Продувочные окна 2 уже приоткрыты, вытесняемая поршнем 4 горючая смесь через перепускные каналы 3 устремляется в над- поршневое пространство, вытесняя при этом в сторону головки цилиндра 9 продукты сгорания. Золотник 12 находится в верхнем положении, выпускные окна 10 открыты, продукты сгорания через выпускные окна 10 выходят из цилиндра 1. Продувочные окна 2 остаются открытыми еще в течение

110° При этом поршень 30 механизма управления 17 под действием кулачка 31 начинает движение к верхней мертвой точке (ВМТ), перекрывает перепускное окно 27, соединенное трубопроводом 24 с аккумуля0 торной емкостью 21. При дальнейшем перемещении поршня 20 его верхняя торцовая поверхность вытесняет жидкость через окно 27 в трубопровод 16. После перекрытия окна 27 (проточки) боковой поверхностью

5 поршня 30 жидкость выдавливает нагнетательный клапан 18, прижатый сжатым воздухом из рабочего отсека 36 (второго с права) баллона 20, и продолжает поступать EI трубопровод 16, перемещая при этом зо0 лотник 12 в направлении седла 15. После прижатия золотника 12 к седлу 15 поступле- ние жидкости к золотнику 12 прекращается, но в это время поршень 30 еще продолжает движение вверх. В цилиндре 1 при этом

5 осуществляется процесс сжатия заряда Давление жидкости в системе поднимается и при определенном его значении жидкость начинает перемещать редукционный клапан 19, действуя на его шток. При этом на

0 клапан с обратной стороны действует сила давления газа в баллоне 20 (отсека 36). При дальнейшем перемещении редукционного клапана 19 боковая поверхность его штока открывает трубопровод 24 и избыточная

5 жидкость поступает в аккумуляторную емкость 21, в которой также поддерживается избыточное давление сжатым воздухом из крайнего левого отсека 36 баллона 20. Поршень 30, достигнув ВМТ, начинает движе0 иие вниз, при этом происходит закрытие нагнетательного клапана 18. В надпоршне- вой полости поршня 30 создается разрежение до момента открытия боковой поверхности поршня 30 окна 27. При этом

5 жидкость из трубопровода 16 устремляется в надпоршневое пространство поршня 30 (через окно 27). Давление в гидравлической системе резко падает, на золотник 12 больше не действует давление жидкости, прижи0 мавшее его к седлу 15. В этот момент золотник 12 под действием давления газов Е рабочей камере цилиндра 1 поднимается вверх. Редукционный клапан 19 переходит в свое первоначальное положение, пере5 крывая трубопровод 24 . При дальнейшем движении вниз поршня 30 его боковая поверхность открывает проточку (окно) 27, через которое поступает недостающая жидкость из аккумуляторной емкости 21. Далее все операции повторяются. Для стабилизации давления сжатого воздуха в узлах механизма управления 17, выполняю щих различные функции, а именно прижатия поршня 30 к кулачку 31. создание давления жидкости в аккумуляторной емкости 21 создания усилия прижатия нагнетательного клапана 18, создания усилия прижатия редукционного клапана 19, может быть использована, например, такая конструкция баллона 20: разделение его на пять отсеков, один из которых - общий (стабилизирующий) отсек 35, служащий для стабилизации давления в рабочих (четырех) отсеках 36, отделенных от отсека 35 посредством нагнетательных (стабилизирующих) клапанов 37. При падении давления в каком-либо из отсеков 36 ниже, чем в отсеке 35, открывается клапан 37 соответствующего отсека 36 и давление в отсеках 36 уравновешивается.

Промежуток времени от открытия пор шнем 30 перепускного окна в направляющей перепускного клапана 19 до фактического открытия золотником 12 выпускных окон 10 по времени и по фазе непостоянный. Он зависит от числа оборотов двигателя. Для своевременного открытия выпускных окон 10 при различном числе оборотов следует использовать механизм опережения фазы выпуска, который устанавливают в передаче между коленчатым валом 33 и механизмом управления 17. Механизм опережения фазы может быть центробежным и электронным. В двигателе с высоким максимальным давлением газов в цилиндре для обеспечения надежного прижатия золотника 12 к седлу 15 возможно использование для обеспечения работы редукционного клапана 19 давления газа не- 5 посредственно из цилиндра 1 двигателя.

Формула изобретения Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере

0 один цилиндр с продувочными окнами и размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненными в ней выпускными каналом и окном и золотник с механизмом управления, кинематически связанным с ко5 ленчатым валом, установленный в выпускном канале с возможностью перекрытия выпускного окна, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, выпускное окно выполнено в виде проточки,

0 расположенной на боковой поверхности выпускного канала, золотник снабжен конической торцовой поверхностью, головка цилиндра снабжена седлом с возможностью сопряжения его поверхности с кониче5 ской торцовой поверхностью золотника, а механизм управления выполнен в виде гидросистемы, имеющей золотниковый поршень, размещенный в цилиндрическом канале с тремя кольцевыми проточками на

0 боковой поверхности, первая из которых по ходу золотникового поршня соединена при помощи магистрали с аккумуляторной емкостью, вторая проточка соединена с золотником и через редукционный клапан с

5 аккумуляторной емкостью, а третья проточка соединена с золотником через нагнетательный клапан.

CN

to

tc

/ гпф

5 tt

ог

91

Изобретение позволяет повысить экономичность двухтактного двигателя внутреннего сгорания с прямоточной продувкой и регулированием выпуска отработавших газов. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с продувочными окнами, в котором установлен с возмож- ностью возвратно-поступательного движения, соединенный с кривошипно-ша- тунным механизмом поршень, образующий с рабочим цилиндром и головкой рабочего цилиндра камеру сгорания, снабженную вы пускными окнами. Выпускные окна расположены в головке цилиндра и выполнены в виде кольцевой проточки на боковой поверхности цилиндрического выпускного канала, в котором установлен золотник с конической торцовой поверхностью, сопряженной с поверхностью седла в головке рабочего цилиндра. Золотник снабжен механизмом управления, кинематически связанным с кривошипно-шатунным механизмом Механизм управления золотником представляет собой гидросистему. Управление выпуском отработавших газов из двигателя обеспечивается при перемещении золотника под действием давления газов в цилиндре с одной стороны и воздействия механизма управления - с другой. Предусмотрено снабжение двигателя устройством, обеспечивающим регулирование процесса выпуска в соответствии с режимом работы двигателя. 2 ил. СП С

Фиг. г