Предлагаемое изобретение касается двухтактных двигателей внутреннего горения с выхлопом и продувкой через окна в нижней части цилиндра и имеет целью повышение удельной мощности путем дозарядки и наддува через выхлопные окна.
В известных конструкциях двухтактных двигателей для п0iвышeния мощности путем дозарядки и наддува или применяют дополнительный ряд окон или выполняют продувочные окна ббльшйми по высоте, чем выхлопные окна.
Широкая распространенность двухтактных двигателей с поперечной и летлевой системами продувки показывает на те скрытые резервы мощности, которые не могут быть использованы при отсутствии у такого рода -двигателей дозарядки и наддува.
Согласно изобретению, для повыщения удельной мощности двухтактного двигателя внутреннего горения с поперечной или петлевой продувкой в выхлопном патрубке цилиндра помещен переключательный орган, служащий для перекрытия выхлопных окон около нижней мертвой точки и открытия канала для ввода наддувочного воздуха при перекрытии или перед перекрытием порщнем продувочных окон.
На чертеже фиг. 1 изображает диаграмму анализа состава газов внутри цилиндра в области выхлопных и продувочных окон двухтактного двигателя; фиг. 2 - нижний конец индикаторной диаграммы; фиг. 3-5 - схему работы двухтактного двигателя при дозарядке и при наддуве с использованием для этой цели выхлопных окон.
Высота выхлопных окон у двухтактных двигателей определяется необходимостью достаточно быстро снизить давление и этим обеспечить интенсивность удаления из цилиндра продуктов горения. Чем больще предварение выхлопа, тем больше продолжительность открытия выхлопных окон после продувки. Это обстоятельство и вызывает потери в удельной мощности, в расходе топли ва и повышенном расходе продувочного воздуха и невозможность применения наддува через обычные продувочные окна.
Путем более раннего закрытия выхлопного патрубка, чем полное закрытие выхлопных окон поршнем представляется возможным использовать остающееся время открытия продувочных акон для дозарядки, а выхлопных окон - для наддува. Эта возможность подтверждается анализом состава газов внутри цилиндра у крышки и в выхлопных окнах в отдельные моменты процессов выхлопа и продувки (фиг. 1) Содержание углекислоты (СО2) в камере горения (у крышки) и в выхлопных окнах падает от момента открытия продувочных окон до момента закрытия выхлопных окон, между тем как содержание кислорода (Оз) за тот же период времени возрастает. Затем содержание СОг и Оа остается во время поворота вала на 10-15° неизменным, после чего содержание СО2 уменьшается, а содер жание Ог в области нижней мертвой точки очень быстро увеличивается. Дальнейшее увеличение содержания О2 и убывание СОа относительно незначительно, вне зависимости от увеличения избытка продувочного воздуха.
Закрытие же продувочных и выхлопных окон поршнем в двигателе происходит значительно позднее, примерно около 45° для первых и около 60° - для вторых после нижней мертвой точки. На этом периоде открытия окон свежий воздух продувается через цилиндр двигателя, а после закрытия выхлопных окон поршень, до момента полного закрытия выхлопных окон, выталкивает часть воздуха через выхлопной коллектор в атмосферу. В результате этого давление в цилиндре двухтактного двигателя в начале сжатия сравнительно мало.
При ходе поршня от. нижней мертвой точки к верхней мертвой точке давление в цилиндре обычного, двухтактного двигателя до закрытия выхлопных окон понижается (пунктирная линия на фиг. 2), что объясняется утечкой воздуха через открытые выхлопные окна.
Заполнение цилиндра двигателя свежим воздухом у крышки оканчивается, примерно, при положении поршня в области, близкой к нижней мертвой точке. Дальнейшая продувка
цилиндра уже не влияет на удаление продуктов горения, которые остаются в смешанном состоянии со свежим воздухом; удаление же этой смеси требует значительного времени, так как кривые содержания Oz и СОа идут параллельно оси абсцисс.
После нижней мертвой точки интенсивность удаления продуктов горения и заполнения цилиндра свежим воздухом падает. При дальнейшем ходе поршня до. полного закрытия продувочных и выхлопных окон кривые содержания Оа и СОз в цилиндре идут также почти параллельно оси абсцисс. Таким образом в цилиндре двигателя остается некоторое количество остаточных газов, для удаления которого требуется увеличение избытка продувочного воздуха и продолжение продувки, но такое решение вопроса едва ли целесообразно, так как удаление . этого остатка продуктов горения, находяшегося в смешении с воздухом, требует значительной затраты мошности двигателя и полезного хода поршня и не оправдывается получаемым эффектом повышения удельной МОШ.НРСТИ двигателя.
Указанные обстоятельства показывают, что закончить продувку можно значительно раньше, че.м будут перекрыты поршнем продувочнь1е окна, а открытие про увочных и вых1чопнь х окон в области поворота мотыля после нижней мертвой точки полезно использовать для повышения удельной мошпости двигателя.
Повышение удельной мощности двухтактного двигателя может осуществляться двумя ступенями. Первой ступенью является дозарядка, т. е. введение продувочного воздуха из ресивера в цилиндр двигателя при перекрытых выхлопных окнах. Давление в цилиндре перед перекрытием продувочных окон поршнем повышается, приближаясь к давлению продувочного воздуха в ресивере; начало сжатия происходит с момента перекрытия поршнем верхней кромки продувочных окон, благодаря чему полезно используется для сжатия ход. поршня на части выхлопных окон, разобщенных от выхлопного коллектора. Конструкция двухтактного двигателя в этом случае дополняется распределительнымустройством,
управляющим перекрытием выхлопного патрубка.
Более высокий эффект повышения удельной мощности достигается второй ступенью, т. е. наддувом, когда воздух подводится под повышенным давлением через выхлопные -окна после продувки. При наддуве требуется конструкцию двухтактного двигателя дополнить ресивером наддувочного воздуха, распределительным устройством, управляющим перекрытием ВЫХЛОПНОГО патрубка и открытием канала, сообщающегося с наддувочным ресивером и насосом наддувочного воздуха.
Эффективность применения в двухтактном двигателе дозарядки и наддува отражена на нижнем конце индикаторной диаграммы (фиг. 2 - сплошная линия). Падения давления в цилиндре двигателя в начальный период хода поршня уже не наблюдается, наоборот, после перекрытия выхлопного патрубка и открытия наддувочного ресивера начальное давление сжатия, соот1Бе Тст1Бук}ш,ее положению поршня у верхней кромки выхлопных окон, значительно вь1ше, чем оно было при обычной продувке двигателя.
На фиг. 3-5 показана схема двухтактного двигателя с поперечной системой продувки, у которого выхлопные окна используются для дозарядки и наддува при положении
поршня в нижней мертвой точке. Переключательный орган и сообщает полость рабочего цилиндра через выхлопные окна с выхлопным коллектором (фиг. 3). При ходе поршня к верхней мертвой точке, выхлопной патрубок перекрывается и происходит зарядка цилиндра продувочным воздухом, т. е. так называемая дозарядка (фиг. 4). При перекрытии поршнем продувочных окон через выхлопные окна осуществляется зарядка воздухом повышенного давления, т. е. так называемый наддув (фиг. 5).
Предлагаемое устройство для применения дозарядки и наддува в двухтактных двигателях путем использования выхлопных окон позволит практически повысить удельную мощность на 30-40 /о; применение же одной дозарядки - на 10-15Vo.
Предмет изобретения.
Двухтактный двигатель внутреннего горения с выхлопом и продувкой через окна в нижней части цилиндра, в особенности с поперечной или петлевой продувкой, в котором зарядка осуществляется двумя последовательными ступенями - одной пониженного давления (продувочный воздух), а другой - повышенного (наддувочный воздух), отличающийся применением в выхлопном патрубке переключаемого органа с целью прекращения выхлопа ОКОЛО) нижней мертвой точки и введения через выхлопные окна наддувочного воздуха.
к авторскому свидетельству М. И. Корчагина
№ 56419
фиг:
02
СОг
фиг, U
Ог/ /п крЬ/шКи / 0
-,.
0г и дЬтлопнЬ
V, /
30 т 350 о 10 го зо 40 имт-ф1Х1г:
фиг. 4
1 Г фмг. иаддио 1
I дозо-рядна. 1 d
