Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХТАКТНЫЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится для использования в проектировании и строительстве двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания патент 2496996, содержащий камеры сгорания, поршни, шатуны, качающее коромысло, впускные и выпускные окна. В этом ДВС поршень с качающимся коромыслом и второй непосредственно связанный шатуном с коленчатым валом с общей камерой сгорания опережает второй на угол 5 градусов. Таким схемам свойственны недостатки общие для двухтактных двигателей. Поступающая в цилиндры воздушная смесь с горючим через впускные окна непосредственно из картера предъявляет повышенные требования применения определенных сортов масла для обеспечения смазки трущихся частей коленчатого вала. Также предъявляются требования полной герметичности картера. При продувке часть этой смеси через цилиндры безвозвратно теряется, что приводит к повышенному расходу топлива. Кроме этого расстояние между впускными и выпускными окнами сравнительно мало и не может обеспечить полное удаление сгоревших газов. Также имеются застойные зоны в верхней части цилиндров, которые не могут полностью освободиться от сгоревших газов. Надо учитывать то, что поршни двигаются одновременно в одном направлении, что сказывается на трудности создания элементов для уравновешивания движущихся частей от сил инерции. Это может привести к повышенной вибрации ДВС сокращению его срока службы. Также проектирование ДВС данной конструкции приводит к значительному увеличению габаритов вдоль оси цилиндров, которая складывается из хода поршней + ход качания коромысла, равному ходу поршня + длина промежуточного шатуна не менее хода поршней. Это в конечном итоге приводит к значительному увеличению габаритов и соответственно и его массе.

Задача предлагаемого изобретения состоит в устранении выше указанных недостатков.

Задача достигается тем, что цилиндры разделены поршнями на верхнюю и нижнюю камеры и отделены от картера съемными крышками с отверстиями для прохождения штоков, с одной стороны жестко закрепленными на поршнях, а с другой через шарнир, коромысла и шатуны соединены с коленчатым валом, при этом для перемещения выпускных клапанов на коленчатом валу жестко закреплены кулачки, взаимодействующие через стержни и равноплечие рычаги с верхними концами выпускных клапанов, при этом выпускные клапана выполнены с возможностью открытия при нижнем положении поршней, кроме этого в нижней части цилиндров выполнены продольные и полукольцевые канавки, сообщающие верхнюю и нижнюю камеры.

Такая конструкция позволяет значительно повысить компрессию ДВС за счет возможности значительного уменьшения высоты камеры сжатия и исключения столкновения выпускных клапанов с поршнем.. Также при перепуске воздуха из нижней камеры в верхнюю за счет повышенного давления в нижней камере, создающееся при рабочем ходе поршня происходит ускоренное вытеснение сгоревших газов и дополнительное охлаждение поршней поступающей относительно холодной порцией воздуха.

Фиг 1 - ДВС с верхним расположением поршня

Фиг 2 - ДВС с нижним расположением поршня.

Фиг 3 - Элемент 1

Фиг 4 - Вид А

Фиг 5 - Сеч Б - Б

Фиг 6 - Циклограмма 2-х тактного ДВС

На фиг 6 отражены процессы, происходящие в одном из цилиндров за один поворот коленчатого вала; от 0° до 140° - рабочий ход поршня в верхней камере и сжатие предварительно поступившего воздуха в нижнюю камеру при закрытом обратном клапане, от 140° до 220° открытие выпускного клапана и удаление сгоревших газов из верхней камеры при- перепуске сжатого воздуха из нижней камеры в верхнюю, от 220° до 360° - впрыск топлива, сжатие газо-воздушной смеси и поступление воздуха в нижнюю камеру за счет создавшегося низкого давления при открытом обратном клапане.

Согласно фиг 1-5 двигатель содержит картер разъемный из двух частей 1 и 2 с обратным клапаном 3, поддоном 4, головкой блока 5, поршнем 6 с жестко закрепленным на нем штоком 7, расположенным в цилиндре 8, разделенный поршнем 6 на верхнюю 9 и нижнюю 10 камеры с крышкой 11 с отверстием 12 для прохождения штока 7. При этом одно плечо коромысла контактирует с шарниром 13 посредством плоскостей 14 и 15, а другое плечо - через шатун 17 шарнирно соединено с коленом 18 коленчатого вала 19 с маховиком 20. На коленчатом валу 19 жестко закреплены кулачки 21, контактирующие через стержни 22, двухплечие рычаги 23 с подпружиненными выпускными клапанами 24. На головке блока 5 над каждым поршнем расположены форсунки 25 и свечи 26. В нижних частях цилиндров 8 выполнены продольные 27 и полукольцевые канавки для сообщения верхней и нижней камер.

Работает двигатель следующим образом. Рассмотрим положение поршня в верхнем положении в одном из цилиндров. Воздух вместе с бензиновой смесью в верхней камере 9 находится в сжатом состоянии, при этом предварительно производится впрыскивание бензина форсункой 25. При воспламении от свечи зажигания 26 происходит возгорание газовоздушной смеси и поршень 6 под воздействием высокого давления движется вниз и через шток 7, шарнир 13, коромысло 16, шатун 17. Рабочее усилие передается на коленчатый вал 19, при этом в нижней камере 10 происходит сжатие предварительно поступившего в цилиндр воздуха. В промежуточном положении поршня (фиг 6) от воздействия кулачка 21 на стержень 22, далее на двухплечий рычаг 23 и выпускной клапан 24 происходит его открытие и воздух из нижней камеры 10 через продольные 27 и полукольцевые 28 канавки вытесняет сгоревшие газы через выпускной клапан 24 в атмосферу.. В нижнем положении поршня процесс вытеснения газов продолжается уже при обратном движении поршня положения за счет инерции маховика 20. При достижении промежуточного положения поршня при обратном его ходе выпускной клапан 24 закрывается и происходит впрыскивание топлива и сжатие газовоздушной смеси в верхней камере 9, при этом под воздействием разрежения в нижней камере 10 происходит через обратный клапан 3 всасывание очередной порции воздуха до достижения верхнего положения поршня. Во втором цилиндре происходят те же процессы, только со сдвигом по фазе на 180 градусов.

Данная конструкция двигателя довольно проста в исполнении при минимальном количестве деталей, исключается применение распредвалов, ремней газораспределения в наборе со шкивами и натяжными устройствами, допускается применение подшипников качения, которые менее требовательны к смазке вместо подшипников скольжения, легко разбирается, не требует разборки головки блока при замене коленчатого вала с шатунами и коромысел, может найти применение для приводов насосов, электрогенераторов, для малолитражных автомобилей.