Двотактний двигун внутрішнього згоряння

1 Двотактний двигун внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням із кривошипно-камерним продуванням, на картері якого установлено циліндр з поршнем, поршневими кільцями і поршневим пальцем, усередині картера розміщений колінчатий вал, шатун, рухомо з'єднаний у верхній головці з поршневим пальцем, а в нижній головці з кривошипним пальцем колінчатого вала, який відрізняється тим, що як верхні і нижні головки шатуна встановлені жорстко зв'язані зі стержнем шатуна закриті кулькові підшипники з постійною змазкою, причому останні встановлені таким чином, що ділянка їхнього сполучення зі стержнем шатуна виконана у вигляді охоплюючої дуги окружності, радіус кривизни якої дорівнює радіусу R1 зовнішньої обойми верхнього підшипника і R2 зовнішньої обойми нижнього підшипника, довжина дуги при цьому складає не менше 1/4 довжини окружності зовнішньої обойми підшипника, а ширина ділянки сполучення стержня шатуна з підшипником відповідає ширині обойми підшипника, причому внутрішній діаметр верхнього підшипника відповідає діаметру поршневого пальця, а внутрішній діаметр нижнього підшипника відповідає діаметру кривошипного пальця, пальці при цьому встановлені з натягом 2 Двотактний двигун внутрішнього згоряння за п 1, який відрізняється тим, що в циліндрі, у робочій зоні поршня, виконані щонайменше два маслоПІДВІДНИХ радіальних отвори для змащення поршневих кілець Винахід відноситься до двигунобудівництва, а саме до двотактних двигунів внутрішнього згорання з іскровим запалюванням з кривошипнокамерним продуванням - мотоциклетним, човновим, стаціонарним В наш час у зв'язку з обмеженням викидів токсичних речовин з відпрацьованими газами двигунів внутрішнього згорання в атмосферу в двотактних двигунах зменшують КІЛЬКІСТЬ мастила що добавляється в паливо для змащення деталей циліндропоршневої групи У зв'язку з цим деталі циліндропоршневої групи не одержують достатньо змазки і тому мають обмежений термін служби, що впливає на надійність і ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи двигуна в цілому Відома традиційна конструкція двотактного двигуна внутрішнього згорання з іскровим запалюванням із кривошипно-камерним продуванням [1], яка має картер на якому розміщений циліндр із поршнем з поршневими кільцями і поршневим пальцем, а всередині картера розміщений колінчатий вал сполучений за допомогою кривошипного пальця з шатуном, котрий в свою чергу через по ршневий палець повязании з поршнем, рухливість поршневого пальця у верхній ГОЛІВЦІ шатуна забезпечує втулка, рухливість кривошипного пальця в нижній ГОЛІВЦІ шатуна забезпечує роликовий підшипник, який утворюється при установці кривошипного пальця в голівку шатуна та укладці роликів між пальцем і внутрішньою поверхнею голівки При цьому зміщення шарнірних з'єднань шатуна та зони тертя поршня з кільцями і циліндра забезпечують шляхом додавання мастила в паливо Недолік описаної конструкції полягає в тому, що несуча спроможність вище описаних з'єднань не висока сама по собі і знижується при відсутності достатньої КІЛЬКОСТІ змазки, що знижує термін їхньої служби і надійність роботи двигуна в цілому А також додавання мастила в паливо в двотактних двигунах призводить до підвищеного викиду токсичних речовин з відпрацьованими газами в атмосферу, пов'язаному з наявністю мастила в паливоповітряній суміші За прототип взято двотактний двигун внутрішнього згорання з іскровим запалюванням з криво (О со Ю 53261 шипно-камерним продуванням [2], в якому двигун має устрій для зміщення шатунного підшипника, який включає кривошип колінчатого вала, з'єднаний з шатуном за допомогою кривошипного пальця, і накопичувальну ємність змазки, виконану в картері у вигляді кільцевої проточки, що охоплює одну з опор колінчатого вала і канали відводу мастила до шатунного підшипника Для автоматизації регулювання дозованої подачі мастила, устрій включає золотник розміщений у накопичувальній ємності на опорі колінчатого вала, виконаним у вигляді сектора кільця, причому золотник має механізм його переміщення уздовж осі опори, а вхідний отвір каналу, що з'єднує внутрішню порожнину пальця кривошипа з порожниною кривошипної камери, розташований на внутрішній поверхні пальця в зоні найменшого віддалення від осі обертання, а вихідний — на ЗОВНІШНІЙ поверхні пальця на відстані від осі обертання, меншій, чим вхідний отвір Недоліки прототипу - описаний устрій спрямований на поліпшення умов змащення тільки нижнього підшипника шатуна, що істотно не збільшує несучу спроможність шарнірного з'єднання і не впливає на надійність роботи двигуна в цілому, так як верхній підшипник шатуна і поршень з поршневими кільцями змащуються традиційно паливомасляною сумішшю в тій же пропорції, що й при відсутності устрою, недостача якої призводить до прихвату втулки і поршневого пальця у верхній ГОЛІВЦІ шатуна, - прототип не вирішує питання зниження викидів токсичних речовин з відпрацьованими газами, так як мастило надходить у камеру згорання разом з паливом Задача запропонованого винаходу полягає у збільшенні надійності роботи двотактного двигуна внутрішнього згорання з іскровим запалюванням із кривошипно-камерним продуванням шляхом збільшення несучої спроможності шарнірних з'єднань шатуна і поліпшення умов змащення пар тертя при одночасному зниженні викиду токсичних речовин з відпрацьованими газами Поставлена задача вирішується таким чином — у відомому двотактному двигуні внутрішнього згорання з іскровим запалюванням із кривошипнокамерним продуванням, на картері якого установлено циліндр з поршнем, поршневими кільцями і поршневим пальцем, усередині картера розміщений колінчатий вал, шатун, рухливо з'єднаний у верхній ГОЛІВЦІ з поршневим пальцем, а в нижній ГОЛІВЦІ з кривошипним пальцем колінчатого вала ВІДПОВІДНО до винаходу в якості верхньої і нижньої голівок шатуна встановлені жорстко пов'язані зі стержнем шатуна закриті кулькові підшипники з постійною змазкою, причому останні встановлені таким чином, що ділянка їх сполучення зі стержнем шатуна виконана у вигляді дуги окружності, радіус кривизни якої дорівнює радіусу Ri зовнішньої обойми верхнього підшипника і F 2 зовнішньої ? обойми нижнього підшипника, довжина дуги при цьому складає не , менше 1/4 довжини окружності зовнішньої обойми підшипника, а ширина ділянки сполучення стержня шатуна з підшипником відповідає ширині обойми підшипника, причому внутрішній діаметр верхнього підшипника відповідає діаметру поршневого пальця, а внутрішній діаметр нижнього підшипника відповідає діаметру кривошипного пальця, пальці при цьому встановлені з натягам У зв'язку з тим, що шарнірне з'єднання голівок шатуна одержало локальну змазку, для змазки поршневих кілець у циліндрі, в робочій зоні поршня, виконані щонайменше два маслопідвідних радіальних отвори Функціональне призначення сукупності ознак що заявляються полягає в тому, що закритий кульковий підшипник у якості, самозмащувальної голівки шатуна підвищує несучу спроможність рухливого з'єднання верхньої і нижньої голівок шатуна, дозволяє перейти до локальної змазки зони тертя поршневих кілець, що підвищує надійність роботи деталей циліндропоршневої групи і двигуна в цілому, а вилучення добавки мастила до палива покращує його екологічні характеристики Отримане таким чином шарнірне з'єднання голівки шатуна двотактного двигуна, що містить у собі стандартизований елемент — кульковий підшипник [Держстандарт 7242-70], виконаний з високоякісної сталі і по високому класу точності, дозволяє підвищити несучу спроможність голівок шатуна, у порівнянні з традиційними, а також закритий тил підшипника дозволяє організувати постійну наявність мастила в рухливих і навантажених з'єднаннях, що забезпечить надійну роботу шатунних ПІДШИПНИКІВ сучасного швидкохідного двотактного двигуна високої питомої й агрегатної потужності Поряд із цим перехід до локального змащення поршневих кілець збільшує термін служби пар тертя - поршневі кільця - циліндр, мастило до яких підводиться по отворах у циліндрі направлено в робочу зону і дозволяє одержати гарантовану масляну плівку при подачі мінімальної КІЛЬКОСТІ мастила, що забезпечує змазку тертьової пари навіть ефективніше, ніж у чотиритактному двигуні, де мастило потрапляє на стінки циліндра при розбризкуванні, і тим більше ефективніше, ніж при існуючому змащуванні паливомасляною сумішшю, в якій на 20 - 25 літрів палива припадає усього 1 літр мастила В даному випадку мова може йти тільки про сліди маслила на внутрішніх доверхнях деталей двигуна і про роботу тертьових поверхонь у режимі напівсухого тертя, причому більша частина мастила в складі паливоповітряної суміші йде на «чад», що у вигляді синьо-блакитного диму стелиться по вулиці за мотоциклом, який проїхав, або над поверхнею водойми за моторним човном, підвищуючи й так достатньо високий рівень токсичності відпрацьованих газів даного типу двигунів На фігурі показано загальний вид двотактного двигуна внутрішнього згорання Двотактний двигун містить картер 1, на якому встановлений циліндр 2 з поршнем 3 із поршневими кільцями 4 і з поршневим пальцем 5, усередині картера 1 розміщений колінчатий вал 6, шатун 7, рухливо з'єднаний у верхній ГОЛІВЦІ 8 з поршневим пальцем 5, а в нижній ГОЛІВЦІ 9 з кривошипним пальцем 10, при цьому в якості верхньої і нижньої голівок 8, 9 шатуна 7 установлені жорстко пов'язані зі стержнем шатуна 7 закриті кулькові підшипники 11, 12 з постійною змазкою, котрі встановлені таким чином, що ділянки їх сполучення зі стерж 53261 нем шатуна 7 виконані у вигляді охоплюючих дуг 13, 14 окружностей, радіус кривизни яких дорівнює радіусу Ri зовнішньої обойм верхнього підшипника 11 і радіусу F?2 зовнішньої обойми нижнього підшипника 12 Довжина дуг 13, 14 складає не менше 1/4 довжини окружності обойми ПІДШИПНИКІВ 1 1 , 12, а ширина ділянки сполучення стержня шатуна 7 з підшипниками 1 1 , 12 відповідає ширині обойми підшипника, причому внутрішній діаметр верхнього підшипника 11 відповідає діаметру поршневого пальця 5, а внутрішній діаметр нижнього підшипника 12 відповідає діаметру кривошипного пальця 10, причому пальці в підшипниках установлені з натягом У зв'язку з тим, що шарнірне з'єднання голівок 8, 9 шатуна 7 одержало локальну змазку, що дозволяє виключити добавку мастила до палива, для змащення поршневих кілець 4 в циліндрі 2, в робочій зоні поршня 3, виконані щонайменше два маслопідвідних радіальних отвори 15 Двигун працює таким чином — сила тиску газів, що діють на поршень 3 через поршневий палень, 5 передає навантаження на верхню та нижню голівки 8, 9 шатуна 7, пов'язаного з кривошипним пальцем 10 колінчатого вала 6, Завдяки тому, що в якості голівок 8, 9 шатуна 7 ВІДПОВІДНО встановлені закриті самозмащувальні кулькові підшипники 1 1 , 12, ділянки сполучення яких з стержнем шатуна 7 виконані у вигляді дуг 13, 14 окружностей, радіус кривизни яких дорівнює радіусу Ri зовнішньої обойми підшипника 11 і радіусу F?2 зовнішньої обойми підшипника 12, причому довжина дуг 13, 14 складає не менше 1/4 довжини окружності зовнішньої обойми ПІДШИПНИКІВ 11, 12, а ширина ділянки сполучення відповідає ширині ПІДШИПНИКІВ 1 1 , 12, при цьому поршневий палець 5 і кривошипний палець 10 установлені з натягом у внутрішніх обоймах ПІДШИПНИКІВ 1 1 , 12, отримане таким способом шарнірне з'єднання в процесі роботи двигуна має підвищену несучу спроможність, як за рахунок самих ПІДШИПНИКІВ 1 1 , 12, так і наявності постійного змащення шарнірного з'єднання Рухливе з'єднання поршня 3 з поршневими кільцями 4 в циліндрі 2 працює в умовах локальної змазки, яка надходить через маслопідВІДНІ радіальні отвори 15 в с СТІНЦІ циліндра 2 Використання запропонованої конструкції дозволить підвищити надійність ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи двотактного двигуна і знизити викид токсичних речовин з відпрацьованими газами за рахунок виключення добавки мастила до палива Джерела інформації 1 А С Орлін "Двотактні легкі двигуни" - М Машгиз, 1950, с 296 2 Авторське посвідчення СРСР № 1613662, кл F01M3/00, 1990 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24