Двотактний двигун внутрішнього згоряння

Двотактний двигун внутрішнього згоряння, що містить робочу і компресорну порожнини, сполучені між собою, силовий перетворюючий плосковажільний чотирикільцевий прямолінійно направляючий механізм, що містить колінчатий вал, коромисло, шатун з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, бічні сторони якого дорівнюють відстані між осями шарнірів коромисла, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною ший 3 25995 що перешкоджає влученню продуктів згоряння у продувний канал у період продування-наповнення, а це знижує якість наповнення циліндра свіжим зарядом, особливо при підвищених частотах обертання колінчатого вала. Всі вищевказані недоліки значно погіршують працездатність конструкції зазначеного двигуна і вкрай обмежують область його практичного застосування. Як прототип обрано двотактний двигун внутрішнього згоряння [див. деклараційний патент України №44554 А, кл. F 02 В 75/32, F 02 В 33/06, опублік. у бюл. №2, 2002], що містить робочу і компресорну порожнини, сполучені між собою, силовий перетворюючий плоско-важільний чотирикільцевий прямолінійно-направляючий механізм, що містить колінчатий вал, коромисло, шатун з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, бічні сторони якого дорівнюють відстані між осями шарнірів коромисла, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною шийкою колінчатого вала, інший - з коромислом, а третій - із двома компенсаційними шатунами, один з яких шарнірно зв'язаний з робочим поршнем, інший - з компресорним поршнем, що разом із циліндром утворює компресорну порожнину, сполучену трьома продувними каналами із робочим циліндром, що містить три продувних і одне випускне вікна, при цьому діаметр компресорного поршня більший ніж діаметр робочого, а вільний об'єм під робочим і компресорним поршнями і вільний об'єм картерного простору являють собою одне ціле. Недоліком відомого двигуна є невисока ефективність роботи поршневого компресора, обумовлена золотниковим принципом регулювання фаз наповнення. Процесу наповнення передує досить тривала фаза розрідження, протягом якої поршневий компресор виконує негативну роботу, що знижує індикаторну потужність двигуна. Глибоке розрідження в момент відкриття поршнем впускного вікна формує хвилі тиску - розрідження, які на ненастроєних швидкісних режимах будуть впливати як на сам процес впуску, так і на роботу карбюратора. Крім цього, на підвищених частота х обертання колінчатого вала в продувні канали відбувається закид продуктів згоряння, що супроводжується створенням і поширенням небажаних газодинамічних хвиль. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення потужності і коефіцієнта корисної дії двотактного двигуна вн утрішнього згоряння шляхом того, що у кожному із трьох продувних каналів поблизу робочого циліндра перед продувними вікнами та у вп ускному колекторі, сполученому із головкою компресорного циліндра, розташовано по одному зворотному пластинчастому клапану (ЗПК) відповідно, що забезпечує автоматичний процес наповнення компресорного циліндра свіжим зарядом без значних витрат потужності та запобігає закиду продуктів згоряння в продувні канали. Поставлена задача досягається тим, що у двотактному двигуні вн утрішнього згоряння, що містить робочу і компресорну порожнини, сполучені між собою, силовий перетворюючий плоско 4 важільний чотирикільцевий прямолінійнонаправляючий механізм, що містить колінчатий вал, коромисло, шатун з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, бічні сторони якого дорівнюють відстані між осями шарнірів коромисла, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною шийкою колінчатого вала, інший - з коромислом, а третій - із двома компенсаційними шатунами, один з яких шарнірно зв'язаний з робочим поршнем, інший - з компресорним поршнем, що разом із циліндром утворює компресорну порожнину, сполучену трьома продувними каналами із робочим циліндром, що містить три продувних і одне випускне вікна, при цьому діаметр компресорного поршня більший ніж діаметр робочого, а вільний об'єм під робочим і компресорним поршнями і вільний об'єм картерного простору являють собою одне ціле, відповідно до корисної моделі, у кожному із трьох продувних каналів поблизу робочого циліндра перед продувними вікнами та у впускному колекторі, що сполучається з головкою компресорного циліндра, розташовано по одному зворотному пластинчастому клапану відповідно. Відповідно до запропонованого технічного рішення наповнення компресора починається незабаром після того, як його поршень відійде від своєї мертвої точки. До цього моменту створюється невелике розрідження, достатнє для відкриття пелюстків зворотного пластинчастого клапана (ЗПК). Для цього потрібні незначні витрати потужності, тому що притискна сила пружності пелюстків ОПК невелика. Наповнення відбувається плавно на всіх швидкісних режимах без виникнення великих аеродинамічних хвиль, що сприяє збільшенню заряду циліндра. Наявність ЗПК перед продувними вікнами практично виключає влучення продуктів згоряння в продувні канали і поширення там небажаних хвиль, які перешкоджають перепуску заряду з компресорного циліндра в робочий. Завдяки ЗПК процес продування-наповнення свіжим зарядом починається раніше, що на деяких низьких частотах обертання колінчатого вала може привести до збільшення витоку. Однак у значно більшій частині діапазону швидкісних режимів буде спостерігатися зниження коефіцієнта залишкових газів і підвищення коефіцієнта наповнення. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображена принципова схема запропонованого двотактного двигуна внутрішнього згоряння в подовжньому перерізі; на фіг.2 - переріз А-А на фіг.1. Двотактний двигун внутрішнього згоряння передбачає роботу по циклу як із внутрішнім так і із зовнішнім сумішоутворенням і містить опозитні робочий циліндр 1 і компресорний циліндр 2, у яких синхронно в одному напрямку поступально переміщуються робочий поршень 3 у зборі і компресорний поршень 4 у зборі, шарнірно з'єднані із двома компенсаційними шатунами 5, 6, шатун 7, шарнірно з'єднаний з колінчатим валом 8, коромислом 9 і двома компенсаційними шатунами 5, 6, карбюратор 10, впускний колектор 11 зі зворотним пластинчастим клапаном 12, компресорну порожнину 13, сполучену за допомогою продувних кана 5 25995 лів 14, 15, 16, усередині яких установлені зворотні пластинчасті клапани 17, 18, 19 з робочим циліндром 1, у нижній частині якого розташовані продувні вікна 20, 21, 22 і випускне вікно 23, сполучене з випускним колектором 24, свічу запалювання 25, форсунку 26 для упорскування рідкого палива. Стрілками на фіг.1 і 2 показаний напрямок руху свіжого заряду і відпрацьованих газів у газоповітряному тракті двигуна в період продуваннянаповнення, круговою стрілкою на фіг.1 показаний напрямок обертання колінчатого вала. Двотактний двигун вн утрішнього згоряння працює наступним чином. У випадку роботи по циклу із внутрішнім сумішоутворенням при підході робочого поршня 3 до верхньої мертвої точки (ВМТ) форсунка 26 впорскує паливо в об'єм робочого циліндра 1, у випадку використання дизельного палива під дією тиску і температури відбувається самозапалювання паливоповітряної суміші. При використанні бензину паливоповітряна суміш запалюється іскрою від свічі запалювання 25. Зрослий в результаті згоряння тиск діє на робочий поршень 3, переміщаючи його до нижньої мертвої точки (НМТ) - відбувається такт згоряннярозширення. Поступальний рух робочого поршня 3 за допомогою компенсаційного шатуна 5, шатуна 7 і коромисла 9 перетворюється в обертальний рух колінчатого вала 8. При цьому поступальний рух робочого поршня 3 за допомогою двох компенсаційних шатунів 5, 6 передається компресорному поршню 4, який, переміщаючись у компресорному циліндрі 2 від НМТ до ВМТ, стискає свіжий заряд, що перебуває в компресорній порожнині 13 і продувни х каналах 14, 15, 16 - відбувається такт стиснення. У результаті підвищення тиску і під дією сили пружності пелюстки зворотного пластинчастого клапана 12 закриваються, тим самим запобігаючи зворотному викиду заряду через впускний колектор 11. У міру наближення робочого поршня 3 до НМТ відкривається спочатку випускне вікно 23, потім одночасне відкриваються продувні вікна 20, 21, 22. При цьому відпрацьовані гази видаляються в атмосферу через випускне вікно 23 і випускний колектор 24, а після відкриття продувних вікон 20, 21, 22 стиснений свіжий заряд з компре 6 сорної порожнини 13 і продувних каналів 14, 15, 16 через зворотні пластинчасті клапани 17, 18, 19 надходить у робочий циліндр 1, частково перемішуючись із відпрацьованими газами, витісняючи їх і здійснюючи продування-наповнення робочого циліндра 1 по загальновідомому принципу функціонування двотактного двигуна з петлевою продувкою і золотниковим регулюванням фаз газорозподілу. У випадку перевищення тиску в робочому циліндрі 1 над тиском у продувних каналах 14, 15, 16 у період одночасного відкриття випускного вікна 23 іпродувних вікон 20, 21, 22 зворотні пластинчасті клапани 17, 18, 19 закриваються і не допускають влучення продуктів згоряння в продувні канали 14, 15, 16. При русі компресорного поршня 4 від ВМТ до НМТ у компресорній порожнині 13 створюється розрідження і з атмосфери по впускному колектору 11, і через зворотний пластинчастий клапан 12 у компресорну порожнину 13 і продувні канали 14, 15, 16 надходить свіжий заряд. При русі робочого поршня 3 від НМТ до ВМТ після закриття продувних вікон 20, 21, 22 і випускного вікна 23 у робочому циліндрі 1 здійснюється стиснення свіжого заряду. Далі робочий цикл повторюється, починаючи з моменту упорскування палива форсункою 26. У випадку роботи по циклу із зовнішнім сумішоутворенням перед впускним колектором 11 установлюється карбюратор 10 (див. фіг.1), і наповнення компресорної порожнини 13 і продувних каналів 14, 15, 16 здійснюється паливоповітряною сумішшю, при цьому форсунка 26 відсутня. В іншому робочий процес і порядок руху мас свіжого заряду і відпрацьованих газів у газоповітряному тракті двигуна такий же, як і у випадку роботи по циклу із внутрішнім сумішоутворенням. Сукупність відмінних ознак запропонованого технічного рішення дозволяє знизити витрати потужності на газообмін, поліпшити якість продування-наповнення, підвищити індикаторний ККД двотактних двигунів з поршневою компресорною продувкою. Практична реалізація запропонованого технічного рішення дасть можливість створення швидкохідних форсованих двигунів з високими техніко-економічними показниками. 7 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 25995 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601