Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров,сообщенных между собой общей камерой сжатия, поршни, кинематически связанные с кривошипами, по меньшей мере, одного коленчатого вала, впускные, выпускные и продувочные окна с каналами и карбюратор, отличающийся тем, что кривошипы сообщенных между собой цилиндров смещены по фазе вращения на угол 10-30, а их кривошипные камеры соединены трубопроводом. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждая пара сообщенных цилиндров снабжена впускными и выпускными окнами, расположенными в первом цилиндре, впускными и продувочными окнами, расположенными во втором цилиндре, причем поршень первого цилиндра связан с опережающим по фазе вращения кривошипом, а высота выпускных окон превышает высоту продувочных окон на 5 - 20 поворота кривошипа. 3. Двигатель по пп. 1 - 2, отличающийся тем, что впускные окна парных цилиндров выполнены разной высоты, причем высота впускных окон первого цилиндра превышает высоту впускных окон второго цилиндра на 5 - 25 поворота кривошипа. 2495 1 Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания 1, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров,сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически связанные с коленчатым валом и образующие камеру сжатия в первом цилиндре, свечу зажигания, установленную в этой камере, впускные, продувочные и выпускные каналы каждого цилиндра и карбюратор, установленный во впускном канале первого цилиндра, и предназначенных для приготовления горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха от 0,75 до 1,2,при этом двигатель снабжен изолированными и подключенными к продувочным каналам кривошипными камерами для каждого цилиндра, во впускном канале второго цилиндра установлен карбюратор, выполненный с возможностью добавки топлива к впускаемому воздуху для приготовления горючей смеси с 0,75, второй цилиндр выполнен с камерой сжатия, большей по объему, чем камера сжатия первого цилиндра, свеча зажигания установлена в зоне, примыкающей к соединительному каналу, площадь сечения последнего выполнена равной 4-10 от площади днища поршня, и коленчатый вал выполнен с возможностью синхронного движения поршней, причем объем камеры сжатия первого цилиндра выполнен равным 6-20 от объема камеры сжатия второго цилиндра, а выходные сечения выпускных каналов в цилиндрах выполнены разной высоты, при этом высота выходного сечения выпускного канала второго цилиндра превышает высоту выходного сечения выпускного канала первого цилиндра на 10-20, преимущественно на 12-18, поворота коленчатого вала. Двигатель работает следующим образом. Раздельное питание цилиндров от карбюраторов, а также наличие самостоятельных кривошипных камер, впускных, продувочных и выпускных каналов позволяет создать при синхронном движении поршней к верхней мертвой точке независимый состав зарядов в цилиндрах. Это создает благоприятные условия для зажигания смеси от искры, так как в камере сжатия, где установлена свеча, находится смесь с коэффициентом избытка воздухаот 0,75 до 1,2. После воспламенения заряда от свечи, горящие газы в виде факела выбрасываются во вторую камеру сжатия, где находится более бедная смесь, и поджигают ее. Таким образом, изобретение позволяет работать двигателю на более бедной смеси. Однако, при работе на номинальной нагрузке неизбежна утечка части рабочего заряда при продувке цилиндра утечка может достигнуть 25. Это приводит к высокой токсичности отработавших газов и низкой экологичности. Основной причиной утечки свежего заряда является использование в двигателе поперечно-щелевой продувки, при которой после закрытия продувочных окон часть рабочего заряда выталкивается поршнем через открытые выпускные окна. Исходя из изложенного,определялась главная причина чрезмерного перерасхода топлива - это утечка его в процессе продувки. Задача изобретения - повышение экономичности двухтактного двигателя и снижение токсичности отработавших газов за счет исключения утечки рабочей смеси в процессе продувки. Указанная техническая задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, одну пару цилиндров, сообщенных между собой общей камерой сжатия, поршни,кинематически связанные с кривошипами, по меньшей мере, одного коленчатого вала, впускные, выпускные и продувочные окна с каналами и карбюратор, кривошипы, сообщенных между собой цилиндров, смещены по фазе вращения на угол 10-30, а их кривошипные камеры соединены трубопроводом. Каждая пара сообщенных цилиндров снабжена впускными и выпускными окнами, расположенными в первом цилиндре, впускными и продувочными окнами, расположенными во втором цилиндре, причем поршень первого цилиндра кинематически связан с опережающим по фазе вращения кривошипом, а высота выпускных окон превышает высоту продувочных окон на 5-20 поворота кривошипа. Впускные окна парных цилиндров выполнены разной высоты, причем высота впускных окон первого цилиндра превышает высоту впускных окон второго цилиндра на 5-25 поворота кривошипа. На фиг. 1, 2, 3 представлены основные схемы предлагаемого двигателя фиг. 1 - с кинематически связанными коленчатыми валами, фиг. 2 - одновальный с параллельными цилиндрами, фиг. 3 - с общим цилиндром и встречно движущимися поршнями. Двигатель содержит, по меньшей мере, одну пару цилиндров 1 и 2, сообщенных между собой общей камерой сжатия 3, поршни 4 и 5, кинематически связанные с кривошипами 6 и 7, по меньшей мере, одного коленчатого вала 8, впускные 9 и 10, выпускные 11 и продувочные 12 окна с продувочными 13 и впускными 14 каналами и карбюратор 15. Кроме того, кривошипные камеры 16 и 17 соединены между собой трубопроводом 18. При этом кривошипы 6 и 7 смещены по фазе вращения на угол 10-30, впускные 9 и выпускныеокна расположены в цилиндре 1, а продувочные окна 12 расположены в цилиндре 2, причем поршень первого цилиндра связан с опережающим по фазе вращения кривошипом, а высота выпускных оконпревышает высоту продувочных окон на 5-20 поворота кривошипа вследствии момент открытия выпускных окон опережает момент открытия продувочных окон на 15-45 поворота коленчатого вала, а момент закрытия выпускных окон опережает момент закрытия продувочных окон на 5-15 поворота коленчагого вала. В двигателе 2 2495 1 впускные окна 9 и 10 парных цилиндров 1 и 2 выполнены разной высоты, причем высота впускных окон 9 цилиндра 1 превышает высоту впускных окон 10, расположенных в цилиндре 2, на 5-25 поворота кривошипа. Двигатель работает следующим образом. При запуске двигателя, во время синхронного движения поршней 4 и 5 к верхней мертвой точке, впускные окна 9 и 10 закрыты поршнями 4 и 5. Объем пространства, заключенного между днищами поршней и картером, увеличивается, и в кривошипных камерах 16 и 17 возникает разряжение. Как только нижний край юбки, движущегося с опережением по фазе поршня 4, достигнет впускных окон 9, воздух из атмосферы через карбюратор 15, смешиваясь с топливом по каналу 14, устремится в кривошипную камеру 16 и по трубопроводу 18 в кривошипную камеру 17. После открытия поршнем 5 впускных окон 10 давление в кривошипной камере 17 достигнет атмосферного и подача горючей смеси прекратится. При обратном движении поршней 4 и 5 за счет разной высоты впускных окон, впускные окна 9 и 10 закроются одновременно и в кривошипных камерах 16 и 17 произойдет сжатие горючей смеси. При подходе поршня 5 к нижней мертвой точке, он своей верхней кромкой открывает продувочные окна 12, и начинается процесс продувки цилиндров 1 и 2. Остатки отработавших газов вытесняются через открытые выпускные окна , а рабочий заряд из сообщенных между собой трубопроводом 18, кривошипных камер 16 и 17 по продувочному каналу 13 поступает в рабочий цилиндр 2 и через камеру сжатия 3 в цилиндр 1. Затем, после прохождения поршнями нижней мертвой точки, поршни 4 и 5 перемещаются к верхней мертвой точке, и поршень 4 первым, за счет смещения фаз вращения кривошипов 6 и 7, закрывает выпускные окна , предотвращая тем самым выброс свежего заряда, который по инерции еще некоторое время будет поступать в цилиндр 2 через открытые окна 12, увеличивая рабочий заряд цикла. Следовательно, в двигателе с предлагаемой схемой продувки повышается экономичность и удельная мощность. Процесс продувки закончится, когда поршень 5 закроет продувочные окна 12 и в цилиндрах начинается сжатие рабочего заряда. В это время кривошипные камеры через открывшиеся впускные окна вновь заполняются горючей смесью. Сжатие рабочего заряда продолжается до достижения поршнем 4 верхней мертвой точки, затем рабочий заряд поджигается. Поршень 4, пройдя верхнюю мертвую точку, начинает движение к нижней мертвой точке, а поршень 5 в это время все еще движется к верхней мертвой точке. Камера сгорания некоторое время сохраняет свой постоянный объем, что способствует полному сгоранию рабочего заряда и повышению экономичности двигателя. Кроме того, горение рабочего заряда происходит после прохождения поршнем 4 верхней мертвой точки и не вызывает отрицательного вращающего момента, как у прототипа при раннем зажигании. Процесс расширения - рабочий ход - начинается после того, как расстояние от днища поршня 4 до его крайнего положения в верхней мертвой точке станет большим за расстояние от днища поршня 5 до его положения в верхней мертвой точке. Следовательно, рабочий ход в двигателе начинается раньше, чем поршень 5 достигнет верхней мертвой точки. При дальнейшем движении поршня 4 к нижней мертвой точке, он своей верхней кромкой открывает выпускные окнаи отработавшие газы под действием избыточного давления выбрасываются в атмосферу. Давление в цилиндре падает до атмосферного, а поршень 5 открывает продувочные окна 12, размещенные во втором цилиндре. Вновь начинается процесс продувки, сжатия, горения и расширения. Цикл повторяется - двигатель работает. Таким образом, предлагаемая синхронная работа пары цилиндров, сообщенных общей камерой сжатия со смещенными по фазе вращения кривошипами и только одними продувочными и только одними выпускными окнами, размещенными в разных цилиндрах, позволяет исключить утечку рабочего заряда в процессе продувки. Предлагаемая схема двухтактного двигателя обеспечивает высокую экономичность и экологическую безопасность при сравнительно простом и надежном его устройстве. Фиг. 3 оставитель А.К. Карачун Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.