ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с выпускным окном, размещенным в нем поршнем, который соединен при помощи шатуна с коленчатым валом, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, расположенную под поршнем кривошипную камеру и свечу зажигания. В головке цилиндра размещены первое и второе впускные каналы с клапанами, форсунка, датчик контрольного давления воздуха, а также второе выпускное окно и устройства управления клапанами, каждое из которых содержит последовательно и кинематически связанные коромысло, штангу, толкатель, противовес коленчатого вала с эксцентриком и пружину возврата клапана в исходное состояние, размещенную на клапане между головкой цилиндра и коромыслом. В картере кривошипной камеры размещают масло для смазки и охлаждения стенок цилиндра, поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма (Заявка на изобретение РФ №2002121856, МПК: F 02 D 19/00).
Однако данное устройство не отличается надежностью, поскольку снабжено трудоемкими в изготовлении деталями, требующими постоянного обслуживания - это детали привода клапанов, особенно подверженные износу, такие как коромысло, штанга и толкатель.
Известен двухтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, коленчатый вал, цилиндр, крышку цилиндра, поршень, соединенный с коленвалом крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, впускные окна в цилиндре, сообщенные с компрессором, выпускные окна, форсунки, установленные в крышке цилиндра, одна из них соединена с топливным насосом высокого давления, другая - с водяным насосом высокого давления. Двигатель дополнительно снабжен термодатчиком, размещенным в крышке цилиндра, плунжерным переключателем с электромагнитами, соединенным трубопроводами с соответствующими насосами и емкостями для топлива и воды, электронным блоком управления, соединенным электропроводами с термодатчиком и электромагнитами, крышкой, разделяющей полости цилиндра и картера каналом, соединяющим дополнительное окно в нижней части цилиндра с впускными окнами (заявка на изобретение РФ №2002113972, МПК: F 02 B 47/00).
Однако данный двигатель характеризуется конструктивной сложностью.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является двигатель внутреннего сгорания двухтактный поршневой, содержащий цилиндр с впускными и выпускными окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, и нагнетатель, от которого воздух подводится к впускным окнам. При этом впускные окна расположены в осевом направлении так, что они закрываются поршнем при его движении к верхней мертвой точке после закрытия поршнем выпускных окон. Перед впускными окнами на линии подвода воздуха от нагнетателя установлен самодействующий впускной клапан.
В данных конструкциях двухтактных двигателей смесь бензина с маслом проходит через картер. Однако это не обеспечивает надежной смазки трущихся поверхностей, что отрицательно сказывается на ресурсе двигателя. Кроме того, при сгорании масла в камере сгорания и выпускной системе образуется нагар. Двигатель также характеризуется повышенной токсичностью отработавших газов.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение надежной смазки трущихся поверхностей, увеличение срока службы двухтактного двигателя при повышении его экологических характеристик и сокращении затрат на изготовление.
Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер с коленчатым валом, цилиндр с крышкой, в котором расположен поршень, при этом поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, цилиндр снабжен впускным и выпускным окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, элемент топливоподачи, нагнетатель, согласно предлагаемого решения, введена система смазки, состоящая из соединенных маслопроводами маслоприемника, насоса, фильтра, радиатора, а картер, коленчатый вал и шатун снабжены каналами для подвода масла к трущимся поверхностям двигателя от радиатора, маслоприемник расположен в нижней части катера, нагнетатель соединен с впускным окном цилиндра.
Предлагаемая конструкция лишена недостатков, обозначенных в прототипе, так как изолированный картер позволяет применять полноценную систему смазки кривошипно-шатунного механизма, включающую насос, фильтр и радиатор, соединенных маслопроводами.
Кроме того, заявляемое устройство универсально и позволяет создавать двигатели, работающие на бензине, газе, дизельном топливе. Соответственно, возможно использование карбюратора и форсунки, впрыскивающей топливо непосредственно в цилиндр.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид двигателя в разрезе, на фиг.2 и фиг.3 - схема двигателя при положении поршня в нижней и верхней мертвой точке соответственно.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - цилиндр, 2 - крышка цилиндра, 3 - поршень, 4 - коленчатый вал, 5 - шатун, 6 - впускное окно, 7 - механический нагнетатель, 8 - впускной патрубок, 9 - выпускное окно, 10 - форсунка, 11 - карбюратор, 12 - маслоприемник, 13 - масляный насос, 14 - масляный фильтр, 15 - радиатор, 16 - каналы, 17 - картер, 18 - свеча зажигания, 19 - масло, 20 - поддон картера.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с крышкой 2, в котором помещен поршень 3, соединенный с расположенным в картере 17 коленчатым валом 4 посредством шатуна 5. Цилиндр 1 снабжен впускным окном 6, сообщенным с центробежным нагнетателем 7 посредством впускного патрубка 8, и выпускным окном 9. Двигатель снабжен элементом топливоподачи - форсункой 10, установленной в крышке цилиндра 2, или карбюратором 11, расположенным перед нагнетателем 7. Двигатель снабжен также системой смазки, состоящей из маслоприемника 12, соединенного посредством маслопроводов с насосом 13, фильтром 14, радиатором 15. Маслоприемник 12 расположен в поддоне 20, закрывающем нижнюю часть картера 17 и соединенный с отсасывающей секцией насоса 13, с нагнетающей секцией которого последовательно соединены фильтр 14 и радиатор 15. Картер 17, коленвал 4 и шатун 5 имеют сообщающиеся между собой каналы 16 для подвода масла. При этом радиатор 15 соединен маслопроводом с каналами картера 17. В крышке цилиндра установлена свеча зажигания 18 (кроме дизельного двигателя). Нагнетатель 7 и насос 13 имеют привод от коленвала 4.
Устройство работает следующим образом.
Воздух (в карбюраторном двигателе воздух с топливом) после нагнетателя 7 по впускному патрубку 8 под давлением подается к впускному окну 6 цилиндра 1. При подходе поршня 3 к нижней мертвой точке оно открывается, и воздух продувает цилиндр, вытесняя отработанные газы в выпускное окно 9, где избыточного давления нет. Затем поршень 3, двигаясь вверх, перекрывает впускное 6 и выпускное 9 окна и сжимает воздух. При нахождении поршня 3 вблизи верхней мертвой точки происходит впрыск топлива (при наличии форсунки 10) и воспламенение свечой 18 (в дизеле - самовоспламенение). Расширившиеся газы толкают поршень 3 - происходит рабочий ход. При подходе поршня к нижней мертвой точке окна 6 и 9 вновь открываются, и цикл повторяется.
В ходе работы масло 19 из картера 17 поступает в маслоприемник 12, имеющий вид опрокинутой в масло чаши с сеткой, из-под которой забирается масло, что устраняет
засасывание пены и перебои в подаче масла. Масло откачивается объемным шестеренным насосом 13, имеющим простую конструкцию и привод от коленчатого вала 4. Нагнетаемое насосом масло прокачивается через фильтр 14, где оно очищается. Затем масло охлаждается в радиаторе 15 и подается по каналам в картере к месту его сопряжения с коленчатым валом 4. Технологические зазоры обеспечивают надежную смазку всех трущихся поверхностей двигателя, а также непрерывную подачу масла по каналу 16 внутри коленчатого вала для смазки кривошипно-шатунного механизма. Масло, подаваемое по каналу внутри шатуна 5 устраняет трение между шатуном 5 и поршнем 3. Разбрызгивающееся через зазоры масло охлаждает поршень 3, стенки цилиндра 1, а затем стекает обратно в картер 17.
Предлагаемый двигатель имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными ДВС.
В отличие от 2-тактных ДВС с продувкой картера он обладает большим ресурсом и не расходует масло, что позволяет снизить эксплуатационные затраты.
В отличие от 4-тактных ДВС он обладает большей надежностью, так как отсутствует вероятность поломки клапанов и вспомогательных механизмов. К тому же при одинаковой мощности предлагаемый двигатель меньше по размерам, что означает экономию металла при производстве, а меньшая масса влечет экономию топлива.