Изобретение относится к области двигателестроения, преимущественно к двухтактным поршневым двигателям внутреннего сгорания с клапанным газораспределением, впрыскиванием топлива, принудительным зажиганием, продолженным расширением продуктов сгорания и касается способа осуществления рабочих процессов двигателя.

Известные способы работы двухтактных поршневых двигателей с клапанным газораспределением и предварительным сжатием рабочего тела, в надпоршневой полости которых последовательно осуществляют процессы газообмена рабочего тела с помощью нагнетателя, сжатия рабочего тела, впрыскивание топлива, сгорание топливо-воздушной смеси и расширение продуктов сгорания [ 1-4]. Общим недостатком известных способов работы двухтактных двигателей с клапанным газораспределением и продолженным расширением продуктов сгорания топлива являются потери мощности двигателя на привод нагнетателя, с помощью которого осуществляют процессы газообмена рабочего тела в надпоршневой полости, которая уменьшает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя.

В качестве прототипа принят способ работы двухтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания с клапанным газораспределением, нагнетателем воздуха, продолженным расширением продуктов сгорания топлива, непосредственным впрыскиванием топлива и искровым зажиганием топливо-воздушной смеси по патенту Украины 69648 [1], который заключается в том, что в надпоршневой полости осуществляют процессы газообмена, удаление продуктов сгорания и заполнение надпоршневой полости воздухом с помощью нагнетателя путем одновременного открытия впускных и выпускных клапанов при достижении на такте сгорание-расширение объема надпоршневой полости 90 - 100 процентов его максимального значения и их одновременного закрытия при значении объема надпоршневой полости 40-60 процентов от его максимального значения при движении поршня от HMT до BMT. Недостаток прототипа - потери мощности двигателя на привод нагнетателя, что снижает КПД двигателя.

Задача изобретению - повышение коэффициента полезного действия ДВС путем снижения затрат мощности на осуществление процессов газообмена рабочего тела в надпоршневой полости.

Поставленная задача решается следующим способом. В известном способе работы ДВС, который заключается в том, что в надпоршневой полости осуществляют процессы удаления продуктов сгорания и заполнение ее воздухом при открытых выпускных клапанах на протяжении изменения объема надпоршневой полости от 90 - 100 процентов от его максимального значения на такте расширения до 40-60 процентов от его максимального значения при движении поршня от HMT до BMT. Согласно изобретению надпоршневую полость сначала заполняют воздухом, а потом продукты сгорания и частично воздух, который поступил в надпоршневую полость, в смеси с продуктами сгорания удаляют через выпускной клапан перемещением поршня от HMT до BMT. При этом впускной клапан открывают с опережением 40-70 градусов оборота коленчатого вала по отношению к открытию выпускных клапанов. Обратный переток воздуха из надпоршневой полости, через впускной клапан предотвращают с помощью дополнительного обратного клапана, установленного во впускном канале перед впускным клапаном.

Функциональное назначение совокупности признаков, которые заявляются, заключается в снижении затрат мощности на осуществление процессов газообмена рабочего тела в надпоршневой полости за счет отсутствия нагнетателя, путем образования в надпоршневой полости разрежения при движении поршня от BMT до HMT и открытия впускного клапана с опережением 40-70 градусов оборота коленчатого вала относительно открытия выпускных клапанов.

На фиг.1 показан общий вид двухтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания с клапанным газораспределением, продолженным расширением продуктов сгорания топлива, непосредственным впрыскиванием топлива, искровым зажиганием, в котором осуществляют предложенный способ работы.

На фиг.3 показанна индикаторная диаграмма изменения давления рабочего тела в надпоршневой полости на протяжении цикла (одного оборота коленчатого вала) без использования нагнетателя.

Двигатель, в котором осуществляют предложенный способ работы, содержит цилиндр 1, поршень 2, головку 3 цилиндра 1 с размещенными в ней выпускными клапанами 4 и 5, камеру сгорания 6, с установленными в ней впускным клапаном 7 и свечой зажигания 8, поверхности которых образовывают надпоршневую полость 9. Поверхности стенок 10 камеры сгорания 6 и канала 11, соединяющего камеру сгорания 6 с надпоршневой полостью 9, выполнены таким образом, что их поверхности образуют канал 11 с осью а-а, параллельной оси цилиндров b-b. B боковой стенке цилиндра 1 установлена форсунка 12 для впрыскивания топлива в направлении канала 11. В канале 13, по которому воздух через впускной клапан 7 поступает в камеру сгорания 6 , установлен обратный клапан 14, например автоматический пластинчатый.

Способ, который заявляется, осуществляют в данном двигателе таким образом. При расширении продуктов сгорания топлива до значений объема надпоршневой полости 9 = 80-100 процентам от его максимального значения, когда давление продуктов сгорания в надпоршневой полости уменьшится до значений близких атмосферному, открывают впускной клапан 7 (точка d на фиг.2 и 3), а через 40-70 градусов оборота коленчатого вала - выпускные клапаны 4 и 5 (точка е на фиг.2 и 3), когда объем надпоршневой полости составляет 90 - 100 процентов от его максимального значения. При этом воздух из окружающей среды через обратный клапан 14 и впускной клапан 7 перетекает в камеру сгорания 6, вытесняя из нее продукты сгорания, а потом через соединяющий канал 11 - в надпоршневую полость 9. Поверхности стенок 10 камеры сгорания 6 и соединяющего канала 11 направляют поток воздуха из камеры сгорания 6 параллельно стенкам цилиндра 1 к поверхности днища поршня 2, создавая над поршнем прослойку воздуха, который вытесняет продукты сгорания в направлении выпускных клапанов 4 и 5. При обратном движении поршня 2 от HMT до BMT, когда давление в надпоршневой полости 9 в результате поступления воздуха через впускной клапан 7 и частично продуктов сгорания через выпускные клапаны 4 и 5 в надпоршневую полость 9 и уменьшения ее объема возрастет до атмосферного, обратный клапан 14 закрывается (точка v' на фиг.2 и 3 ), продукты сгорания топлива под действием движения поршня 2 от HMT до BMT удаляются из надпоршневой полости 9 через выпускные клапаны 4 и 5 в выпускной канал.

Частично через выпускные клапаны 4 и 5 из надпоршневой полости 9 будет выходить в смеси с продуктами сгорания и воздух. В точке v (фиг.2 и 3) с опережением до 70 градусов оборота коленчатого вала к моменту закрытия выпускных клапанов 4 и 5 (точка е' на фиг.2 и 3) закрывают впускной клапан 7. Выпускные клапаны 4 и 5 закрывают (точка е' на фиг.2 и 3) при перемещении поршня от HMT до BMT при объеме надпоршневой полости 40-60 процентов от его максимального значения, потом осуществляют процессы сжатия смеси воздуха и остаточных продуктов сгорания топлива, впрыскивание топлива в камеру сгорания 6 (начиная от точки п на фиг.3) через форсунку 12, зажигание топливовоздушной смеси в камере сгорания 6 с помощью свечи зажигания 8 (точка с на фиг.3). Вследствие сгорания топливовоздушной смеси в надпоршневой полости давление возрастает до максимального (точка z на фиг.3). Процесс расширения продуктов сгорания топлива снова осуществляют до значений давления в надпоршневой полости близких к атмосферному (точка d на фиг.2 и 3). Объем надпоршневой полости 9 при этом составляет 80 -100 процентов его максимального его значения. Дальше повторяют цикл. Использование предложенного изобретения в двухтактных двигателях с клапанным газораспределением позволяет, за счет отсутствия нагнетателя и уменьшение потерь мощности на осуществление процессов газообмена, повысить эксплуатационную экономичность двигателя в сравнении с прототипом на 10-15 процентов. Для повышения мощности двигателя с данным способом работы возможно также использование нагнетателя с механическим приводом.

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, который заключается в том, что в надпоршневой полости осуществляют процессы удаления продуктов сгорания и её заполнение воздухом при открытых выпускных клапанах на протяжении изменения объема последней от 90-100 процентов его максимального значения на такте расширения до 40-60 процентов от его максимального значения при движении поршня от НМТ к ВМТ, который отличается тем, что надпоршневую полость сначала заполняют воздухом, а потом продукты сгорания удаляют через выпускные клапаны путем перемещения поршня от НМТ к ВМТ, при этом впускной клапан открывают с опережением 40-70 градусов оборота коленчатого вала по отношению к открытию выпускных клапанов, а обратное перетекание воздуха из надпоршневой полости через впускной клапан предотвращают с помощью дополнительного обратного клапана.