Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение позволяет перераспределить , тепловой баланс двигателя в сторону существенного увеличения КПД, увеличить литровую и удельную мощность , снизить токсичность, устранить перепад давления при выпуске, путем взаимосвязанного изменения конфигурации и размеров деталей составляющих двигатель , ввести наддув цилиндра и дорасширение горючих газов. Двигатель содержит корпус 1 с внутренней задающей 10, ротор 2 с цилиндром 11 и с оппозитными поршнями с опорными роликами, взаимодействующими с задающей 10 с образованием полостей нагнетательного насоса 19 и дорасширительного двигателя 15. Двигатель совершает два рабочих хода за оборот. При вращении ротора 2 поршни с опорными роликами , следуя профилю задающей 10, совершают возвратно-поступательные движения, всасываемый в полость 19 воздух во время продувки нагнетается в полость цилиндра 11. После рабочего хода в цилиндре 11 рабочее тело поступает в дорасширительную полость 15, где, отдав дополнительно энергию на вращение ротора 2, отработанный газ выдавливается из дорасширительной полости поршнями и опорными роликами. 8 ил. х fe

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 02 В 57/00 госудАРстВенное пАтЕнтное

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

g P P j 1 g ф ф ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

19

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907118/06 (22) 25.12,90 (46) 07.05.93, Бюл. № 17 (75) fl.Ê.Äåðêcåн (56) Заявка Франции ¹ 2424997, кл. F 02 В

57/00. опублик. 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 992770, кл, F 02 В 57/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N. 1598532, кл, F 02 В 75/04, 1987, (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Использование: изобретение позволяет перераспределить: тепловой баланс двигателя в сторону существенного увеличения

КПД, увеличить литровую и удельную мощность, снизить токсичность, устранить перепад давления при выпуске, путем взаимосвязанного изменения конфигурации и размеров деталей составляющих дви„„ Ы „„1813895 А1 гатель, ввести наддув цилиндра и дорасширение горючих газов, Двигатель содержит корпус 1 с внутренней задающей 10, ротор

2 с цилиндром 11 и с оппоэитными поршнями с опорными роликами, взаимодействующими с задающей 10 с образованием полостей нагнетательного насоса 19 и дорасширительного двигателя 15. Двигатель совершает два рабочих хода за оборот. При вращении ротора 2 поршни с опорными роликами, следуя профилю задающей 10, совершают возвратно-поступательные движения, всасываемый в полость 19 воздух во время продувки нагнетается в полость цилиндра 11. После рабочего хода в цилиндре 11 рабочее тело поступает в дорасширительную полость 15, где, отдав дополнительно энергию на вращение ротора 2, отработанный гаэ выдавливается из дорасширительной полости поршнями и опорными роликами. 8 ил.

1813895

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, Может найти применение на транспорте и на стационарных установках.

Цель изобретения — повышение КПД, увеличение удельной и литровой мощности без увеличения числа взаимоперемещающихся деталей в двигателе.

Указанная цель перераспределения теплового баланса двигателя достигается; а) снижением тепловых потерь при охлаждении, путем уменьшения зон наиболее интенсивных теплопотерь в двигателе— сжиганием горючих компонентов в камере с меньшей площадью посредством дозарядки (наддува), то есть существенным сокращением основных площадей утечки тепла в

° систему охлаждения (проходящей через торцы поршней и внутреннюю поверхность рабочего цилиндра); б) интенсификацией процессов горения и более полным сгоранием в результате повышенного давления, а также более полным сгоранием ввиду продления процесса горения вторичным расширением; в) использованием для вращения двигателя тепловой энергйи, заложенной в сгоревших газах, путем вторичного, продолженного расширения продуктов сгорания, что включает, кроме компенсации энергии, затраченной на наддув, и поступление дополнительной энергии от полного расширения сгоревших газов и снижения температуры выхлопа; при этом, неувеличение числа взаимоперемещающихся деталей двигателя по сравнению с прототипом достигается взаимосвязанным изменением конфигурации и размеров деталей, составляющих двигатель, с образованием переменных при вращении двигателя по объему полостей, служащих наддувочным насосом и дорасширительным двигателем.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью, ротор с цилиндром,в котором расположены оппозитные поршни с опорными роликами, взаимодействующими с внутренней профилированной поверхностью корпуса, с образованием камеры сгорания между поршнями, причем в роторе выполнены каналы и нагнетательные полости, охватывающие цилиндр, при роторе образована полость с обратными клапанами, между ротором и корпусом образованы герметичные дорасширительные полости, GBA эанные с камерой сгорания каналами в роторе, а нагнетательные полости связаны с полостью при роторе и с камерой сгорания посредством обратных клапанов. Существенный отличительный признак, определяющий наличие новых свойств, проявляемых в предложенном решении состоит в том, что внутренний объем корпуса выполнен в виде наддувочного насоса (с @max 4 атм) и дорасширительного двигателя (с Рвах 8 атм),образованных ротором, поршнями и опорными роликами, для чего в роторе выполнены каналы и нагнетательные полости, охватывающие цилиндр, при роторе (в поршне) выполнена полость с обратными клапанами, между ротором и корпусом образованы герметичные дорасширительные полости, связанные с камерой сгорания каналами в роторе, а нагнетательные полости связаны с полостью при роторе и с камерой сгорания посредством обратных клапанов.

Ожидаемый положительный эффект; адиабатизация процесса горения, то есть

20 перераспределение теплового баланса двигателя в сторону существенного увеличения доли тепла, преобразуемого в механическую энергию, увеличение КПД уменьшением тепловых потерь, увеличение литровой и удельной мощности двигателя вследствие наддува и дорасширения: снижение токсичности двигателя, поскольку уменьшено количество сжигаемого на единицу мощности топлива, а также продлен процесс окисле30 ния горючего; нет необходимости в применении глушителя выхлопа, поскольку давление и температура выпуска незначительны, процесс выпуска растянут во времени (вытеснение отработанных газов из

35 дорасширительных полостей происходит. равномерно и непрерывно, так как в процессе работы двигателя выпускные окна, за ис,ключением нескольких градусов их перекрытия опорными роликами, открыты

40 постоянно), На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель; на фиг. 2 — поршень; на фиг, 3 — ротор; на фиг. 4-7 — сечение двигателя в плане; на фиг, 8 — сечение А-А на фиг, 4; на фиг. 9—

45 сечение Б-Б на фиг, 4.

Двигатель состоит из шести основных деталей; корпуса 1, ротора 2, поршней 3 и 4 опорных роликов 5 и 6.

Корпус 1 двигателя выполнен герметич50 но в виде полого короба с внутренним О-образным профилем, закрытым с обеих сторон боковыми поверхностями, с соотношением внутренних размеров; наименьшего диаметра, равного 2 R, наибольшего 2,75 R u

55 шириной 1 R. Отверстие опорных втулок 8 вала и впускных окон 9 выполнено в центре плоскостей, а отверстие для выпускных окон

7 в местах сопряжения боковых плоскостей с профилем по наименьшему диаметру. Ротор 2 двигателя выполнен цилиндрической

1813895 формы, с радиусом окружности 1 8 и шири- разница в давлении между каждой полоной 1 R, с выбранными в теле диаметрально стью и атмосферой. расположенным стволом рабочего цилинд- Двигатель работает по двухтактному ра 11, имеющем сквозные пазы 12 для аси принципу, За 1 оборот совершается два раопорно)о ролика, и с примыкающими к ство- 5 бачих хода. При проварачивании ротора на лукарманами13,соответствующими разме- 90в па часовой стрелке (фиг,6) иэ позиции рам поршня 3 и 4 с опорными роликами 5 и максимального сближения поршней 3 и 4

6 и размещенными в упомянутых карманах (в.м.т,) открываются впускные окна 9 на кор13. В теле ротора выполнены каналы cropea- пусе 1, опорные ролики 5 и 6 под действием ших газов 14, сообщающие камеру сгорания 10 центробежной силы следуют профилю задарабочего цилиндра 11 с дорасширительны- ющей 10, поршни 3 и 4 раздвигаются до ми полостями 15. Ротор 2 установлен в кор- максимального значения (нм.т.), Происхопусе 1 на оси 16, в которой выполнены дитвсасываниевоэдухавполостьнаддувочвпускные окна 17 и канал подачи топлива 18 ного насоса, завершающееся с закрытием в цилиндр. Ротор является маховиком дви- 15 впускных окон 9, Далее, в течение 90 поргателя. Поршень 3 и 4 с опорным роликом 5 шни 3 и 4 сближаются и вытесняют предваи 6 образуют тело диаметром 1 R, шириной рительно сжатый воздух через

1 R в совокупности являющимся поршнем нагнетательный клапан 23 в полость 21. впунизкого давления, как в наддувочной 19, так, скного поршня 20, В в.M.ò. нагнетательный и в дорасширительной полости 15, Поршень 20 клапан 23 закрь,вается. Через 90, при при3 и 4 охватывает ствол цилиндра 11 снару- ближении поршней к н,м.т„давление поржи. В поршне 3 выполнен управляющий ции свеже)а воздуха открывает впускной впускной поршень высокого давления 20 с клапан 22, поскольку давление в рабочем полостью задержки порции свежего заряда цилиндре 11 к этому времени упало. Проис- .

21 (камерой предварительно сжатого воэ- 25 ходит полное вытеснение сгоревших газов духа) и впускным клапаном 22, нагнетатель- и их замещение в цилиндре 11 свежей парный клапан 23. В поршне 4 выполнен цивй. Начало сдвижения поршней сопровыпускной поршень 24 высокого давления. всждается закрытием, под действием

Поршень 20 и 24 находятся внутри цилинд-, сжимаема)а воздуха, впускного клапана 22; ра 11, через паз 12 и корпус поршня 3 и 4 30. В конце такта сжатия по каналу подачи проходит ось опорного ролика 5 и 6, Поло- топлива 18 происходит впрыск дозы горючести наддувочного насоса 19 и полости да- го в цилиндр. В позиции максимального расширения 15 образованы корпусом 1, сближения поршней 3 и 4 (в.м.т.) горючая ротором 2, поршнями 3 и 4 с опорными смесь воспламеняется, далее в течение 90 роликами 5 и 6. Взаимодействующие части 35 продолжается рабочий ход в цилиндре 11, — корпус 1, ротор 2, поршни 3 и 4, опорные открытие выпускным поршнем 24 канала ролики 5 и 6, выполнены из материала с сгоревшихгазов,сбросдавлениясгоревших низким коэффициентом теплового расши- газов в полость дорасширительного двигарения и обработаны с необходимой точно- теля, начало рабочего хода в дорасширистью, вплоть до прецизионной, 40 тельной полости 15, вытеснение давлением обеспечивающей приемлемую герметич- свежего заряда остатков сгоревших газов из ность полостей наддувочного насоса и до- цилиндра в дорасширительную полость 15, расширительного двигателя, или оснащены закрытие впускного клапана 22 и продолжегерметизирующими уплотнениями, Герме- ние рабочего хода в дорасширительном, тичности наддувочной 19 и дорасширитель- 45 .двигателе, Вследствие значительного обьеной полости 15 способствует невысокая ма дорасширительной полости 15 давление величина максимального рабочего давле- с процессом увеличения обьема падает ния, примерно до четырех атмосфер в над- вплоть до близкого к атмосферному, саатдувочной и восьми атмосфер в ветственна падает и температура отрабодорасширительной полости, а также невы- 50 танных газов, По истечении очередных 90", сокие величины максимальных температур при подходе поршней 3 и 4 к в.м.т, опор в них, Кроме того, совместное расположе- ные ролики 5 и 6 открывают выпускные ние рабочих полостей в герметичном карпу-, окна 7 в корпусе 1 двигателя. Далее, в се 1 исключает возможность попадания течение 180О, то есть в течение двух такрабочего тела в окружающую среду иным 55 тов работы поршней 3 и 4, происходит путем, нежели через выпускную систему, вытеснение отработавших газов иэ доЕще один герметизирующий фактор, при расширительных полостей 15 поршнями расположении полостей в одном корпусе — низкого давления, завершающееся при заразница в давлении между полостями 19 и крытии выпускных окан 7 опорными роли15 существенно, в 2 раза, ниже, нежели ками 5 и 6 в положении в,м.т. Таким

1813895 образом, поочередное прохождение рабочего тела по отделам двигателя полностью завершено через 720, Однако, поскольку протекание процессов в наддувочном насосе, рабочем цилиндре и дорасширительном 5 двигателе идет одновременно, параллельно, то продолжительность полного цикла можно принимать за 180, так как каждые полоборота двигатель поглощает и выбрасывает очередную порцию рабочего тела, 10

Из положения наибольшей удаленности (в.м.т,) поршни 3 и 4 совершают такт сжатия, занимают положение в,м,т. Зэ зти 90 параллельно происходит следующее;

15 а) закрытие впускных окон 9 в корпусе

1, протекание предварительного сжатия в полости наддувочного насоса и вытеснение сжатого воздуха через нагнетательный клапан 23 в полость 21 впускного поршня 20 20 (полость задержки порции свежего заряда); б) закрытие впускного клапана 22 и сжатие заключенного в цилиндре 11 между поршнями 20 и 24 воздуха, В конце такта сжатия впрыск горючего по каналу подачи 25 топлива 18 и воспламенение горючей смеси; в) протекание рабочего хода в дорасширительной полости 15, завершающееся при приближении поршней 3 и 4 к в.м,т. открытием выпускных окон 7; 30

r) продолжение вытеснения отработанного газа через выпускные окна7 в корпусе

1 из полости дорасширения 16 поршнями низкого давления; следующие 90 : а) открытие впускных окон 9 в корпусе 35

1, увеличение объема полости в наддувочном насосе и ее заполнение под действием разряжения свежим зарядом воздуха; б) рабочий ход в цилиндре 11, при приближении к н.м.т, выпускной поршень 24 открывает каналы сгоревших газов 14, и сгоревшие газы поступают в дорасширительную полость 15, после падения давления следует открытие сжатым в камере 21 свежим зарядом воздуха впускного клапана 22 и вытеснение из цилиндра 11 остатков сгоревших газов; в) образование полости дорасширения

15, с поступлением сгоревших газов — начало рабочего хода в дорасширительном двигателе;

r) вытеснение отработанного газа из дорасширительных полостей 15 поршнями низкого давления, закрытие опорными роликами 5 и 6 выпускных окон 7 в корпусе 1.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью, ротор с цилиндром, в котором расположены оппозитные поршни с опорными роликами, взаимодействующими с внутренней профилированной поверхностью корпуса, с образованием камеры сгорания между поршнями, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения КПД, двигатель дополнительно снабжен нагнетательными полостями и каналами в роторе, между ротором и корпусом образованы герметичные дорасширительные полости, связанные с камерой сгорания каналами в роторе, а нагнетательные полости связаны с камерой сгорания посредством обратных клапанов.

1813895

18 t3895

Составитель П,Дерксен

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А.Коэориз

Редактор Н,Рожкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5