Двигатель внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 81389 Ы 5)1 Р 02 В 57/00 ИЗОБРЕТЕ ПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ 2424997, кл. Г 02 В ции ьство СССР /00, 1972. ьство СССР5/04, 1987,идете 2 В 57 идете 02 В 7(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование: изобреперераспределить:. теплогателя в сторону существенКПД, увеличить литровую иность, снизить токсичность,пад давления при вывзаимосвязанного изменеции и размеров деталей сос тение позволяет вой баланс двиного увеличения удельную мощустранить пере- пуске, путем ния конфигуратавляющих дви 2 19 госудАРстВенное пАтЕнтноеВЕДОМСТВО СССРгатель, 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 расширительнои полости поршняморными роликами, 8 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннегосгорания, Может найти применение натранспорте и на стационарных установках.Цель изобретения - повышение КПД,увеличение удельной и литровой мощностибез увеличения числа взаимоперемещающихся деталей в двигателе,Указанная цель перераспределениятеплового баланса двигателя достигается;а) снижением тепловых потерь при охлаждении, путем уменьшения зон наиболееинтенсивных теплопотерь в двигателе -сжиганием горючих компонентов в камере сменьшей площадью посредством дозарядки (наддува), то есть существенным сокращением основных площадей утечки тепла всистему охлаждения (проходящей черезторцы поршней и внутреннюю поверхностьрабочего цилиндра);б) интенсификацией процессов горенияи более полным сгоранием в результате повышенного давления, а также более полнымсгоранием 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 компенсацииэнергии, затраченной на наддув, и поступление дополнительной энергии от полногорасширения сгоревших газов и снижениятемпературы выхлопа; при этом, неувеличение числа взаимоперемещающихся деталейдвигателя по сравнению с прототипом достигается взаимосвязанным изменениемконфигурации и размеров деталей, составляющих двигатель, с образованием переменных при вращении двигателя по объемуполостей, служащих наддувочным насосоми дорасширительным двигателем.Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью, ротор с цилиндром,вкотором расположены оппозитные поршнис опорными роликами, взаимодействующими с внутренней профилированной поверхностью корпуса, с образованием камерысгорания между поршнями, причем в роторевыполнены каналы и нагнетательные полости, охватывающие цилиндр, при ротореобразована полость с обратными клапанами,между ротором и корпусом образованы герметичные дорасширительные полости, связанные с камерой сгорания каналами вроторе, а нагнетательные полости связаныс полостью при роторе и с камерой сгоранияпосредством обратных клапанов. Существенный отличительный признак, определяющий наличие новых свойств, проявляемыхв предложенном решении состоит в том, чтовнутренний объем корпуса выполнен в виденаддувочного насоса(с Рвх 4 атм) и дорас 5 ширительного двигателя (с Рпа 8 атм),образованных ротором, поршнями иопорными роликами, для чего в роторе выполнены каналы и нагнетательные полости,охватывающие цилиндр, при роторе (в поршне) выполнена полость с обратными клапанами, между ротором и корпусомобразованы герметичные дорасширительные полости, связанные с камерой сгорания каналами в роторе, а нагнетательные15 полости связаны с полостью при роторе и скамерой сгорания посредством обратныхклапанов,Ожидаемый положительный эффект;адиабатизация процесса горения, то есть20 перераспределение теплового баланса двигателя в сторону существенного увеличениядоли тепла, преобразуемого в механическую энергию, увеличение КПД уменьшением тепловых потерь, увеличение литровой иудельной мощности двигателя вследствиенаддува и дорасширения; снижение токсичности двигателя, поскольку уменьшено количество сжигаемого на единицу мощноститоплива, а также продлен процесс окисле 30 ния горючего; нет необходимости в применении глушителя выхлопа, посколькудавление и температура выпуска незначительны, процесс выпуска растянут во времени (вытеснение отработанных газов из35 дорасширительных полостей происходитравномерно и непрерывно, так как в процессе работы двигателя выпускные окна, за ис,ключением нескольких градусов ихперекрытия опорными роликами, открыты40 постоянно),На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель; на фиг. 2 - поршень; на фиг, 3 - ротор;на фиг. 4-7 - сечение двигателя в плане; нафиг, 8 - сечение А-А на фиг, 4; на фиг, 9 -45 сечение Б - Б на фиг, 4.Двигатель состоит из шести основныхдеталей; корпуса 1, ротора 2, поршней 3 и 4опорных роликов 5 и 6,Корпус 1 двигателя выполнен герметич но в виде полого короба с внутренним О-образным профилем, закрытым с обеих сторон боовыми поверхностями, с соотношением внутренних размеров, наименьшего диаметра, равного 2 Я, наибольшего 2,75 Й и 55 шириной 1 Я. Отверстие опорных втулок 8вала 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 2двигателя выполнен цилиндрическойформы, с радиусом окружности 1 В и шири- разница в давлении между каждой полоной 1 Я, с выбранными в теле диаметрально стью и атмосферой.расположенным стволом рабочего цилинд- Двигатель работает по двухтактному ра 11, имеющем сквозные пазы 12 для оси принципу, За 1 оборот совершается два раопорного ролика, и с примыкающими к ство бочих хода. При проворачивании ротора на лукарманами 13,соответствующими разме" по часовой стрелке (фиг,б) 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 кор. В теле ротора выполнены каналы сгорев- пусе 1, опорные ролики 5 и 6 под действием ших газов 14, сообщающие камеру сгорания 10 центробежной силы следуют профилю зада- рабочего 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 впускных окон 9, Далее, в течение 90 поргателя, Поршень 3 и 4 с опорным роликом 5 шни 3 и 4 сближаются и вытесняют предваи б образуют тело диаметром 1 В, шириной рительно сжатый воздух через 1 В в совокупности являющимся поршнем нагнетательный клапан 23 в полость 21. впунизкого давления, как в наддувочной 19, так, скного поршня 20, В в,м,т, нагнетательный и в дорасширительной полости 15, Поршень 20 клапан 23 закрь,вается. Через 90 О, при при и 4 охватывает ствол цилиндра 11 снару- ближении поршней к н,м.тдавление поржи. В поршне 3 выполнен управляющий ции свежего 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 ходит полное вытеснение сгоревших газов духа) и впускным клапаном 22, нагнетатель- и их замещение в цилиндре 11 свежей порный 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-, сжимаемо)о 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 максимальногорасширения 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- газовв 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 .двигателе, Вследствие значительного обьеной полости 15 способствует невысокая ма дорасширительной полости 15 давление величина максимального рабочего давле- с процессом увеличения объема падает ния, примерно до четырех атмосфер в над- вплоть до близкого к атмосферному, соотдувочной и восьми атмосфер в ветственно падает и температура отрабодорасширительной полости, а также невы 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 корпу-, окна 7 в корпусе 1 двигателя, Далее, в се 1 исключает возможность попадания течение 180 О, 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 окон 7 опорными роли существенно, в 2 раза, ниже, нежели ками 5 и 6 в положении в,м.т. Такимобразом, 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 О, 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;15а) закрытие впускных окон 9 в корпусе 1, протекание предварительного сжатия в полости наддувочного насоса ивытеснение 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; 30г) продолжение вытеснения отработанного газа через выпускные окна 7 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 газовв) образование полости дорасширения 15, с поступлением сгоревших газов - начало рабочего хода в дорасширительном двигателе;г) вытеснение отработанного газа из дорасширительных полостей 15 поршнями низкого давления, закрытие опорными роликами 5 и 6 выпускных окон 7 в корпусе 1.ф о р мул а и зо бр е те н ия 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 щ и й с я 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,Составитель П,ДерксенТехред М,Моргентал рректор А.Коэо Рожков дакт л. Гагарина, 1 комбинат "Патент", г. Уж Производственно-издател Заказ 1818 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раущская наб 4/5