Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Сз 102, 3/02 ИГАТЕЛЬ ВНУТ Ш НЕВОЙ ДВ СГОРАНИЯ етение позволяет и двигателя внутрен содержит рабочий 10, впускным 3 и и компрессорный ельство СССР6 1/02, 198. иг СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПОР РЕННЕГО (57) Изобр поршневог Дви гатель форсункой клапанами высить КПД го сгорания. цилиндр 2 с ыпускным 5 цилиндр 131580037 20 25 30 35 40 45 50 55 автоматическими клапанами 15 и 16, рабочий 7 и компрессорный 14 поршни, соеоненные шатунами 8 и 37 с коленчатым валом 9. Цилиндры сообщаются между собой по каналу 18. Двигатель также снабжен вращающимся цилиндрическим регенератором 11, насадка 12 которого содержит пакет реберных решеток. Внутри компрессор- ного цилиндра 13 размещены теплообменные поверхности, охлаждающие воздух при сжатии. Сжатый в компрессорном цилиндИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.444548.Цель изобретения - повышение КПД двигателя.На фиг. 1 приведен двигатель, разрез по оси рабочего цилиндра и по оси компрессорного цилиндра в процессе впуска сжатого воздуха в рабочий цилиндр и в процессе сжатия в компрессоре; на фиг. 2 - то же, в процессе расширения в рабочем цилиндре и нагнетания в компрессоре; на фиг. 3 - то же, в процессе выпуска из рабочего цилиндра и впуска в компрессоре; на фиг. 4 - регенератор с цилиндрической насадкой в сложенном виде в момент между окончанием выпуска и началом впуска; на фиг. 5 - то же, во время впуска в рабочий цилиндр; на фиг. 6 - то же, во время расширения сжатого воздуха в теплообменнике и расширения газов в двигателе; на фиг. 7 - то же, во время выпуска отработавших газов; на фиг, 8 - узелна фиг. 7; на фиг. 9 - сечение А - А на фиг. 1; на фиг. 10 - разрез Б - Б на фиг, 6; на фиг. 11 - разрез В - В на фиг. 9,Двигатель содержит корпус 1, рабочий цилиндр 2, снабженный впускным клапаном 3 со штоком 4 и выпускным клапаном 5 со штоком 6, поршень 7 размещенный в рабочем цилиндре 2 и связанный через шатун 8 с коленчатым валом 9, форсунку 10, цилиндрический регенератор 11 с насадкой 12 размещенный в рабочем цилиндре 2 между клапанами 3 и 5, компрессорный цилиндр 13 с компрессорным поршнем 14 и самодействующими впускным 15 и перепускным 16 клапанами, установленными во впускном 17 и перепускном 18 каналах. Рабочий цилиндр 2 и компрессорный цилиндр 13 сообщены между собой через впускной 3 и перепускной 16 клапаны при помощи перепускного канала 18.Насадка 12 цилиндрического регенератора 11 выполнена в виде пакета 19 реберных решеток 20 и 21, заключенного межре 13 воздух по каналу 18 перетекает в рабочий цилиндр 2, проходя через реберные решетки-насадки 12 вращающегося цилиндрического регенератора, и нагревается от них, После впрыска топлива форсункой 1 О происходит его воспламенение и сгорание, расширение отработавших газов и их выпуск.На такие выпуски отработавшие газы проходят через реберные решетки-насадки 12 10вращающегося цилиндрического теплообменника, нагревая их. 2 3. п. ф-лы, 11 ил. ду верхней 22 и нижней 23 реберными решетками, Нижняя реберная решетка 23 связана с валом 24 цилиндрического регенератора 11 с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси рабочего цилиндра 2. Верхняя реберная решетка 22 имеет втулку 25, которая установлена соосно валу 24 цилиндрического регенератора 11 и кинематически связана с ним при помощи шлицевого соединения, благодаря чему она имеет возможность возвратно-поступательного перемещения совместно с верхней реберной решеткой 22 относительно вала 24. Кроме того, втулка 25 кинематически связана со штоком 6 выпускного клапана 5. Реберные решетки 20 и 21 пакета 19 отделены друг от друга и от верхней 22 и нижней 23 реберных решеток при помогци упругих элементов 26, выполненных в виде пары тарельчатых пружин, зафиксированных штифтами 27, Реберные решетки 20 и 21 не соприкасаются с валом 24, и вращательное движение к ним передается через тарельчатые пружины упругих элементов 26 от верхней реберной решетки 22. Ребра верхней 22 и нижней 23 реберных решеток в поперечном сечении выполнены в форме трапеции, а ребра решеток 20 и 21 пакета 9 - в форме ромба со срезанными острыми углами.В плане ребра каждой решетки представляют собой набор концентрических колец, соединенных радиальными ребрами, В положении насадки 12 цилиндрического регенератора 11, соответствующем крайнему верхнему расположению нижней реберной решетки 23, реберные решетки контактируют по поверхностям ребер с размещением ребер каждой решетки пакета 19 между ребрами двух соседних решеток.Компрессорные цилиндр 13 и поршень 14 снабжены теплообменными поверхностями, выполненными в виде ребер, В ребрах 28 компрессорного цилиндра 13 выполнены охлаждающие каналы 29, по которым цирку 1580037ли рует охла жда юща я жидкость, подводи ма я по трубе 30 и отводимая по трубе 31.Ребра 32 компрессорного поршня 14 соединены в блок 33, закрепленный на тор. це компрессорного поршня 14 при помощи плоской пружины 34. Концы пластин пружины 34 соединены между собой шарнирами 35, Между ребрами 28 компрессор- ного цилиндра 13 установлены амортизирующие прокладки 36, выполненные из эластомера. Ребра 32 и 28 выполнены в плане прямолинейными, Коленчатый вал 9 соединен с компрессорным поршнем 14 при помощи шатуна 37, Двигатель снабжен трубкой 38 для подвода сжатого воздуха при пуске, распределительным валом 39, кинематически связанным с коленчатым валом 9 и воздействующим на коромысла 40 и 41 выпускного 5 и впускного 3 клапанов рабочего цилиндра 2, Кроме того, двигатель снабжен механизмом 42 вращения регенератора, кинематически связанным с валом 24.Коромысло 43 связано с валом 24 и сообщает ему возвратно-поступательное перемещение, Поршень 7 рабочего цилиндра 2 снабжен укрепленной на его торце керамической теплоизолирующей накладкой 44.Поршни 7 и 14, а также верхняя 22 и нижняя 23 решетки цилиндрического регенератора снабжены уплотнениями в виде компрессионных колец. Штоки 4 и 6 клапанов, вал 24 и втулка 25 также имеют уплотнения.Двигатель работает следующим образом.В компрессорном цилиндре 13 при движении поршня 14 вверх производится сжатие воздуха с отводом тепла, выделившегося при сжатии, к ребрам 28 и 32, благодаря чему процесс сжатия приближен к изотермическому. Когда давление воздуха в компрессорном цилиндре 13 выше давления в перепускном канале 18, открывается перепускной клапан 16 и производится нагнетание воздуха в перепускной канал 18.При приближении компрессорного поршня 14 к верхней мертвой точке ребра 32 по своим боковым поверхностям вступают в контакт с ребрами 28. При этом теплота, накопленная в процессе сжатия блоком 33 ребер 32 компрессорного поршня 14, отводится к ребрам 28 и уносится охлаждающей жидкостью, циркулирующей по каналам 29, При дальнейшем движении поршня 14 к верхней мертвой точке сжимается пружина 34, деформируя амортизирующие прокладки 36 и прижимная ребра 32 к ребрам 28. После прихода компрессорного поршня 14 в верхнюю мертвую точку клапан 16 закрывается.В начале движения вниз компрессор- ного поршня 14 открывается впускной клапан 15, обеспечивая всасывание воздуха по впускному каналу 17 в полость компрессор- ного цилиндра 13. При этом, пока усилие40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 плоской пружины 34 больше усилия сжатия амортизирующих прокладок 36, ребра 32 остаются прижатыми к ребрам 28. Когда пружина 34 разжимается, блок 33 ребер 32 начинает движение вниз вслед за компрессорным поршнем 14. После достижения компрессорным поршнем 14 нижней мертвой точки рабочий цикл компрессора повторяется.В процессе работы двигателя механизм 42 вращения постоянно сообщает вращательное движение регенератору 11 через вал 24.В рабочем цилиндре 2 в начале движения вниз поршня 7 коромысло 41 открывает впускной клапан 3, а коромысло 43 через вал 24 передвигает вниз нижнюю реберную решетку 23. За счет упругих элементов 26 реберные решетки 20 и 21 сдвигаются вниз, образуя между ребрами зазоры. Сжатый воздух из перепускного канала 18 поступает в рабочий цилиндр 2, проходит через насадку 12 цилиндрического регенератора 11, нагреваясь в ней. Когда до закрытия впускного клапана 3 остается время, соответствующее времени задержки воспламенения, с помощью форсунки 1 О осуществляется впрыск топлива.После прохождения поршнем 7 10 - 15 Я рабочего хода коромысло 41 закрывает впускной клапан 3, после чего происходит воспламенение топлива в горячем воздухе. Поршень 7 продолжает двигаться вниз осуществляя рабочий ход. Одновременно после закрытия впускного клапана 3 коромысло 43 через вал 24 перемещает нижнюю реберную решетку 23 вниз со скоростью, пропорциональной скорости поршня 7. При этом между реберной решеткой 21 и нижней реберной решеткой 23 образуется полость, в которую перетекает, расширяясь, сжатый воздух, находившийся в полостях между решетками 20 - 22. После прихода поршня 7 в нижнюю мертвую точку коромысло 40 открывает выпускной клапа н 5. Вместе с ним благодаря кинематической связи втулки 25 с выпускным клапаном 5 сдвигается вниз верхняя реберная решетка 22 и решетки 20 и 21 пакета. Затем поршень 7 движется вверх, вытесняя отработавшие газы, которые при этом проходят через реберные решетки, отдавая им тепло. При подходе поршня 7 к нижней реберной решетке 23 коромысло 43 через вал 24 перемещает ее вверх, а коромысло 40 перемещает вверх выпускной клапан 5, закрывая его, при этом вместе с клапаном 5 перемещается вверх также втулка 25 с верхней реберной решеткой 22. Вместе с реберными решетками 22 и 23 движутся вверх решетки 20 и 21 пакета 19. В момент прихода поршня 7 в верхнюю мертвую точку выпускной клапан 5 закрывается, а реберные решетки плотно складываются, контак 1580037пуя друг с другом по поверхностям ребр, Затем цикл повторяется.Формула изобретения1. Поршневой двигатель внутреннего сгорания по авт. св.1444548, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, насадка цилиндрического регенератора выполнена в виде заключенного между верхней и нижней реберными решетками пакета реберных решеток, разделенных при помощи упругих элементов и контактирующих по поверхностям ребер с размещением ребер каждой решетки пакета между ребрами двух соседних решеток, вал регенератора связан с нижней реберной решеткой с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси рабочего цилиндра, верхняя реберная решетка выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно вала и ки 5 нематически связана с выпускным клапаном,и компрессор снабжен устройством для охлаждения сжатого воздуха,2. Двигатель по п. 1, отличающийсятем, что компрессор выполнен в видепоршневой машины, цилиндр которой снабжен теплообменными поверхностями, размещенными в нем.3 Двигатель по п 1 отличающийсятем, что ребра верхней и нижней решетокнасадки цилиндрического регенератора в по 15 перечном сечении выполнены в форме трапеции, а ребра решеток пакета - в формеромба со срезанными острыми углами.евКорректор Л. БескидПодписноеоткрытиям при ГКНаб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 1 О Т СССР Составитель А ЕрмолаТехред А. КравчукТираж 437го комитета по изобретениям иМосква, Ж - -35, Раушская нльский комбинат Патент, г. Ь