RU2002085C1 - Двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Description

ной и нздпоршневой полостью компрессора и кинематически св занного с выходным валом, а дл  наддува используетс  нагнетатель или турбокопрессор, снабжен дополнительными компрессорным цилиндром с поршнем и камерой сгорани  посто нного объема, а расширительна  машина выполнена роторной, ротор которой установлен на эксцентриковом валу, расположенном параллельно ос м компрессорных цилинд- ров, и образует с корпусом машины две камеры переменного объема, при этом продольна  ось золотника камеры сгорани  расположена параллельно эксцентриковому валу, а каждый поршень цилиндров коп- рессора св зан с выходным валом с помощью дополнительного вала, двухша- тунного механизма, траверсы и штока.

Нижн   часть каждого цилиндра компрессора перекрыта, образу  подпоршневую полость - наддувочную камеру, снабженную впускным и наддувочным каналами и св занную с надпоршневой полостью цилиндра при помощи перепускного канала. Коаксиально с золотником камеры сгора- ни , т.е. между стенками последнего и корпусом , установлена поворотна  гильза, перекрывающа  при повороте канал между камерой сгорани  и цилиндром компрессора . Тем самым достигаетс  изменение объ- ема камеры сжати  от максимального значени  до минимального мертва  зона цилиндра компрессора.

Ротор выполнен трехгранным, а эксцентриковый вал св зан с выходным валом при помощи конической зубчатой передачи, а дополнительный вал св зан с выходным валом с помощью цилиндрической зубчатой передачи.

Перепускной канал узла наддува выпол- нен в виде изогнутой Г-образной трубки с выходным и входным сечени ми, при этом конец трубки с выходным сечением расположен коаксиально внутри впускного канала компрессорного цилиндра, образу  с ним эжектор.

Сопоставительный анализ с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вленный двигатель отличаетс  следующим:

в камере сгорани  дополнительно уста- новлены поворотные гильзы, перекрывающие канал между камерой сгорани  и цилиндром компрессора;

рабочие камеры выполнены в одном общем корпусе расширительной машины, внутри которой на эксцентриковомм валу установлен ротор, а привод возвратно-поступательного перемещени  поршней компрессора выполнен в виде силового двухшатунного механизма кинематически

св занного с поршн ми при помощи траверс и штоков;

наддувочный узел выполнен в виде наддувочной камеры в нижней полости цилиндра компрессора и системы каналов.

Таким образом, за вленное устройство соответствует критерию новизна.

На фиг. 1 изображен общий вид двигател ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 7 - вид по стрелке Е на фиг. 1; на фиг. 8-10 - узел наддува.

Двигатель содержит цилиндры компрессора 1 и центральный корпус расширительной машины 2, составл ющие одно целое с картером 3 (нижний блок), головку цилиндров компрессора 4 с верхней крышкой 5 расширительной машины, выполненные как одно целое верхний блок), нижнюю крышку 6 расширительной машины, выходной вал 7, камеру сгорани  8, редуктор 9, механизмы 10 газораспределени ; дополнительный вал 11, противовесы 12 уравновешивающие силы инерции расширительной машины.

Так как конструкци  двигател  симметрична , то на фиг. 2 лева  половина не показана .

Компрессор состоит из двух цилиндров 13 с поршн ми 14 и штоками 15 Дл  уравновешивани  момента от сил инерции служат противовесы 27.

В центральном корпусе расширительной машины с внутренней поверхностью эпитрохоидной формы расположен ротор

16,установленный на эксцентриковом валу

17,Расширительна  машина выполнена по типу двигател  Ванкел  и дл  синхронизации вращени  эксцентрикового вала и ротора установлен планетарный механизм, состо щий из шестерни 18 внутреннего зацеплени , установленной в торце ротора, и неподвижной шестерни 19 (крепитс  к нижней крышке 6). Передаточное отношение между шестерн ми 18 и 19 равно 3:2 (по аналогии с двигателем Ванкел ). Дл  выпуска отработавших газов служит канал 20.

Неподвижный цилиндрический корпус камеры сгорани  8 выполнен частично в центральном корпусе расширительной машины и частично в верхней крышке расширительной машины (фиг. 2, 5, 6). Внутри неподвижного корпуса установлены поворачивающиес  гильза 28, вращающийс  пустотелый золотник 29, вкладыши 37а и 376, перемычки 38 (предусмотрены из услови  прочности золотника) и топливна  форсунка 39.

Поворот гильзы 28 осуществл етс  с помощью рычага 30. Вращение золотника 29 осуществл етс  от распредвалз 31 через коническую зубчатую передачу 32 с передаточным отношением 1:1.

Дл  перетекани  воздуха из надпорш- невого пространства компрессора в камеру сгорани  (в процессе сжати  служит канал 33. а дл  перетекани  продуктов сгорани  из камеры сгорани  в рабочую камеру роторной секции - канал 34.

Св зь компрессора с эксцентриковым валом 17 осуществл етс  через редуктор с помощью кинематической цепи, состо щей из четырех кривошипов 21, четырех шатунов 22 и двух траверс 23.

Редуктор содержит коническую гипоидную зубчатую передачу с передаточным отношением 1:1, состо щую из ведущей шестерни 40 и ведомой шестерни 41, и цилиндрическую зубчатую передачу 42 с передаточным отношением 1:1.

Шлицевые соединени  26 служат дл  удобства при разработке двигател . Имеютс  масл ный поддон 44 редуктора и масл ный поддон 45 двигател .

Газораспределение п ри впуске свежего зар да в цилиндр компрессора осуществл етс  с помощью двух впускных клапанов 46 (в каждом цилиндре).

Газораспределительный механизм 10 состоит из распредвалов 47 (камеры сгорани ) и 48 (впускных клапанов).

Вращение валов осуществл етс  с помощью цепной передачи, состо щей из цепи 49, ведущей звездочки 50 и двух ведомых звездочек 51 и 52.

На фиг. 8-10 приведена схема динамического (инерционного) наддува. Узел наддува состоит из следующих элементов: перепускного канала 53 (труба динамического наддува), наддувочного канала 54, впускного канала 55, воздушного фильтра 56, наддувочной камеры 57 цилиндра (нижн   часть цилиндра перекрыта); канал 53 заканчиваетс  щелевым участком 58. Впускной канал компрессора вместе в перепускным каналом образуют эжектор. На предыдущих фигурах узел наддува не показан .

Двигатель работает следующим образом .

По аналогии с прототипом в компрессоре за вленного двигател  осуществл етс  впуск воздуха с последующим его сжатием в камере сгорани  8. После впрыска топлива форсункой 39 происходит воспламенение и сгорание топлива. Процесс сгорани  происходит при посто нном объеме. После сгорани  начинаетс  перетекание продуктов

сгорани  из камеры сгорани  в рабочую камеру расширительной машины 2 через открывающийс  канал 34 с одновременным расширением продуктов сгорани . В результате этого совершаетс  работа, передаваема  на эксцентриковый вал 17. Мощность снимаетс  с выходного вала 7 сьема мощности, получающего вращение от эксцентрикового вала через гипоидную пе0 редачу (шестерни 40 и 41). От этого же вала получает вращение первый р д шатунов компрессора (правый - фиг, 3). Кроме того, от выходного вала через зубчатую передачу 42 получает вращение дополнительный вал

5 11, от которого получает вращение второй р д шатунов (левый - фиг. 3),

Наполнение цилиндра компрессора может быть увеличено с помощью наддува. При движении поршн  от Н.М.Т. воздух, по0 ступающий через фильтр 56, проходит через впускной канал 55. затем через канал 54 поступает в наддувочную камеру 57.

При движении поршн  к Н.М.Т. воздух в канале 54 формируетс  в струю, направ5 ленную в трубу динамического наддува 53 и затем во впускной тракт компрессора, осуществл   наддув. Количество воздуха, при этом поступающего во впускной тракт из воздушного фильтра, будет очевидно увели0 чиватьс  за счет эжекции. Щелевой участок перепускного канала будет усиливать эжек- ционный эффект.

При повороте рычага 30 (с помощью механической или гидравлической передачи)

5 гильза 28 будет перекрывать канал 33. При полном перекрытии канала обьем камеры сжати  уменьшаетс  до объема мертвой зоны цилиндра (надпоршневой и другие зазо- ры). В этом случае камера сжати 

0 оказываетс  изолированной от камеры сгорани . Обьем мертвой зоны значительно меньше объема камеры сгорани , в св зи с чем резко возрастает степень сжати  и, как результат, мощность, которую необходимо

5 затратить дл  вращени  компрессора. Расчеты показывают, что эта мощность может на 10-15% превышать номинальную мощность двигател .

Двухшатунный механизм обеспечивает

0 практически строго линейное перемещение поршней, исключающее боковые силы, действующие на поршни. В результате этого существенно снижаютс  механические потери в парах поршень - гильза (на тактах

5 впуска и сжати ). На тактах расширени  и выпуска, т.е. в расширительной машине, механические потери также невелики. Это св зано с тем, что в расширительной машине ротор и корпус не соприкасаютс . В компрессоре и в расширительной машине трение происходит только между кольцами или уплотнительными пластинами и корпусными детал ми.

Узел наддува, выполненный путем перекрыти  нижней части цилиндров и системы каналов, на много проще по конструкции и дешевле традиционных нагнетателей и турбо- копрессоров, используемых дл  этих целей.

Установка поворотной гильзы между подвижным и неподвижным цилиндрами камеры сгорани  обеспечивает более эффективное тормоз щее действие двигате- л  на автомобиль.

(56) Авторское свидетельство СССР № 828780, кл. F 02 В 41/02, 1979.

Claims (3)

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащий корпус, по меньшей мере один компрессорный цилиндр с поршнем , кинематически св занный с выход- ным валом, одну расширительную машину с камерой переменного объема, выполненной в виде цилиндра с поршнем, и камеру сгорани  посто нного обьема, соединенную с камерой расширительной машины и надпоршневой полостью компрессора, причем цилиндр компрессора снабжен впускным каналом, расширительна  машина - выпускным каналом, а камера сгорани  выполнена в полости вращающегос  золотника, установленного в корпусе и св занного кинематически с выходным валом , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности, он снабжен дополнительными компрессорным цилинд- ром с поршнем и камерой сгорани  посто нного обьема, а расширительна  машина выполнена роторной, ротор которой установлен на эксцентриковом валу, расположенном параллельно ос м компрессорных цилиндров, и образует с корпусом машины две камеры переменного обьема, при этом продольна  ось золотника камеры сгора

0

5 о 25 30

35

ни  расположена параллельно эксцентриковому валу, а каждый поршень цилиндров компрессора св зан с выходным валом с помощью дополнительного вала и двух шатунов , наддувочна  камера каждого компрессорного цилиндра выполнена в виде подпоршневой полости, снабженной впускным каналом и наддувочным каналом, св занным с надпоршневой полостью цилиндра при помощи перепускного канала, а коаксиально с золотником между стенками последнего и корпуса установлена поворотна  гильза, св занна  с приводом.

2.Двигатель по п.1, отличающийс  тем. что ротор выполнен трехгранным, а эксцентриковый вал св зан с выходным валом при помощи конической зубчатой передачи , кроме того, дополнительный вал св зан с выходным валом с помощью зубчатой передачи .

3.Двигатель по п.1, отличающийс  тем. что перепускной канал выполнен в виде изогнутой Г-образной трубки с входным и выходным сечени ми, при этом конец трубки с выходным сечением расположен коаксиально внутри впускного канала компрессорного цилиндра, образу  с ним эжектор.

16

Фиг.З

в-Ь

/ /к

30 На

39

Фиг. 5

&4

фи&7

Bt/9Ј

48

S2

44

SO

JL

ept/eg

Редактор Н.Цалихина Заказ 3163

Составитель Е.Мошинский

Техред М.МоргенталКорректор М.Ткач

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035. Москва, Ж-35. Раушска  наб., 4/5

(p&fffO