SU1580037A2 - Поршневой двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить КПД поршневого двигател  внутреннего сгорани . Сущность изобретени : насадка цилиндрического регенератора выполнена в виде заключенного между верхней и нижней реберными решетками пакета реберных решеток, разделенных при помощи упругих элементов и контактирующих по поверхности ребер с размещением ребер каждой решетки пакета между ребрами двух соседних решеток, вал регенератора св зан с нижней реберной решеткой с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещени  вдоль оси рабочего цилиндра, верхн   реберна  решетка выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещени  относительно вала и кинематически св зана с выпускным клапаном, и компрессор снабжен устройством дл  охлаждени  сжатого воздуха. Компрессор выполнен в виде поршневой машины, цилиндр которой снабжен теплообменными поверхност ми, размещенными в нем. Ребра верхней и нижней решеток насадки цилиндрического регенератора в поперечном сечении выполнены в форме трапеции, а ребра решеток пакета - в форме ромба со срезанными острыми углами. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Фиг

, rJ

автоматическими клапанами 15 и 16, ра- оочий 7 и компрессорный 14 поршни, соединенные шатунами 8 и 37 с коленчатым ва- юм 9. Цилиндры сообщаютс  между собой но каналу 18. Двигатель также снабжен вращающимс  цилиндрическим регенератором 11, насадка 12 которого содержит пакет реберных решеток. Внутри компрессорного цилиндра 13 размещены теплообмен- ные поверхности, охлаждающие воздух при сжатии. Сжатый в компрессорном цилиндре 13 воздух по каналу 18 перетекает в рабочий цилиндр 2, проход  через реберные решетки-насадки 12 вращающегос  цилиндрического регенератора, и нагреваетс  от них. После впрыска топлива форсункой 10 происходит его воспламенение и сгорание, расширение отработавших газов и их выпуск. На такие выпуски отработавшие газы проход т через реберные решетки-насадки 12 вращающегос  цилиндрического теплообменника , нагрева  их. 2 з. п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1444548.

Цель изобретени  - повышение КПД двигател .

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 сжати  в компрессоре; на фиг. 2 - то же, в процессе расширени  в рабочем цилиндре и нагнетани  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 врем  впуска в рабочий цилиндр; на фиг. 6 - то же, во врем  расширени  сжатого воздуха в теплообменнике и расширени  газов в двигателе; на фиг. 7 - то же, во врем  выпуска отработавших газов; на фиг. 8 - узел I на 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 св занный 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 ч 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 между верхней 22 и нижней 23 реберными решетками . Нижн   реберна  решетка 23 св зана с валом 24 цилиндрического реге0 нератора 11 с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещени  вдоль оси рабочего цилиндра 2. Верхн   реберна  решетка 22 имеет втулку 25, котора  установлена соосно валу 24 цилиндри - ческого регенератора 11 и кинематически св зана с ним при помощи шлицевого соединени , благодар  чему она имеет возможность возвратно-поступательного перемещени  совместно с верхней реберной решеткой 22 относительно вала 24. Кроме того, втул0 ка 25 кинематически св зана 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 помощи упругих элементов 26, выполненных в виде пары тарельчатых пру5 жин, зафиксированных штифтами 27. Реберные решетки 20 и 21 не соприкасаютс  с валом 24, и вращательное движение к ним передаетс  через тарельчатые пружины упругих элементов 26 от верхней реберной решетки 22.

0

Ребра верхней 22 и нижней 23 реберных решеток в поперечном сечении выполнены в форме трапеции, а ребра решеток 20 и 21 пакета 19 - в форме ромба со срезан5 ными острыми углами.

В плане ребра каждой решетки представл ют собой набор концентрических колец, соединенных радиальными ребрами. В положении насадки 12 цилиндрического регенератора 11, соответствующем крайнему верх0 нему расположению нижней реберной решетки 23, реберные решетки контактируют по поверхност м ребер с размещением ребер каждой решетки пакета 19 между ребрами двух соседних решеток.

Компрессорные цилиндр 13 и поршень 14

5 снабжены теплообменными поверхност ми, выполненными в виде ребер. В ребрах 28 компрессорного цилиндра 13 выполнены охлаждающие каналы 29, по которым циркулирует охлаждающа  жидкость, подводима  по трубе 30 и отводима  по трубе 31.

Ребра 32 компрессорного поршн  14 соединены в блок 33, закрепленный на торце компрессорного поршн  14 при помощи плоской пружины 34. Концы пластин пружины 34 соединены между собой шарнирами 35. Между ребрами 28 компрессорного цилиндра 13 установлены амортизирующие прокладки 36, выполненные из эластомера . Ребра 32 и 28 выполнены в плане пр молинейными. Коленчатый вал 9 соединен с компрессорным поршнем 14 при помощи шатуна 37. Двигатель снабжен трубкой 38 дл  подвода сжатого воздуха при пуске, распределительным валом 39, кинематически св занным 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 вращени  регенератора , кинематически св занным с валом 24.

Коромысло 43 св зано с валом 24 и-сооб- щает ему возвратно-поступательное перемещение . Поршень 7 рабочего цилиндра 2 снабжен укрепленной на его торце керамической теплоизолирующей накладкой 44.

Поршни 7 и 14, а также верхн   22 и нижн   23 решетки цилиндрического регенератора снабжены уплотнени ми в виде компрессионных колец. Штоки 4 к 6 клапанов , вал 24 и втулка 25 также имеют уплотнени .

Двигатель работает следующим образом.

В компрессорном цилиндре 13 при движении поршн  14 вверх производитс  сжатие воздуха с отводом тепла, выделившегос  при сжатии, к ребрам 28 и 32, благодар  чему процесс сжати  приближен к изотермическому. Когда давление воздуха в компрессорном цилиндре 13 выше давлени  в перепускном канале 18, открываетс  перепускной клапан 16 и производитс  нагнетание воздуха в перепускной канал 18.

При приближении компрессорного поршн  14 к верхней мертвой точке ребра 32 по своим боковым поверхност м вступают в контакт с ребрами 28. При этом теплота , накопленна  в процессе сжати  блоком 33 ребер 32 компрессорного поршн  14, отводитс  к ребрам 28 и уноситс  охлаждающей жидкостью, циркулирующей по каналам 29. При дальнейшем движении поршн  14 к верхней мертвой точке сжимаетс  пружина 34, деформиру  амортизирующие прокладки 36 и прижимна  ребра 32 к ребрам 28. После прихода компрессорного поршн  14 в верхнюю мертвую точку клапан 16 закрываетс .

В начале движени  вниз компрессорного поршн  14 открываетс  впускной клапан 15, обеспечива  всасывание воздуха по впускному каналу 17 в полость компрессорного цилиндра 13. При этом, пока усилие

плоской пружины 34 больше усили  сжати  амортизирующих прокладок 36, ребра 32оста- ютс  прижатыми к ребрам 28. Когда пружина 34 разжимаетс , блок 33 ребер 32 начинает движение вниз вслед за компрессорным поршнем 14. После достижени  компрессорным поршнем 14 нижней мертвой точки рабочий цикл компрессора повтор етс .

В процессе работы двигател  механизм 42 вращени  посто нно сообщает вращательное движение регенератору 11 через вал 24.

В рабочем цилиндре 2 в начале движени  вниз поршн  7 коромысло 41 открывает впускной клапан 3, а коромысло 43 через вал 24 передвигает вниз нижнюю

5 реберную решетку 23. За счет упругих элементов 26 реберные решетки 20 и 21 сдвигаютс  вниз, образу  между ребрами зазоры. Сжатый воздух из перепускного канала 18 поступает в рабочий цилиндр 2, проходит через насадку 12 цилиндрическо- го регенератора 11, нагрева сь в ней. Когда до закрыти  впускного клапана 3 остаетс  врем , соответствующее времени задержки воспламенени , с помощью фореун- ки 10 осуществл етс  впрыск топлива.

5 После прохождени  поршнем 7 10-15% рабочего хода коромысло 41 закрывает впускной клапан 3, после чего происходит воспламенение топлива в гор чем воздухе. Поршень 7 продолжает двигатьс  вниз осуществл   рабочий ход. Одновременно после

0 закрыти  впускного клапана 3 коромысло 43 через вал 24 перемещает нижнюю реберную решетку 23 вниз со скоростью, пропорциональной скорости поршн  7. При этом между реберной решеткой 21 и нижней реберной решеткой 23 образуетс  полость,

5 в которую перетекает, расшир  сь, сжатый воздух, находившийс  в полост х между решетками 20-22.

После прихода поршн  7 в нижнюю

0 мертвую точку коромысло 40 открывает выпускной клапан 5. Вместе с ним благодар  кинематической св зи втулки 25 с выпускным клапаном 5 сдвигаетс  вниз верхн   реберна  решетка 22 и решетки 20 и 21 пакета. Затем поршень 7 движет5 с  вверх, вытесн   отработавшие газы, которые при этом проход т через реберные решетки, отдава  им тепло. При подходе поршн  7 к нижней реберной решетке 23 коромысло 43 через вал 24 перемещает ее вверх, а коромысло 40 переме0 щает вверх выпускной клапан 5, закрыва  его, при этом вместе с клапаном 5 перемещаетс  вверх также втулка 25 с верхней реберной решеткой 22. Вместе с реберными решетками 22 и 23 движутс  вверх решет5 ки 20 и 21 пакета 19. В момент прихода поршн  7 в верхнюю мертвую точку выпускной клапан 5 закрываетс , а реберные решетки плотно складываютс , контакпу  друг с другом по поверхност м ре- ф. Затем цикл повтор етс .

Claims (3)

1. Поршневой двигатель внутреннего сгорани  по авт. св. № 1444548, отличающийс  тем, что, с целью повышени  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 поверхност м ребер с размещением ребер каждой решетки пакета между ребрами двух соседних решеток, вал регенератора св зан с нижней реберной решеткой с возможностью совместного возвратно-поступатель40

53

фиг..

ного перемещени  вдоль оси рабочего цилиндра , верхн   реберна  решетка выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещени  относительно вала и ки- нематически св зана с выпускным клапаном, и компрессор снабжен устройством дл  охлаждени  сжатого воздуха.

2.Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что компрессор выполнен в виде

поршневой машины, цилиндр которой снабжен теплообменными поверхност ми, размещенными в нем.

3.Двигатель по п. I, отличающийс  тем, что ребра верхней и нижней решеток насадки цилиндрического регенератора в поперечном сечении выполнены в форме трапеции , а ребра решеток пакета - в форме ромба со срезанными острыми углами.

4Ш

50 Л6

1

л

-fc

с .°0

л

ел оо о о ш -

Г-.

n о o

CO Ю

JSl

o

)

8r-

CO

о О oo

LTl

Si