ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B71/04 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала.

Известны двигатели внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала, содержащие по меньшей мере два цилиндра, частично заполненных жидкостью, систему питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан, смеситель и пневмокран сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала. В качестве гидравлического привода выходного вала здесь используется кривошипно-шатунный механизм, служащий для преобразования прямолинейного, возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого и связанного с ним выходного вала. Кривошипно-шатунный механизм содержит стандартный набор деталей известных ДВС: цилиндры, поршни, кольца, втулки, пальцы и каленчатый вал.

Однако в процессе работы двигателя значительная часть энергии затрачивается на преодоление трения между этими деталями, в результате чего величина механического КПД в прототипе не превышает 85% Обилие подвижных и трущихся частей обуславливает также повышенные затраты на эксплуатацию двигателя, на его техническое обслуживание и ремонт. Указанные недостатки являются основной причиной сравнительно низких показателей известных ДВС по экономичности, надежности и моторесурсу.

Целью изобретения является повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала, его надежности и долговечности.

Цель достигается тем, что гидравлический привод выходного вала выполнен в виде гидротурбины, снабженной входным и выходным патрубками, при этом своим входным патрубком турбина соединена с каждым из цилиндров индивидуальными патрубками посредством последовательно установленных в каждом из них обратного клапана и управляемого запорного элемента, а выходной патрубок турбины соединен с каждым из цилиндров индивидуальными патрубками посредством размещенных в них обратных клапанов.

На чертеже схематично изображен предлагаемый двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндры 1 и 2, запальные свечи 3, выпускные клапаны 4, впускные клапаны 5, смеситель 6, пневмомагистраль 7 с пневмокранами 8, компрессор 9 с ресивером 10, дозаторы 11 топлива с каналами 12 и 13 и пневморукава 14. В нижней части цилиндры оборудованы индивидуальными патрубками 15 и 16 с установленными в них обратными клапанами 17 и 18, а также запорными элементами 19 и 20. Патрубки 15 и 16 через обратные клапаны 17 и 18 соединены с входным патрубком 21 гидротурбины 22. Выходной патрубок 23 турбины 22 соединен с цилиндрами 1 и 2 также посредством индивидуальных патрубков 24 и 25 с установленными в них обратными клапанами 26 и 27.

На выходном валу турбины 22, с одной его стороны установлен маховик 28, а с другой клиноременная передача 29 для передачи крутящего момента от вала турбины валу компрессора.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Открывают вентиль топливного бака (не показан) и горючее (например, бензин) заполняет дозатор 11. С помощью стартера (не показан) приводят в действие компрессор 9 и заполняют ресивер 10 сжатым воздухом до определенного давления (например, до 0,7-0,9 МПа). Включают зажигание и по сигналу, например, датчика уровня жидкости в цилиндре (не показан) открывается пневмокран 8 (например, двухпозиционный трехходовой с электроприводом) и пропускает порцию сжатого воздуха из ресивера 10 в полость над жидкостью в цилиндре 1. По пути движения в смесителе 6 воздух обогащается бензином из дозатора 11 и в цилиндр 1 поступает уже в виде готовой горючей смеси. Часть сжатого воздуха одновременно по рукаву 14 поступает в выпускной клапан 4 цилиндра 1 и закрывает его.

По достижении требуемой степени сжатия горючей смеси (например, 0,6-0,8 МПа) автоматически, по сигналу, например, датчика давления (не показан) горючая смесь воспламеняется от запальной свечи 3, установленной в цилиндре 1. Давление в цилиндре при этом резко возрастает (например, до 5,0-6,0 МПа). Автоматически открывается запорный элемент 19 (такой режим его работы обеспечивается конструкцией запорного элемента, например в виде нагруженного дифференциального поршня), и жидкость из цилиндра 1 вытесняется через патрубок 15 и клапан 17 по входному патрубку 21 на лопатки рабочего колеса турбины 22, приводя его во вращение. В момент вытеснения жидкости из цилиндра 1 клапан 18 под давлением потока закрывается и препятствует проникновению жидкости в цилиндр 2. Далее, после турбины жидкость направляется в выходной патрубок 23, из него попадает в патрубок 25 и далее через клапан 27 заполняет полость цилиндра 2, давление в котором равно атмосферному, поскольку его выпускной клапан 4 при этом открыт.

В конце вытеснения жидкости, когда давление в цилиндре 1 достигнет нижнего предела (например, 0,1-0,2 МПа), автоматически открывается выпускной клапан 4 (момент открытия регулируется, например, пружиной) и отработанные газы сбрасываются в атмосферу. Некоторая часть жидкости при этом может оставаться в полости цилиндра. Одновременно с открытием выпускного клапана 4 и падением давления в цилиндре 1 закрывается и его запорный элемент 19. Затем аналогичный процесс происходит в цилиндре 2. При этом движение жидкости и работа соответствующих клапанов происходит в обратном порядке, а направление вращения рабочего колеса турбины остается постоянным.

Предлагаемый двигатель обладает более высокими показателями по экономичности, надежности и долговечности, поскольку КПД гидротурбин достигает 96-98% а число подвижных и трущихся частей в нем значительно сокращено. Затраты же энергии на привод компрессора не превышают 1,5-2,0% от мощности, развиваемой двигателем.

Использование: энергетика и транспорт. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере два цилиндра, частично заполненных жидкостью и оборудованных системами питания, зажигания и газообмена. Оба цилиндра сообщены через систему клапанов с гидравлическим приводом выходного вала. 1 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан, смеситель и пневмокран сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, отличающийся тем, что гидравлический привод выходного вала выполнен в виде гидротурбины, снабженной входным и выходным патрубками, при этом входным патрубком турбина соединена с каждым из цилиндров индивидуальными патрубками посредством последовательно установленных в них обратного клапана и управляемого запорного элемента, а выходной патрубок турбины соединен с каждым из цилиндров индивидуальными патрубками посредством установленных в них обратных клапанов.