СПОСОБ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ И ДИЗЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F02B75/26 

Изобретение относится к дизельным двигателям.

Известен способ работы дизеля, заключающийся во всасывании воздуха в рабочие цилиндры, его сжатии, подаче топлива в рабочие цилиндры, его воспламенении и сгорании, расширении продуктов, перепуске последних при движении поршней рабочих цилиндров к нижней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим выпуском их в атмосферу, а также известен дизель, содержащий корпус, рабочие и расширительные цилиндры, механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом, газораспределительный орган, установленный между рабочими и расширительными цилиндрами и кинематически связанный с выходным валом, шатуны, соединенные с поршнями расширительных цилиндров.

Недостатком известного способа и устройства является недостаточная эффективность проведения рабочего процесса.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности рабочего процесса работы дизеля.

Технический результат достигается тем, что способ работы дизельного двигателя заключается во всасывании воздуха в рабочие цилиндры, его сжатии, подачи топлива, его воспламенении и сгорании, расширении продуктов сгорания, перепуск последних при движении поршней рабочих цилиндров к нижней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим выпуском отработавших газов в атмосферу и дополнительного расширения продуктов сгорания, в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха, причем в рабочих цилиндрах обеспечивают уменьшение величины хода поршней на тактах сжатия воздуха и расширения продуктов сгорания.

Технический результат достигается также тем, что дизельный двигатель содержит корпус, рабочие и расширительные цилиндры с поршнями, выходной вал, механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом, газораспределительный орган, установленный между рабочими и расширительными цилиндрами и кинематически связанный с выходным валом, шатуны, соединенные с поршнями расширительных цилиндров оси рабочих и расширительных цилиндров параллельны оси симметрии двигателя, совпадающей с осью вращения выходного вала, в корпусе выполнены направляющие пазы, механизм преобразования движения поршней рабочих цилиндров выполнен в виде кулачка с выступами и впадинами, жестко связанного с выходным валом, поршни рабочих цилиндров выполнены с вильчатыми штоками и роликами, последние размещены в вилке штока на подшипниках с возможностью взаимодействия с выступами и впадинами кулачка по обе стороны от ролика на вилке штока установлены ползуны с возможностью взаимодействия с направляющими пазами, механизм преобразования движения поршней расширительных цилиндров выполнен в виде отдельного коленчатого вала для каждого расширительного цилиндра, конических шестерен, установленных на коленчатых валах, и конического зубчатого колеса, установленного на выходном валу с возможностью взаимодействия с коническими шестернями, причем шатуны поршней расширительных цилиндров кинематически связаны с коленчатыми валами, а расстояния между впадинами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в нижних мертвых точках и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в начале всасывания или в конце перепуска, больше расстояний между впадинами и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в конце такта сжатия.

Двигатель может быть снабжен наддувочным компрессором, сообщенным с входом воздушного тракта рабочих цилиндров.

На фиг. 1 показан общий вид дизеля; на фиг. 2 развертка вида А-А на фиг. 1; на фиг. 3 развертка вида Б-Б фиг. 1 с числом расширительных цилиндров равным четырем; на фиг. 4 развертка вида Б-Б фиг. 1 с числом расширительных цилиндров равным восьми; на фиг. 5 развертка вида В-В фиг. 1; на фиг. 6 разрез Г-Г фиг. 1 с числом расширительных цилиндров равным четырем; на фиг. 7 разрез Г-Г фиг. 1 с числом расширительных цилиндров равным восьми; на фиг. 8 узел Д фиг. 1; на фиг. 9 разрез Е-Е фиг. 1.

Дизель содержит рабочие цилиндры 1, в которых размещены поршни 2 рабочих цилиндров со штоками 3, опирающимися на опоры 4. Штоки 3 соединены с вилками 5, на концах которых установлены ролики 6. По обе стороны роликов 6, на вилках 5 на подшипниках установлены ползуны 7 и 8. Ролики 6 взаимодействуют с кулачком 9 выходного вала 10. Ползуны 7 и 8 расположены в направляющих пазах 11 и 12 корпуса 13 дизеля.

Со стороны торцов рабочих цилиндров расположены клапаны 14 выхлопа отработавших газов и клапана 15 наполнения воздухом. На штоках клапанов 14 и 15 соответственно расположены ролики 16 и 17, взаимодействующие с пазами кулачкового диска 18 привода этих клапанов. Клапаны 14 и 15 выполнены в виде поршней с уплотнениями.

За рабочими цилиндрами 1 установлен газораспределительный орган, выполненный в виде диска 19, предназначенного перепуска продуктов сгорания из рабочих цилиндров 1 в расширительные цилиндры 20 и для подвода в последние воздуха для охлаждения. В расширительных цилиндрах 20 расположены поршни 21, которые кинематически через шатуны 22, коленчатые валы 23, конические шестерни 24 и коническое зубчатое колесо 25 связано с выходным валом 10. Диск 19 снабжен патрубками 26 выхлопа отработавших газов. На дизеле установлен воздухозаборник 27. Канал 28 отвода продуктов сгорания сообщен с газосборником 29, установленным перед диском 19. Перед последним установлен воздухозаборник 30.

На фиг. 2 показаны профиль 31 пазов кулачкового диска для роликов клапанов 14 выхлопа отработавших газов и профиль 32 кулачка 9 выходного вала 10, в котором расстояния между впадинами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в начале всасывания или в конце перепуска, больше расстояний между впадинами и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в конце такта сжатия, причем выступы выполнены с площадками 33.

На фиг. 3 показаны выполненные в диске 19 полость 34 с окном 35 для отвода отработавших газов, полость 36 с окном 37 для подвода атмосферного воздуха, полость 38 с окном 39 для отвода воздуха из расширительных цилиндров 20 и полость 40 с окном 41 для перепуска продуктов сгорания в расширительные цилиндры 20.

На фиг. 6 показаны полость 42 для отвода отработавших газов из расширительных цилиндров 20 через патрубок 26 выхлопа отработавших газов и полость 43 для подвода атмосферного воздуха через воздухозаборник 30 и полость 44 отвода воздуха в атмосферу из расширительных цилиндров 20.

На фиг. 7 показаны вышеуказанные полости для дизеля с числом расширительных цилиндров 20 равных восьми.

На фиг. 8 показаны подшипники 45 для роликов 6, установленных в вилках 5, буртик 46, расположенный на кулачке 9 и подшипники 47 и 48 для ползунов 7 и 8.

На фиг. 9 показано взаимное расположение клапанов 14 и 15 у цилиндров дизеля.

Способ работы дизеля реализуется следующим образом.

Дизель запускается от раскрутки выходного вала 10, при этом происходит всасывание воздуха в рабочие цилиндры 1, сжатие воздуха в последних, подача топлива и его воспламенение, после чего продукты сгорания через диск 19 перепускаются в расширительные цилиндры 20, причем продукты сгорания расширяются одновременно в рабочих цилиндрах 1 и в расширительных цилиндрах 20 и передают усилие через поршни и механизмы преобразования движения выходному валу 10. Между тактами выпуска продуктов сгорания и их расширения в расширительных цилиндрах, производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха через диск 19. В рабочих цилиндрах 1 благодаря профилю кулачка 9, обеспечивают уменьшенный ход поршней на тактах сжатия воздуха и расширения продуктов сгорания.

Использование: дизельные двигатели. Сущность изобретения: способ работы дизеля заключается во всасывании воздуха в рабочие цилиндры дизеля, сжатии воздуха, подаче топлива, его сгорании и расширении продуктов сгорания в рабочих и расширительных цилиндрах. Между тактами выпуска продуктов сгорания и их расширения, в расширительных цилиндрах производят такты, такты всасывания и удаления атмосферного воздуха. В рабочих цилиндрах уменьшают величины хода поршней на тактах сжатия воздуха и расширения продуктов сгорания. 2 с. и. 1 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ работы дизеля, заключающийся во всасывании воздуха в рабочие цилиндры, его сжатии, подаче топлива в рабочие цилиндры, его воспламенении и сгорании, расширении продуктов сгорания, перепуске последних при движении поршней рабочих цилиндров к нижней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим выпуском их в атмосферу, отличающийся тем, что между тактами выпуска продуктов сгорания и их дополнительного расширения в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха, причем в рабочих цилиндрах обеспечивают уменьшение величины хода поршней на тактах сжатия воздуха и расширения продуктов сгорания. 2. Дизель, содержащий корпус, рабочие и расширительные цилиндры с поршнями, выходной вал, механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом, газораспределительный орган, установленный между рабочими и расширительными цилиндрами и кинематически связанный с выходным валом, шатуны, соединенные с поршнями расширительных цилиндров, отличающийся тем, что оси рабочих и расширительных цилиндров параллельны оси симметрии двигателя, совпадающей с осью вращения выходного вала, в корпусе выполнены направляющие пазы, механизм преобразования движения поршней рабочих цилиндров выполнен в виде кулачка с выступами и впадинами, жестко связанного с выходным валом, поршни рабочих цилиндров выполнены с вильчатыми штоками и роликами, последние размещены в вилке штока на подшипниках с возможностью взаимодействия с выступами и впадинами кулачка, по обе стороны от ролика на вилке штока установлены ползуны с возможностью взаимодействия с направляющими пазами, механизм преобразования движения поршней расширительных цилиндров выполнен в виде отдельного коленчатого вала для каждого расширительного цилиндра, конических шестерен, установленных на коленчатых валах, и конического зубчатого колеса, установленного на выходном валу с возможностью взаимодействия с коническими шестернями, причем шатуны поршней расширительных цилиндров кинематически связаны с коленчатыми валами, а расстояния между впадинами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в нижних мертвых точках, и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в начале такта всасывания или в конце такта перепуска, больше расстояний между впадинами и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в конце такта сжатия. 3. Дизель по п. 2, отличающийся тем, что он снабжен наддувочным компрессором, сообщенным с входом воздушного тракта рабочих цилиндров.