ДВУХХОДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B71/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на жидком или газообразном топливе.

Известен двухходовой двигатель внутреннего сгорания [1] содержащий турбину и поршневой блок с конфузорными участками, который включает три последовательно установленных цилиндра, имеющих полости, внутри которых расположены поршни, связанные общим штоком. При этом в штоке выполнен канал, связывающий полости двух периферийных цилиндров турбиной, одной из сторон присоединенной к поршневому блоку обводным каналом через конфузорный участок в корпусе поршневого блока.

Недостатком указанного двигателя внутреннего сгорания является неполное использование объема полостей камер внутреннего сгорания, так как сгорание горючей смеси происходит под поршнем в зоне расположения штока, который уменьшает объем полости на величину объема штока в определенный период времени, что отрицательно влияет на мощность и снижает КПД двигателя внутреннего сгорания. Недостатком является также значительная длина обводного канала, выполненного в штоке. Последнее увеличивает гидропотери в системе. Кроме того, при работе двигателя внутреннего сгорания уплотнительные кольца, расположенные на штоке по обе стороны от центрального цилиндра, входят из уплотнительной зоны в сторону периферийных цилиндров. Это приводит к их размыканию и поломке. Последовательная компоновка турбины и трех цилиндров обуславливает большие габариты и неоправданно высокую материалоемкость двигателя. Расположение штока между цилиндрами в непосредственной близости от камеры сгорания горючего, где возникают высокие температуры, ведет к разрушению уплотнений. В комплексе, все это снижает надежность двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является увеличение мощности, повышение КПД двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что в двухходовом двигателе внутреннего сгорания, содержащем поршневой блок, включающий три последовательно установленных цилиндра с рабочими камерами, внутри которых размещены поршни, связанные общим штоком, турбину и каналы с конфузорными участками, соединяющие турбину с гидравлической камерой поршневого блока и задающие направление движения потока жидкости, гидравлическая камера размещена в средней части блока цилиндров, а поршень ее снабжен конфузорными отверстиями, сужающимися в одном направлении с конфузорными участками каналов.

Кроме того, двухходовой двигатель может быть снабжен уплотнением штока поршней, выполненным в виде кольца, размещенного на штоке, при этом длина хода штока с кольцом меньше длины уплотняемой поверхности блока цилиндров.

Турбина двухходового двигателя может быть расположена в зоне, примыкающей к гидравлической камере блока цилиндров.

На фиг. 1 изображен общий вид двухходового двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 разрез в плане.

Двухходовой двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению состоит из поршневого блока, включающего три последовательно установленных цилиндра 1, 2, 3 с камерами 4, 5, 6, внутри которых расположены поршни 7, 8, 9. Поршни 7, 8, 9 связаны между собой общим штоком 10, на котором размещены уплотнение 11 между периферийным цилиндром 1 и центральным цилиндром 2 и уплотнение 12 между центральным цилиндром 2 и периферийным цилиндром 3. Ход уплотнений меньше хода уплотняемых поверхностей. В центральном цилиндре 2 по обеим сторонам поршня 8 расположены конфузорные участки 13, 14. Сам поршень 8 также снабжен конфузорными участками 15. Все конфузорные участки сужаются в одну сторону по ходу движения рабочей жидкости. Конфузорные участки 13, 14 центрального цилиндра 2 связаны каналами 16, 17 с турбиной 18. Периферийные цилиндры 1, 3 имеют впускные окна 19 для подачи горючей смеси и выпускные окна 20 для отвода отработанных газов, перепускные каналы 21 и свечи зажигания 22.

Двухходовой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

В полости периферийного цилиндра 1 горючая смесь воспламеняется от свечи 22 и двигает поршень 7 вправо, после открытия выпускного окна 20 сгоревшие газы уходят. Одновременно под поршнем 7 создается поршневое давление топливной смеси. Продолжая движение вправо, поршень 7 открывает перепускные каналы 21, и сжатая горючая смесь под давлением переходит в левую часть камеры 4. После этого топливная смесь сжимается поршнем 7 и воспламеняется от свечи 22, а под поршень через впускное окно 19 поступает новая порция горючей смеси. Аналогичный процесс происходит в цилиндре 3. Отличие заключается только в том, что в то время, когда в цилиндре 1 происходит сгорание топливной смеси, в цилиндре 3 она сжимается, а в то время, когда топливная смесь сжимается в цилиндре 1, в цилиндре 3 она сгорает. Одновременно в цилиндре 2 поршень 8 движется то влево, то вправо. При движении поршня 8 вправо рабочая жидкость через конфузорные участки 15 поршня 8 стремится перейти из правой части камеры 5 в левую. При этом незначительное количество рабочей жидкости из правой части камеры 5 через конфузорные участки 14 поступает в канал 17, а в левую часть через конфузорные участки 13 поступает незначительное количество рабочей жидкости из нагнетательного канала 16. При движении поршня 8 влево рабочая жидкость устремляется через конфузорные участки 13 в нагнетательный канал 16, а далее на турбину 18. В это время из возвратного канала 17 рабочая жидкость поступает в правую часть полости 5 цилиндра 2. Таким образом, цилиндр 2 с поршнем 8 выполняет совмещенную функцию объемного и вибрационного типов насосов. Уплотнения 11,12, установленные на штоке 10, предотвращают переток рабочей жидкости из цилиндра 2 в цилиндр 1, 3 и наоборот.

Использование изобретения позволяет при небольших габаритах двигателя внутреннего сгорания получить различные значения крутящих моментов, меняя при этом лишь габариты турбины.

Данный двигатель внутреннего сгорания прост в изготовлении и эксплуатации, имеет несложную конструкцию, повышенный КПД и увеличенную мощность, обладает высокой надежностью при тех же диаметрах поршней, что и у прототипа.

Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания состоит из поршневого блока, включающего три последовательно установленных цилиндра 1,2,3 с камерами 4,5,6, внутри которых расположены поршни 7,8,9. Поршни связаны между собой общим штоком 10, на котором размещены уплотнение 11 между периферийным цилиндром 1 и центральным цилиндром 2 и уплотнение 12 между центральным цилиндром 2 и периферийным цилиндром 3. Ход уплотнений меньше хода уплотняемых поверхностей. В центральном цилиндре 2 по обеим сторонам поршня 8 расположены конфузорные участки 13,14. Сам поршень 8 также снабжен конфузорными участками 15. Все конфузорные участки сужаются в одну сторону по ходу движения рабочей жидкости. Конфузорные участки 13,14 центрального цилиндра 2 связаны каналами 16,17 с турбиной 18. Периферийные цилиндры 1,3 имеют впускные окна 19 для подачи горючей смеси и выпускные окна 20 для отвода отработанных газов, перепускные каналы 21 и свечи зажигания 22. 1 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухходовой двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршневой блок, включающий три последовательно установленных цилиндра с рабочими камерами, внутри которых размещены поршни, связанные общим штоком, турбину и каналы с конфузорными участками, соединяющие турбину с гидравлической камерой поршневого блока и задающие направление движения потока жидкости, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь, гидравлическая камера размещена в средней части блока цилиндров, а поршень снабжен конфузорными отверстиями, сужающимися в одном направлении с конфузорными участками каналов. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен уплотнением штока поршней, выполненным в виде кольца, размещенного на штоке, при этом длина хода штока с кольцом меньше длины уплотняемой поверхности блока цилиндров.