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

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как в стационарных, так и передвижных установках в качестве привода транспортных средств, электроагрегатов, компрессоров и других машин.

Известны свободно-поршневые двигатели внутреннего сгорания для привода компрессоров АС СССР N 1740726 AI с гидравлической передачей мощности АС СССР N 1740726 AI, с возможностью регулирования производительности [1] Все они имеют двигательный и насосный блоки, устройства запуска. Наиболее близким к предлагаемому является устройство [1] состоящее из двигательного блока с соосными силовыми цилиндрами и поршнями, связанными общим штоком, и параллельно размещенный насосный блок с компрессорными полостями и поршневой группой, связанной коромыслом со штоком двигательных поршней. Насосный блок выполнен подвижным в направляющих для изменения производительности за счет изменения соотношения плеч коромысла. Запуск двигателя осуществляется через кривошипно-шатунный механизм.

К числу недостатков перечисленных устройств можно отнести относительно сложный запуск, громоздкость системы регулирования производительности и относительно низкий КПД.

Целью изобретения является повышение КПД, упрощение системы запуска и регулирование производительности насосного блока.

Поставленная цель достигается тем, что свободно-поршневой двигатель снабжен пружиной, взаимодействующей со штоком поршней двигательного блока, образуя механическую резонансную систему, частота которой выбирается из условия наивыгоднейшего процесса сгорания топлива в цилиндре, а регулирование производительности насосного блока производят путем подвижного размещения шарнирной опоры коромысла в направляющих перпендикулярно осям двигательного и насосного блоков. Наличие резонанса и наиболее выгодные условия сгорания топлива позволяют получить максимальный КПД, а наличие нулевой скорости подвижной системы в крайних точках хода поршня позволяет ввести механизм его фиксации в момент, предшествующий такту "сжатие", именно в этот момент пружиной запасается максимальная энергия, которой достаточно для надежного запуска двигателя. Введение регулирования производительности насосного блока путем подвижного размещения подвижной опоры коромысла позволяет получить хорошую тяговую характеристику /см. фиг. 2/, что особенно важно для транспортных средств.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый свободно-поршневой резонансный двигатель внутреннего сгорания с насосной установкой; на фиг.2 - регулировочная характеристика производительности насоса в зависимости от положения опоры коромысла в сравнении с характеристикой, получаемой на устройстве по [1]
Свободно-поршневой резонансный двигатель внутреннего сгорания с насосной установкой содержит двигательный блок 1 с соосными силовыми цилиндрами 2 и поршнями 3, соединенными с общим штоком 4, который связан с пружиной 5 и шатуном 6. Параллельно двигательному блоку размещен насосный блок 7 с цилиндрами 8, поршнями 9 и общим для них штоком 10, который соединяется с шатуном 11. Коромысло 12 соединяет двигательный и насосный блоки при помощи шатунов 6 и 11. Регулировка производительности насоса производится при помощи передвижения подвижной опоры 13 в направляющих 14. Для первоначального приведения двигателя в исходное состояние предусматривается ручной или электрический привод относительно небольшой мощности. Этим приводом шток 4 приводится в верхнее положение и фиксируется устройством фиксации 15.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Шток 4 приводится в положение запуска и фиксируется устройством 15, ползун 13 переводится в положение минимальной производительности насоса. Далее производится пуск двигателя путем выведения штока 4 из зацепления с фиксирующим устройством 15. Регулировка производительности производится перемещением ползуна 13 по направляющим 14.

Использование: стационарные передвижные энергетические установки и транспортные средства. Сущность изобретения: свободно-поршневой двигатель дополняется пружиной таким образом, что подвижная часть двигателя с пружиной образуют механическую резонансную систему. Жесткость пружины выбирается такой, чтобы скорость горения топливной смеси была оптимальной. 2 ил.

Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий двигательный блок с соосными силовыми цилиндрами и поршнями, связанными общим штоком, насосный блок, выполненный аналогично двигательному и размещенный параллельно ему, размещенное на шарнирной опоре коромысло, плечи которого кинематически связаны со штоками поршней двигательного и насосного блоков соответственно, механизм бесступенчатого регулирования производительности насосного блока, отличающийся тем, что он снабжен пружиной, взаимодействующей со штоком поршней двигательного блока и образующей с ними резонансную систему, а механизм бесступенчатого регулирования производительности насосного блока выполнен путем подвижного размещения шарнирной опора коромысла в направляющих перпендикулярно осям двигательного и насосного блоков.