ГИДРОФИЦИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ГИДРО-ДВС) Российский патент 1998 года по МПК F02B75/32 F02B71/04 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с гидравлическим механизмом преобразования движения поршней во вращательное движение вала, в частности к транспортным дизелям.

Известен гидрофицированный двигатель внутреннего сгорания с механизмом преобразования прямолинейного движения поршней во вращательное движение вала с жидкостью, заполняющей подпоршневые отсеки, и с механизмом регулирования объема жидкости в отсеках.

Недостатки известного двигателя заключаются в недостаточной величине КПД и недостаточной надежности.

Задача изобретения заключается в увеличении КПД в широком диапазоне мощностей, увеличении надежности при уменьшенных габаритах.

Поставленная задача решается тем, что в гидрофицированном двигателе внутреннего сгорания с механизмом преобразования прямолинейного движения поршней во вращательное движение вала с жидкостью, заполняющей подпоршневые отсеки, и с механизмом регулирования объема жидкости в отсеках, механизм преобразования движения выполнен кривошипно-шайбовым с замыкателями, а в механизмы регулирования жидкости в отсеках включены механические рычажные устройства, состоящие из неравноплечих рычагов с опорой, передвигаемой в направлении поршней в зависимости от загрузки и числа оборотов двигателя.

Кроме того, замыкатели могут иметь Г-образную форму с опорами, расположенными над щеками и шейками кривошипов, поршни двигателя могут быть соединены с двуплечим рычагом пружиной одностороннего действия, а клапаны, регулирующие объемы жидкости в отсеках, могут быть расположены на опорах рычагов.

Опоры рычагов могут иметь подпружиненные поршни, передвигаемые жидкостью регулируемого давления в направлении поршней двигателя. А каждый отсек может иметь аккумулятор с подпружиненными поршнями.

На фиг. 1 изображен общий вид двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез механизма преобразования; на фиг. 3 - система регулирования количества жидкости в подпоршневых отсеках.

Двигатель состоит из обычной тепловой и гидравлической частей. В двигателе применены неподвижные поршни 1 с газораспределительными крышками 2 и подвижные цилиндры, являющиеся поршнями 3 двигателя, а также уплотнения 4 и общий корпус 5.

Двигатель выполнен двухтактным с вихревым смесеобразованием. В нижней части корпуса 5 размещен гидравлический механизм преобразования движения вытесняемой поршнями 3 жидкости во вращательное движение вала 6.

Гидравлический механизм преобразования движения состоит из кривошипа 7 с шейками, опертыми на подшипники 8, и шайбами 9 с ползушками 10. Шайбы 9 шарнирно сочленены с Г-образными замыкателями 11, размещенными в гнездах 12 корпуса. Ползушка 10 каждой шайбы прикреплена пальцем к дужкам 13 к одному замыкателю с возможностью скольжения по второй шайбе. Каждый замыкатель установлен на опорах 14, закрепленных в гнездах корпуса и его крышки. В подпоршневых отсеках, переходящих в рабочие полости 15 механизма преобразования, на стойках 16 установлены неравноплечие рычаги. На коротких плечах 17 рычагов установлены ролики 18, а длинные плечи 19 рычагов соединены с поршнями 3 двигателя пружинными устройствами, состоящими из шарниров 20, стержней 21 с головкой 22, взаимодействующей с шайбой 23. В стаканах 24 размещены предварительно сжатые пружины 25. Сила сжатия пружин превышает вес поршней и их силу трения.

Пружинная связь рычагов с поршнями компенсирует рассогласования их соответствующих перемещений. Она же позволит присоединить к рабочим полостям 15 механизма преобразования аккумуляторы в целях снижения максимального давления жидкости в полостях механизма преобразования до давления сжатия воздуха цикла дизеля примерно в 2 раза меньше пикового, возникающего в цилиндрах двигателя во время сгорания топлива.

Рабочие полости 15 механизма преобразования каналами 26 соединены с аккумуляторами, имеющими нижние полости 27 с пружинами 28 и верхние полости 29 с пружинами 30, разделенные поршнями 31.

Основное техническое решение касается устройства (фиг. 3) изменения степени сжатия цикла дизеля в зависимости от загрузки и числа оборотов двигателя. Для этого стойки опор 16 рычагов имеют поршни 32, взаимодействующие с пружинами 33. К поршням 32 подведен трубопровод 34 от подпружиненного золотника 35, управляемого регулятором 36 двигателя. Жидкость постоянного давления поступает к золотнику через канал 37. От полости 38 отходит канал с дросселем 39.

Для соответствующего пополнения жидкости в отсеках служит клапан 40, регулирующий потоки жидкости, подаваемые через золотник 41 в отверстия 42 корпуса и сбрасываемые через отверстия 43 во время нахождения поршней около нижней мертвой точки.

Двигатель работает следующим образом.

Двигатель работает по двухтактному циклу с вихревой продувкой через каналы между неподвижным поршнем 1 и поршнем 3 в форме подвижного цилиндра. Во время рабочего хода поршня 3 жидкость механизма преобразования, находящаяся в подпоршневом пространстве, нагнетается в соответствующую рабочую полость 15 между замыкателем 11 и шайбой 9, в связи с чем кривошип 7 с валом 6 получают вращательное движение. Перемещение поршней 3 с днищами на тактах сжатия осуществляется под действием жидкости, вытесняемой из рабочих полостей при набегании шайбы 9. При этом замыкатели 11 совершают качательное движение на осях 14. Перед запуском двигателя первоначальное синхронизированное положение поршней и кривошипа определено рычажной системой 16 - 19.

При установившемся режиме возвратно-поступательное движение поршней происходит без участия синхронизирующих устройств. В дальнейшем необходимый режим устанавливается автоматически в зависимости от загрузки двигателя. При ее увеличении понижается степень сжатия, увеличивается заряд наддувочного воздуха при соответствующем увеличении подачи топлива.

При подаче управляющей жидкости через золотник 35 увеличивается давление в полости стойки опоры 16 и происходит сжатие пружины 33.

При вытеснении излишней жидкости через отверстие 43 золотник 41 вызовет опускание опоры 16 вместе с клапаном 40, вызывая уменьшение степени сжатия. При этом возрастает среднее эффективное давление, соответственно крутящий момент на валу 6.

При уменьшении нагрузки происходит повышение числа оборотов двигателя. Так как подача жидкости через трубопровод 34 прекратится, а через дроссель 39 продолжится, то произойдет уменьшение давления в полости 38 и подъем клапана 40 под действием пружины 33. Через золотник 41 и клапан поступит дополнительное количество жидкости в отсек и произойдет увеличение степени сжатия. Крутящий момент вала двигателя уменьшится. Снижение давления рабочей жидкости произойдет более чем в 2 раза по сравнению с давлением в момент сгорания топлива в цилиндрах и за счет разгона массивного поршня после верхней мертвой точки. Жидкость вытесняется в нижние полости 27 аккумуляторов. В последующем кинетическая энергия поршней и сила сжатия пружин 30 повышает давление жидкости в рабочих камерах при дальнейшем ходе поршня.

Расчетное давление полостей двигателя может быть уменьшено более чем в два раза. Устройства автоматического регулирования степени сжатия и уменьшения расчетного гидравлического давления улучшат рабочие характеристики двигателя и повысят его надежность. Возникнут возможности уменьшения числа передач трансмиссии транспортной машины.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с гидравлическим механизмом преобразования движения поршней во вращательное движение вала и позволяет увеличить коэффициент полезного действия и надежность при небольших габаритах. Двигатель содержит кривошипно-шайбовый механизм преобразования движения поршней и механизм регулирования объема жидкости в подпоршневых отсеках. Замыкатели механизма преобразования имеют Г-образную форму с опорами, расположенными над щеками и шейками кривошипов. Механизмы регулирования жидкости содержат неравноплечие рычаги с опорой, передвигаемой в направлении поршней. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Гидрофицированный двигатель внутреннего сгорания с механизмом преобразования прямолинейного движения поршней во вращательное движение вала с жидкостью заполняющей подпоршневые отсеки, и с механизмом регулирования объема жидкости в отсеках, отличающийся тем, что механизм преобразования движения выполнен кривошипно-шайбовым с замыкателями, а в механизмы регулирования жидкости в отсеках включены механические рычажные устройства, состоящие из неравноплечих рычагов с опорой, передвигаемой в направлении поршней в зависимости от загрузки и числа оборотов двигателя. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что замыкатели имеют Г-образную форму с опорами, разположенными над щеками и шейками кривошипов. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршни двигателя соединены с двуплечим рычагом пружиной одностороннего действия. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что клапаны, регулирующие объемы жидкости в отсеках, расположены на опорах рычагов. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что опоры рычагов имеют подпружиненные поршни, передвигаемые жидкостью регулируемого давления в направлении поршней двигателя. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждый отсек имеет аккумулятор с подпружиненными поршнями.