ПОРШНЕВОЙ ДВУХВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРОТИВОПОЛОЖНО ДВИЖУЩИМИСЯ ПОРШНЯМИ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ Российский патент 2010 года по МПК F02B75/28 F01B7/14 

Описание патента на изобретение RU2379531C1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению.

Известны двухвальные двигатели с противоположно движущимися поршнями с двумя кривошипно-шатунными механизмами. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. /Д.Н.Вырубов, С.И.Ефимов, Н.А.Иващенко и др.; Под. Ред А.С.Орлина, И.Т.Круглова. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 с., ил., с.12) - прототип.

В известном двигателе оба кривошипно-шатунных механизма идентичны, кривошипы в заданный момент времени находятся в положении, составляющем одинаковый угол в градусах поворота коленчатого вала (°ПКВ) относительно начала отсчета и оба поршня одновременно приходят в крайние положения: верхнюю и нижнюю мертвые точки (ВМТ и НМТ). Работа такого двигателя происходит по традиционному двухтактному (четырехтактному) циклу. Сгорание осуществляют, когда оба поршня находятся вблизи ВМТ. При таком положении поршней изменение объема между поршнями мало зависит от угла поворота коленчатого вала в силу косинусоидальной зависимости перемещения поршней от угла ПКВ, и основная фаза горения происходит в условиях почти постоянного объема. В этих условиях турбулентная скорость горения в основной фазе ограничивается величиной 40…80 м/с. Более высокая скорость горения (скорость тепловыделения) приводит к недопустимо быстрому нарастанию давления (к недопустимой жесткости работы двигателя).

Задача изобретения - создание двухвального двигателя внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями с рабочим процессом, позволяющим по отношению к традиционному процессу осуществить значительно более быстрое сгорание при приемлемой жесткости работы двигателя.

Для решения данной задачи разработан способ работы двигателя и двухвальный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с противоположно движущимися поршнями.

Двигатель работает по двухтактному циклу с прямоточно-щелевой схемой продувки. Можно реализовать как дизельный цикл, так и цикл двигателя с искровым зажиганием и впрыском топлива в процессе сжатия.

С целью снижения жесткости работы двигателя в процессе сгорания перемещение поршней смещено между собой на угол φ=15…30 градусов поворота коленчатого вала (°ПКВ), и начало горения осуществляют при положениях поршней: одного вблизи верхней мертвой точки (ВМТ), а второго после ВМТ на угол φ °ПКВ, когда происходит быстрое увеличение объема между поршнями. Это отличает работу заявленного двигателя от работы известных ДВС.

Существенно более быстрое увеличение объема при сгорании по сравнению со сгоранием в условиях почти постоянного объема известного двигателя с искровым зажиганием позволит повысить его антидетонационные свойства.

Данный способ работы можно реализовать в заявленном двигателе, представленном на чертеже. Двигатель состоит из цилиндра 1 с выпускными 2 и впускными 3 окнами и форсункой 4 для впрыскивания топлива, двух кривошипно-шатунных механизмов с коленчатыми валами 5, поршнями 6 и шатунами 7.

Отличается двигатель тем, что у него один КШМ - центральный, а второй КШМ - дезаксиальный, причем кривошип дезаксиального КШМ смещен относительно кривошипа центрального КШМ в направлении опережения перемещения поршня на угол φ °ПКВ.

При положении поршня центрального КШМ в ВМТ (на чертеже справа) поршень дезаксиального КШМ (слева) находится в положении, когда кривошип повернут в направлении к НМТ на угол φ=15…30 °ПКВ. С этого момента оба поршня перемещаются в направлении к НМТ, и объем между поршнями увеличивается на порядок (и более) быстрее, по сравнению с увеличением объема в известных ДВС с двумя поршнями, одновременно перемещающимися от ВМТ. При организации процесса сгорания так, чтобы начало основной фазы примерно совпадало с положениями КШМ, показанными на чертеже (поршень центрального КШМ находится в ВМТ), длительность этой фазы можно сократить в несколько раз без увеличения жесткости сгорания по отношению к традиционным циклам.

В процессе сжатия первым в положении ВМТ приходит поршень центрального КШМ, а поршень дезаксиального КШМ в этот момент не доходит до ВМТ в градусах ПКВ на угол φ. При дальнейших поворотах коленчатых валов поршень центрального механизма перемещается в направлении к НМТ, а поршень дезаксиального КШМ продолжает двигаться в сторону своей ВМТ. При этом объем между поршнями вначале уменьшается, но затем начинает увеличиваться. Увеличение объема до начала сгорания нежелательно. Однако за этот период движения поршней до момента прихода поршня центрального КШМ в ВМТ в целом изменение объема между поршнями невелико. В то же время смещение кривошипа дезаксиального КШМ в сторону опережения перемещения поршня позволит лучше произвести перезарядку цилиндра свежим зарядом, так как выпускные окна даже при одинаковых размерах с впускными будут открываться и закрываться раньше впускных окон. Это может компенсировать недостатки, связанные с небольшим увеличением объема сжатия до начала сгорания.

Похожие патенты RU2379531C1

название год авторы номер документа
КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ СО СДВОЕННЫМИ КИНЕМАТИЧЕСКИМИ СВЯЗЯМИ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Грабовский Александр Андреевич
  • Грабовский Андрей Александрович
RU2382891C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2015
  • Грабовский Александр Андреевич
  • Семенов Александр Алексеевич
RU2623334C2
ДВУХВАЛЬНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2004
  • Загуменнов Павел Игнатьевич
RU2275519C1
ДВИГАТЕЛЬ С ДЕЗАКСИАЛЬНЫМ КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМ МЕХАНИЗМОМ 2011
  • Ростовщиков Лев Федорович
RU2496014C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОПЛИВНО-МОЩНОСТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1990
  • Федоров Алексей Акимович[By]
  • Милей Сергей Юрьевич[By]
  • Кузьмин Вячеслав Юрьевич[By]
  • Ахметов Александр Ахметович[Ru]
  • Федоров Юрий Михайлович[Ru]
RU2038497C1
СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА С РАССЛОЕННЫМ ЗАРЯДОМ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2004
  • Капустин А.В.
  • Абрамов А.М.
RU2258817C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ФАЗОВЫМ СМЕЩЕНИЕМ РАБОЧЕГО ЦИКЛА 1989
  • Таранд Юрий Каликстович
  • Русаков Сергей Михайлович
RU2035599C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ПОРШНЯ 2002
  • Литвиненко А.М.
RU2205997C1
ДВУХВАЛЬНЫЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ 2007
  • Загуменнов Павел Игнатьевич
RU2349813C1
СПОСОБ РАБОТЫ АДИАБАТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СО СГОРАНИЕМ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ 1998
  • Конюхов В.А.
  • Конюхов А.В.
  • Конюхова Е.В.
RU2168037C2

Реферат патента 2010 года ПОРШНЕВОЙ ДВУХВАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРОТИВОПОЛОЖНО ДВИЖУЩИМИСЯ ПОРШНЯМИ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению. Поршневой двухвальный двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями состоит из цилиндра (1) с продувочными окнами (2, 3) и форсункой (4) для впрыскивания топлива и двух кривошипно-шатунных механизмов (КШМ) (5). Один КШМ - центральный, второй КШМ - дезаксиальный. Кривошип дезаксиального КШМ смещен относительно кривошипа центрального КШМ в направлении опережения перемещения поршня на угол φ=15-30° поворота коленчатого вала. Способ работы поршневого двухвального двигателя внутреннего сгорания, при котором начало горения осуществляют при положении одного поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ), а второго поршня, смещенного на угол φ=15-30° поворота коленчатого вала, после ВМТ. Технический результат заключается в быстром сгорании топлива без увеличения жесткости работы двигателя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 379 531 C1

1. Поршневой двухвальный двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями, состоящий из цилиндра с продувочными окнами и форсункой для впрыскивания топлива, двух кривошипно-шатунных механизмов (КШМ), отличающийся тем, что один КШМ - центральный, а второй КШМ - дезаксиальный, причем кривошип дезаксиального КШМ смещен относительно кривошипа центрального КШМ в направлении опережения перемещения поршня на угол φ=15-30° поворота коленчатого вала.

2. Способ работы поршневого двухвального двигателя внутреннего сгорания путем наполнения цилиндра воздухом, сжатия воздуха двумя поршнями, впрыскивания топлива, сгорания смеси и последующего расширения, отличающийся тем, что начало горения осуществляют при положении одного поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ), а второго поршня, смещенного на угол φ=15-30° поворота коленчатого вала, после ВМТ, когда происходит быстрое увеличение объема между поршнями.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2379531C1

ДОМКРАТ 1967
  • Аверьянов Ю.Г.
  • Козловский И.М.
  • Мордюшенко П.Е.
  • Пантелеев Г.М.
  • Середа В.И.
SU216209A1
УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1967
  • Шаблыгин С.В.
  • Моисеев Н.П.
SU214601A1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1990
  • Головешко Д.А.
RU2009347C1
DE 3905574 A1, 28.06.1990
Заливной анкер для закрепления пучка из композитной арматуры 2019
  • Белуцкий Игорь Юрьевич
  • Сим Александр Денсуевич
RU2703026C1

RU 2 379 531 C1

Авторы

Капустин Александр Васильевич

Курочкин Владимир Семенович

Бондарь Алексей Юрьевич

Бондарь Антон Юрьевич

Даты

2010-01-20Публикация

2008-05-12Подача