ДВУХТАКТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК F02B33/22 F02B29/06 

Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий: блок цилиндров рабочей секции с попарно диаметрально противоположно расположенными цилиндрами с поршнями, шатунами и шарнирами с шатунными шейками в каждом; блок цилиндров компрессорной секции с попарно диаметрально противоположно расположенными цилиндрами с поршнями, шатунами и шарнирами с шатунными шейками в каждом; коренной вал с жестко закрепленными на нем наклонными дисками; распределительный вал, продолжающий коренной вал, с кулачками; пространственно-качающиеся шайбы по одной на каждую пару цилиндров с цапфами, установленные через подшипники на наружной поверхности наклонных дисков; опоры с рычагами; головку цилиндров рабочей секции с камерами сгорания изменяющегося объема, с обратными клапанами, удерживаемыми в закрытом положении давлением воздуха из канала, с выпускными и впускными клапанами с разгрузочными полостями, соединенными с выпускными коллекторами каналами, с форсунками, толкателями, штангами, коромыслами; головку цилиндров компрессорной секции с обратными клапанами на входе и обратными клапанами на нагнетании воздуха, соединенными трубопроводами с обратными клапанами на входе воздуха в камеры сгорания; впускные коллектора; компрессор; топливный насос (см. описание изобретения к патенту РФ №2410555, МПК F02B 75/26, F02B 75/04, F02D 15/04, публикация 27.01.09).

Недостатком этого двигателя является то, что: -отделенная камера сгорания усложняет конструкцию и снижает надежность; - значительная протяженность напорных воздуховодов и устройство цилиндра сжатия воздуха соответственно к каждому рабочему цилиндру ведет к снижению удельной мощности на единицу объема.

Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах ведущий вал с первой осью симметрии и с кривошипом, блок цилиндров, оси которых параллельны первой оси ведущего вала, расположенные в цилиндрах поршни с шатунами, наклонную шайбу со второй осью и с центральной цапфой, связанной шарнирно с кривошипом, при этом наклонная шайба шарнирно соединена посредством шатунов с поршнями, крестовину с двумя противоположно расположенными на третьей оси цапфами, которые установлены шарнирно в корпусе в подшипниковых опорах, кроме того, наклонная шайба выполнена с возможностью качания на двух противоположно расположенных на четвертой оси цапфах, которые установлены шарнирно в крестовине в подшипниковых опорах, при этом четвертая ось перпендикулярна третьей оси и пересекается в общей точке с первой, второй и третьей осями, (см. описание изобретения к патенту РФ №2272920, МПК F02B 75/26, F01B 3/02, публикация 27.03.2006).

Недостатками этого двигателя, принятого за прототип, является размещение камеры сгорания в рабочем цилиндре, что ведет к задержке начала такта рабочего хода и соответственно к снижению мощности и КПД.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и удельной мощности двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит: рабочие цилиндры с поршнями, шатунами; цилиндр сжатия воздуха (компрессор) с поршнем и шатуном; напорные воздушные коллекторы с форсунками подачи топлива; коленчатый вал с ведущей шестерней привода компрессора; коленчатый вал компрессора с ведомой шестерней; блок промежуточных шестерен; камеры сгорания с впускными, выпускными и продувочными клапанами, свечами зажигания; впускной и выпускные воздушные клапаны компрессора; турбину наддува воздуха (турбокомпрессор).

Описание поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан поршневой двигатель, общий вид в продольном разрезе;

на фиг.2 - то же, поперечный разрез а-а;

на фиг.3 - то же, поперечный разрез в-в.

Поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит:

- рабочие цилиндры 1 с поршнями 2, шатунами 3;

- цилиндр 4 сжатия воздуха (компрессор) с поршнем 5 и шатуном 6;

- напорные воздушные коллекторы 7 с форсунками 8 подачи топлива;

- коленчатый вал 9 с ведущей шестерней 10 привода компрессора 4;

- коленчатый вал 11 компрессора 4 с ведомой шестерней 12;

- блок промежуточных шестерен 13;

- камеры сгорания 14 с впускными 15, выпускными 16 и продувочными 17 клапанами, свечами зажигания 18;

- впускной 19 и выпускные 20 клапаны компрессора 4;

- турбину наддува воздуха (турбокомпрессор) (на чертежах не показана).

Поршневой двухтактный двигатель работает следующим образом. Турбокомпрессор нагнетает воздух на вход компрессора 4 объемного действия и на вход продувочных клапанов 17. При положении поршня 5 в В.М.Т. закрывается выпускной клапан 20 и открывается впускной клапан 19. При движении поршня 5 компрессора 4 от В.М.Т. к Н.М.Т воздух наполняет цилиндр 4 компрессора. Турбокомпрессор повышает давление воздуха в начальный момент сжатия, что способствует уменьшению рабочего объема цилиндра компрессора 4. При движении рабочего поршня 2 в цилиндрах 1 от Н.М.Т. к В.М.Т. при открытом продувочном клапане 17 воздух турбокомпрессором вытесняет из рабочего цилиндра 1 отработанные газы через открытый выпускной клапан 16. При достижении поршнем 5 компрессора 4 Н.М.Т. закрывается впускной клапан 19 и открываются соответствующие впускной клапан 15 и выпускной клапан 20. По окончании продувки закрываются выпускной клапан 16 и продувочный клапан 17. Окончание цикла выпуска. Форсункой 8 впрыскивается топливо в напорный воздушный коллектор 7. Начинается впуск и сжатие воздуха в цилиндре 4 компрессора, напорном коллекторе 7, камере сгорания 14, рабочем цилиндре 1. Начало циклов впуска и сжатия. При достижении поршнем 5 компрессора 4 В.М.Т. закрываются выпускной клапан 20 и впускной клапан 15. Смещение положения В.М.Т. поршня 5 компрессора соответствует углу опережения зажигания в рабочем цилиндре 1, т.е. поршень 5 компрессора находится в В.М.Т. в момент воспламенения топлива в рабочем цилиндре 1. Окончание цикла впуска. Свеча зажигания 18 воспламеняет топливную смесь. При достижении рабочим поршнем 2 В.М.Т. заканчивается цикл сжатия и начинается цикл рабочего хода. При выравнивании давления в рабочем цилиндре 1 и напорном коллекторе 7 открывается впускной клапан 15 и происходит выпуск сжатого воздуха из напорного коллектора 7 в рабочий цилиндр 1. При подходе рабочего поршня 2 к Н.М.Т. закрывается впускной клапан 15 и открывается выпускной клапан 16. Начинается цикл выпуска. Рабочий газ вытесняется из рабочего цилиндра 1 через выпускные клапаны 16 на привод турбокомпрессора. После снижения давления в рабочем цилиндре 1 открывается продувочный клапан 17. Нагнетаемый турбокомпрессором воздух вытесняет отработанные газы из цилиндра 1.

Возвратно-поступательное движение поршней 2 через шатуны 3 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 9. Ведущая шестерня 10, блок промежуточных шестерен 13, ведомая шестерня 12 служат для увеличения частоты вращения коленчатого вала 11, обеспечивающего через шатун 6 частоту сжатия воздуха поршнем 5, равную частоте рабочих ходов в рабочих цилиндрах 1. Частота вращения коленчатого вала 11 компрессора прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала 9 и числу рабочих цилиндров 1.

Заявленное изобретение позволит повысить надежность и удельную мощность двухтактного двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двухтактным двигателям с поршневым нагнетателем. Техническим результатом является повышение надежности и удельной мощности двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит рабочие цилиндры с камерами сгорания, цилиндр сжатия воздуха (компрессор), напорные воздушные коллекторы с форсунками подачи топлива и турбокомпрессор. Воздух нагнетается турбокомпрессором через продувочные клапаны в рабочие цилиндры в процессе такта выпуска, а также из цилиндра компрессора последовательно в напорные воздушные коллекторы и далее в рабочие цилиндры через впускные клапаны в процессе такта выпуска при продувке цилиндров, продолжается в процессе тактов впуска и сжатия при наполнении рабочих цилиндров и заканчивается при достижении поршнем компрессора В.М.Т. в момент воспламенения топлива в рабочем цилиндре, что соответствует углу опережения зажигания (впрыска для дизельных двигателей). 3 ил.

Двухтактный поршневой двигатель, содержащий: рабочие цилиндры с поршнями, шатунами;
- цилиндр сжатия воздуха (компрессор) с поршнем и шатуном;
- напорные воздушные коллекторы с форсунками подачи топлива;
- коленчатый вал с шестерней привода компрессора;
- коленчатый вал компрессора с ведомой шестерней;
- блок промежуточных шестерен;
- камеры сгорания с впускными, выпускными и продувочными клапанами, свечами зажигания;
- впускной и выпускные клапаны компрессора;
- турбину наддува воздуха (турбокомпрессор), отличающийся тем, что воздух нагнетается турбокомпрессором через продувочные клапаны в рабочие цилиндры в процессе такта выпуска, а также из цилиндра сжатия воздуха последовательно в напорные воздушные коллекторы и далее в рабочие цилиндры через впускные клапаны в процессе такта выпуска при продувке цилиндров, продолжается в процессе тактов впуска и сжатия при наполнении рабочих цилиндров и заканчивается при достижении поршнем компрессора верхней мертвой точки в момент воспламенения топлива в рабочем цилиндре, что соответствует углу опережения зажигания (впрыска для дизельных двигателей).