ДВУХТАКТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2014 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 F02В 75/26, F02В 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 F02В 75/26, F01В 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 КПД двухтактного поршневого двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит: блок цилиндров с рабочими цилиндрами и впускными окнами цилиндров, с перепускными клапанами, с полостью сжатия воздуха и выпускными окнами полости сжатия воздуха (компрессором); поршни с шатунами рабочих цилиндров; поршень с шатунами и рычагами компрессора; коленчатый вал с ведущей шестерней привода компрессора; коленчатый вал компрессора с ведомой шестерней; головку цилиндров с впускными клапанами компрессора, выпускными клапанами, форсунками подачи топлива, камерами сгорания; распределительные валы. Выпускные окна расположены в верхней части полости сжатия воздуха, что обеспечивает перепуск воздуха в рабочие цилиндры при движении поршня компрессора от Н.М.Т. к В.М.Т. Впускные окна расположены в рабочих цилиндрах на высоте, обеспечивающей перепуск воздуха из полости компрессора при продувке и начальной стадии сжатия и обеспечивающей требуемую степень сжатия во второй стадии сжатия, начинающейся после перекрытия рабочим поршнем впускных окон. Поршень компрессора выполнен в сечении удлиненной формы, что дает возможность расположить полость сжатия воздуха на расстоянии от рабочих цилиндров, позволяющем нагнетать воздух из полости сжатия воздуха компрессора объемного действия последовательно через выпускные окна, перепускные клапаны, впускные окна в рабочие цилиндры в процессе такта выпуска при продувке цилиндров, в процессе тактов впуска и сжатия при наполнении рабочих цилиндров, что снижает потери мощности двигателя на сжатие воздуха. Описание поясняется чертежами, где:

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

на фиг.2 - то же, вид слева в поперечном разрезе а-а;

на фиг.3 - то же, вид слева в поперечном разрезе в-в;

на фиг.4 - то же, общий вид в продольном разрезе с-с;

на фиг.5 - то же, вид сверху.

Поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит:

- блок цилиндров 1 с рабочими цилиндрами 2 и впускными окнами 3 рабочих цилиндров 2, с перепускными клапанами 4, с полостью 5 сжатия воздуха (компрессором) и выпускными окнами 6 полости сжатия воздуха 5,

- поршни 7 с шатунами 8 рабочих цилиндров 2;

- поршень 9 с шатунами 10, 11, рычагами 12 компрессора 5;

- коленчатый вал 13 с ведущей шестерней 14 привода компрессора 5;

- коленчатый вал 15 компрессора 5 с ведомой шестерней 16;

- головку цилиндров 17 с впускными 18 клапанами компрессора 5, выпускными 19 клапанами, форсунками 20 подачи топлива, камерами сгорания 21;

- распределительные валы 22.

Поршневой двухтактный двигатель работает следующим образом. Поршни 7, 9 совершают возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 1. При положении поршня 9 в В.М.Т. закрывается перепускной клапан 4 и открывается впускной клапан 18 компрессора 5. При движении поршня 9 компрессора 5 от В.М.Т. к Н.М.Т воздух наполняет полость 5 сжатия воздуха компрессора. При достижении поршнем 9 компрессора 5 Н.М.Т. закрывается впускной клапан 18 и при выравнивании давления воздуха в полости сжатия воздуха 5 с давлением отработанных газов в рабочем цилиндре 2 открывается соответствующий перепускной клапан 4. Начало цикла впуска воздуха. По окончании продувки рабочего цилиндра 2 от выхлопных газов воздухом через выпускные окна 6, перепускные клапаны 4, впускные окна 3 закрывается выпускной клапан 19. Начало цикла сжатия, начальная стадия которого заключается в сжатии воздуха в полости 5 сжатия воздуха компрессора, камере сгорания 21, рабочем цилиндре 2. При достижении поршнем 9 компрессора 5 В.М.Т. поршень 7 перекрывает впускное окно 3 и закрывается перепускной клапан 4. Заканчивается цикл впуска. Продолжается сжатие воздуха во второй стадии в рабочем цилиндре 2 и камере сгорания 21. При достижении поршнем 7 положения, соответствующего углу опережения впрыска топлива, через форсунку 20 впрыскивается топливо в камеру сгорания 21. При достижении рабочим поршнем 7 В.М.Т. заканчивается цикл сжатия и начинается цикл рабочего хода. При подходе рабочего поршня 7 к Н.М.Т. открывается выпускной клапан 19. Начало цикла выпуска. При движении поршня 7 в цилиндре 2 к Н.М.Т. и дальнейшем движении от Н.М.Т. к В.М.Т. отработанные газы вытесняются из рабочего цилиндра 2 через открытый выпускной клапан 19. При открытии соответствующего перепускного клапана 4 начинается вытеснение отработанных газов из рабочего цилиндра 2 воздухом. По окончании продувки закрывается выпускной клапан 19. Окончание цикла выпуска.

Возвратно-поступательное движение поршней 7 через шатуны 8 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 13. Ведущая шестерня 14, ведомая шестерня 16 служат для увеличения частоты вращения коленчатого вала 15, обеспечивающего через шатуны 10, рычаги 12, шатуны 11 частоту сжатия воздуха поршнем 9 равную частоте рабочих ходов в рабочих цилиндрах 2. Частота вращения коленчатого вала 15 компрессора 5 прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала 13 и числу рабочих цилиндров 2. Управление расположенными в головке цилиндров 17 впускными 18 клапанами компрессора 5, выпускными клапанами 19, расположенными в блоке цилиндров, перепускными клапанами 4 осуществляется распределительными валами 22.

Реализация изобретения позволит повысить КПД двухтактного двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к двухтактным двигателям с внешним нагнетателем. Техническим результатом является повышение КПД. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит рабочие цилиндры с впускными окнами, перепускные клапаны, полость сжатия воздуха с выпускными окнами, поршни с шатунами рабочих цилиндров, поршень с шатунами и рычагами компрессора, коленчатый вал с ведущей шестерней привода компрессора, коленчатый вал компрессора с ведомой шестерней, головку цилиндров с впускными клапанами компрессора, выпускными клапанами, топливными форсунками, камерами сгорания. Согласно изобретению воздух подается из полости сжатия компрессора в рабочий цилиндр последовательно через выпускное окно компрессора, перепускной клапан и впускное окно рабочего цилиндра в процессе такта выпуска при продувке рабочего цилиндра, а также в процессе тактов впуска и сжатия при наполнении рабочего цилиндра. При достижении поршнем компрессора верхней мертвой точки поршень рабочего цилиндра перекрывает впускное окно, и закрывается перепускной клапан. 5 ил.

Двухтактный поршневой двигатель, содержащий:
- блок цилиндров с рабочими цилиндрами и впускными окнами цилиндров, с перепускными клапанами, с полостью сжатия воздуха с выпускными окнами полости сжатия воздуха (компрессором), с поршнем, шатунами, рычагом;
- поршни с шатунами рабочих цилиндров;
- поршень с шатунами, рычагами компрессора;
- коленчатый вал с шестерней привода компрессора;
- коленчатый вал компрессора с ведомой шестерней;
- головку цилиндров с камерами сгорания, впускными, выпускными клапанами, форсунками впрыска топлива;
- распределительные валы, отличающийся тем, что воздух подается из полости сжатия компрессора в рабочий цилиндр последовательно через выпускное окно компрессора, перепускной клапан и впускное окно рабочего цилиндра в процессе такта выпуска при продувке рабочего цилиндра, а также в процессе тактов впуска и сжатия при наполнении рабочего цилиндра, и при достижении поршнем компрессора верхней мертвой точки поршень рабочего цилиндра перекрывает впускное окно, и закрывается перепускной клапан.