Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом Российский патент 2017 года по МПК F02F3/22 F16J1/09 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения патент РФ 2427718 «Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей».

Реферат патента РФ 2427718 «Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей, включающий общую внешнюю камеру сгорания, электрогенератор с оппозитным движением якорей, две расширительные машины, приводящие в оппозитное движение якоря электрогенератора, и систему управления, шток и соединенные с ним поршни каждой расширительной машины охлаждаются протекающим в полости, ограниченной внутренней поверхностью штока, внешней и внутренней поверхностью установленной внутри этой полости трубы, хладагентом, для чего при движении поршней из точек крайнего схождения поршней в точки крайнего расхождения хладагент продавливается через радиатор, отдающий тепло хладагента внешней среде, и поступает в пневмоаккумулятор, а при движении поршней из точек крайнего расхождения в точки крайнего схождения хладагент из аккумулятора поступает в ту же полость, ограниченную внутренней поверхностью штоков, внешней и внутренней поверхностью трубы. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения поршней энергомодуля».

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения - исключить потери охлаждающей жидкости при охлаждении поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия однотактного двигателя с внешней камерой сгорания - далее однотактный двигатель. Действует он следующим образом. При пуске двигателя система управления (см. чертеж) подает во внешнюю камеру сгорания 1 форсункой 2 дозу топлива и воспламеняет его свечой зажигания 3. Топливо горит, и если поршневая группа однотактного двигателя в составе поршней 4 и 5 находятся в положении как показано на чертеже, то продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по каналу 6 через открытый клапан 7 поступают в нижнюю рабочую полость поршня 4. Под их воздействием поршень 4, штоки 8, 9 и поршень 5 начинают движение вверх. Так как нижняя площадь поверхности поршня 4 больше его верхней площади поверхности на разность площадей поперечного сечения штоков 8 и 9, то давление сжимаемого в верхней, компрессорной, полости поршня 4 воздуха больше давления продуктов сгорания в его нижней полости. Поэтому воздух из верхней, компрессорной, полости поршня 4 через обратный клапан 10 поступает во внешнюю камеру сгорания 1, поддерживая в ней процесс горения подаваемого форсункой 2 топлива. В нижнюю, компрессорную, полость поршня 5 через обратный клапан 11 засасывается воздух из атмосферы, а из верхней полости поршня 5 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) через клапан 12 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, энергия продуктов сгорания через шток 9 и шатун 13 передается коленвалу 14. По прибытии поршней 4 и 5 в верхнюю мертвую точку движения система управления переводит клапан 7 и клапан 12 в закрытое, а клапан 15 и клапан 16 в открытое положение. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по каналу 17 через клапан 15 поступают в верхнюю полость поршня 5. Поршни 4 и 5 начинают движение вниз, и коленвал двигателя 14 продолжает вращение в прежнем направлении. Сжимаемый в нижней, компрессорной, полости поршня 5 воздух через обратный клапан 18 поступает во внешнюю камеру сгорания 1, обеспечивая горение подаваемого форсункой 2 топлива. В верхнюю, компрессорную, полость поршня 4 через обратный клапан 19 засасывается воздух из атмосферы, а из его нижней полости отработавшие продукты сгорания через клапан 16 выбрасываются в атмосферу. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 7, 12, 15, 16 из одного положение в другое, обеспечивает вращение коленвала однотактного двигателя в одном направлении.

Бесконтактное охлаждение поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом осуществляется следующим образом. При повышении температуры поршневой группы и цилиндра двигателя выше оптимальной система управления подает напряжение на электропривод насоса 20, который приводит во вращение насос прокачки охлаждающей жидкости 21 и вентилятор 22. Насос прокачки охлаждающей жидкости 21 прокачивает охлаждающую жидкость по маршруту: насос прокачки охлаждающей жидкости 21, канал трубы охлаждения поршней и штоков 23, канал 24, радиатор 25 и снова насос прокачки охлаждающей жидкости 21. И также по маршруту: насос прокачки охлаждающей жидкости 21, канал 26, полость 27 между цилиндром двигателя 28 и рубашкой цилиндра двигателя 29, канал 24, радиатор 25 и снова насос прокачки охлаждающей жидкости 21. Радиатор 25 обдувается вентилятором 22, и тепло от поршней 4, 5, штоков 8, 9 и цилиндра двигателя 28 выбрасывается в атмосферу. Система управления датчиком температуры охлаждающей жидкости 30 контролирует температуру охлаждающей жидкости и при понижении ее ниже оптимальной величины снимает напряжение с насоса прокачки охлаждающей жидкости 21. Циркуляция охлаждающей жидкости прекращается, и температура поршневой группы повышается.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом, содержащего поршневую группу двигателя в составе поршней и штоков с осевым каналом охлаждающей жидкости, систему управления, электродвигатель привода насоса, насос охлаждающей жидкости, вентилятор, радиатор, цилиндр двигателя с рубашкой охлаждения цилиндра двигателя, отличающийся тем, что при повышении температуры поршневой группы в составе поршней, штоков и цилиндра система управления подает напряжение на электродвигатель привода насоса охлаждающей жидкости, электродвигатель привода насоса охлаждающей жидкости приводит во вращение насос охлаждающей жидкости и вентилятор, насос охлаждающей жидкости прокачивает охлаждающую жидкость через осевой канал охлаждающей жидкости поршневой группы, радиатор и снова к насосу охлаждающей жидкости и от насоса охлаждающей жидкости, через полость между цилиндром однотактного двигателя с внешней камерой сгорания и рубашкой цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания, радиатор и снова к насосу охлаждающей жидкости, тепловой поток от поршневой группы через стенки трубы охлаждения поршней и штоков поступает в циркулирующую по каналу трубы охлаждения поршней и штоков охлаждающую жидкость и переносится охлаждающей жидкостью в радиатор, тепловой поток от цилиндра переносится охлаждающей жидкостью в радиатор, радиатор обдувается воздухом из атмосферы, в результате чего тепло от поршневой группы и цилиндра через радиатор выбрасывается в атмосферу.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Требования к материалам и технологиям заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема однотактного двигателя с внешней камерой сгорания.

1 - камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 5 - поршень; 6, 17, 26, 28, 30 - канал; 7, 12, 15, 16, 20, 21, 22 - клапан; 8, 9 - шток; 10, 11, 18, 19 - обратный клапан; 13 - шатун; 14 - коленвал; 23 - электродвигатель привода насоса; 24 - насос охлаждающей жидкости, 25 - вентилятор; 27 - канал охлаждающей жидкости поршневой группы; 29 - радиатор; 31 - полость между цилиндром двигателя и рубашкой цилиндра двигателя; 32 - цилиндр двигателя; 33 - рубашка цилиндра двигателя; 34 - датчик температуры жидкости; 35, 36 - термостат.

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что при повышении температуры поршневой группы система управления подает напряжение на электродвигатель привода насоса охлаждающей жидкости и вентилятора. Насос прокачивает жидкость по двум маршрутам. Первый: насос охлаждающей жидкости, осевой канал охлаждающей жидкости поршневой группы, радиатор и снова насос охлаждающей жидкости. Второй: насос охлаждающей жидкости, полость между цилиндром двигателя и рубашкой цилиндра двигателя, радиатор, обдуваемый вентилятором. Тепло от поршневой группы и цилиндра двигателя через радиатор выбрасывается в атмосферу. Система управления контролирует температуру охлаждающей жидкости. При понижении температуры система выключает насос охлаждающей жидкости. 1 ил.

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом, содержащего поршневую группу двигателя в составе поршней и штоков с осевым каналом охлаждающей жидкости, систему управления, электродвигатель привода насоса, насос охлаждающей жидкости, вентилятор, радиатор, цилиндр двигателя с рубашкой охлаждения цилиндра двигателя, отличающийся тем, что при повышении температуры поршневой группы в составе поршней, штоков и цилиндра система управления подает напряжение на электродвигатель привода насоса охлаждающей жидкости, электродвигатель привода насоса охлаждающей жидкости приводит во вращение насос охлаждающей жидкости и вентилятор, насос охлаждающей жидкости прокачивает охлаждающую жидкость через осевой канал охлаждающей жидкости поршневой группы, радиатор и снова к насосу охлаждающей жидкости и от насоса охлаждающей жидкости, через полость между цилиндром однотактного двигателя с внешней камерой сгорания и рубашкой цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания, радиатор и снова к насосу охлаждающей жидкости, тепловой поток от поршневой группы через стенки трубы охлаждения поршней и штоков поступает в циркулирующую по каналу трубы охлаждения поршней и штоков охлаждающую жидкость и переносится охлаждающей жидкостью в радиатор, тепловой поток от цилиндра переносится охлаждающей жидкостью в радиатор, радиатор обдувается воздухом из атмосферы, в результате чего тепло от поршневой группы и цилиндра через радиатор выбрасывается в атмосферу.