Способ обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания Российский патент 2017 года по МПК F02G3/02 F01L9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения патент 2398118 «Поршневой двигатель с внешней камерой сгорания».

При пуске двигателя (см. чертеж) в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 через открытый впускной клапан 4 поступают в надпоршневую полость силового поршня 5, и он под действием продуктов сгорания начинает движение вниз, которое кривошипно-шатунным механизмом силового поршня 6 преобразуется во вращательное движение соединительного вала 7, через который вращательное движение передается кривошипно-шатунному механизму поршня компрессора 8 таким образом, что поршень компрессора 9 движется вверх. Сжимаемый в надпоршневой полости поршня компрессора 9 воздух через обратный клапан 10 поступает во внешнюю камеру сгорания 1 и пневмоаккумулятор 11, пополняя расход воздуха во внешней камере сгорания 1 в процессе горения топлива и заряжая пневмоаккумулятор 11. Площадь силового поршня 5 больше площади поршня компрессора 9, и поэтому давление сжимаемого воздуха на входе во внешнюю камеру сгорания 1 больше, чем давление продуктов сгорания на ее выходе. После того как силовой поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 9 - в верхней мертвой точке, кинетическая энергия маховика 12 меняет направление движения обоих поршней. При движении поршня компрессора 9 в нижнюю мертвую точку воздух из атмосферы через обратный клапан 13 засасывается в надпоршневую полость поршня компрессора 9. Одновременно система управления переводит впускной клапан 4 в закрытое (левое) положение, а выпускной клапан 14 в открытое (правое) положение, и при движении силового поршня 5 в верхнюю мертвую точку отработавшие продукты сгорания из надпоршневой полости силового поршня 5 через выпускной клапан 14 выбрасываются в атмосферу. После прибытия силового поршня 5 в нижнюю мертвую точку, а поршня компрессора 9 в верхнюю мертвую точку, система управления снова переводит впускной клапан 4 в открытое положение, а выпускной клапан 14 в закрытое положение, и начинается очередной рабочий такт.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения - обеспечить действие тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения состоит в следующем.

Тандемный двухтактный двигатель с общей внешней камерой сгорания (далее - тандемный двигатель) представляет собой агрегат, состоящий из общей внешней камеры сгорания и трех идентичных блоков. Общая внешняя камера сгорания 1 имеет каналы 16 и 17. Канал 16 соединяет пусковые клапаны 18 каждого блока с входом воздуха в общую внешнюю камеру сгорания 1, а канал 17 соединяет выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания 1 с впускными клапанами продуктов сгорания 4 силового поршня 5 каждого блока тандемного двухтактного двигателя. Все блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов 15 располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы каждого из них развернуты относительно друг друга на одну треть оборота коленвала.

Перед пуском тандемного двигателя система управления определяет положение силовых поршней в цилиндрах каждого блока и выбирает тот из них, силовой поршень 5 в котором находится в более близком к верхней мертвой точке положении, а кривошип его кривошипно-шатунного механизма 6 в положении, обеспечивающем вращение коленвала 15 в задаваемом направлении. При пуске тандемного двигателя система управления открывает пусковой клапан 18 выбранного блока и воздух из пневмоаккумулятора 11 поступает в общую внешнюю камеру сгорания 1. Одновременно система управления подает в общую внешнюю камеру сгорания 1 форсункой 2 топливо и воспламеняет его свечой зажигания 3. Топливо горит, и продукты сгорания через впускной клапан продуктов сгорания 4 поступают в надпоршневую полость силового поршня 5. Под действием продуктов сгорания поршень 5 движется в сторону нижней мертвой точки и вращает коленвал 15. Коленвал 15 приводит в движение остальные поршни тандемного двигателя. Система управления последовательно через каждую одну треть оборота коленвала 15 действует, как при пуске единичного двигателя. Таким образом, обеспечивается действие двухтактного тандемного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания, включающего три блока, каждый из которых включает пусковой клапан, силовой поршень с впускным клапаном продуктов сгорания, поршень компрессора с обратным клапаном и пневмоаккумулятор, блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы каждого из них развернуты относительно друг друга на одну треть оборота коленвала, отличающийся тем, что для обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания пусковой клапан каждого блока тандемного двухтактного двигателя с общей внешней камерой сгорания соединен каналом с входом воздуха в общую внешнюю камеру сгорания, а выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания соединен каналом с впускным клапаном продуктов сгорания силового поршня каждого блока тандемного двухтактного двигателя с общей внешней камерой сгорания.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработке классических ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.

1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4 - впускной клапан продуктов сгорания; 5 - силовой поршень; 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня; 7 - соединительный вал; 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора; 9 - поршень компрессора; 10, 13 - обратный клапан; 11 - пневмоаккумулятор; 12 - маховик; 14 - выпускной клапан; 15 - коленвал; 16, 17 - канал; 18 - пусковой клапан.

Изобретение относится к двигателям с внешней камерой сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что тандемный двухтактный двигатель с общей внешней камерой сгорания (далее - тандемный двигатель) представляет собой агрегат, состоящий из общей внешней камеры сгорания и трех идентичных блоков. Один канал соединяет пусковые клапаны каждого блока с входом воздуха в общую внешнюю камеру сгорания, а другой канал соединяет выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания с впускными клапанами продуктов сгорания силового поршня каждого блока тандемного двухтактного двигателя. Все блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы каждого из них развернуты относительно друг друга на одну треть оборота коленвала. 1 ил.

Способ обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания, включающего три блока, каждый из которых включает пусковой клапан, силовой поршень с впускным клапаном продуктов сгорания, поршень компрессора с обратным клапаном и пневмоаккумулятор, блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы каждого из них развернуты относительно друг друга на одну треть оборота коленвала, отличающийся тем, что, для обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания пусковой клапан каждого блока тандемного двухтактного двигателя с общей внешней камерой сгорания соединен каналом с входом воздуха в общую внешнюю камеру сгорания, а выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания соединен каналом с впускным клапаном продуктов сгорания силового поршня каждого блока тандемного двухтактного двигателя с общей внешней камерой сгорания.