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

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог 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 подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор 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 забора воздуха из атмосферы 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 изобретения - обеспечить действие тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания и энергией сжатого воздуха из общего пневмоаккумулятора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения состоит в следующем. Тандемный двухтактный двигатель с общей внешней камерой сгорания и общим пневмоаккумулятором (далее - тандемный двигатель) представляет собой агрегат, состоящий из общей внешней камеры сгорания 1, общего пневмоаккумулятора 11 с общим пусковым клапаном 16 и трех силовых блоков. Каждый силовой блок включает цилиндр с силовым поршнем 5, впускным клапаном 4 и выпускным клапаном 14, цилиндр с поршнем компрессора 9, обратный клапан подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор 10, обратный клапан забора воздуха из атмосферы 13 и коленвал 15. Колено коленвала 15 силового поршня 5 развернуто относительно колена коленвала 15 поршня компрессора 9 на пол-оборота.

Три силовых блока объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов 15 располагаются на одной геометрической оси. В свою очередь коленвал каждого силового блока развернут относительно другого силового блока на одну треть оборота. Общий пневмоаккумулятор 11 и общий пусковой клапан 16 соединены с обратными клапанами 10 всех силовых блоков каналом 17, а выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания 1 соединен каналом 18 с впускными клапанами 4 всех силовых блоков.

Принцип действия тандемного двигателя. Перед пуском 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 общий пусковой клапан 16 и воздух из общего 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 силовой 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 так же, как и при пуске тандемного двигателя. Таким образом, обеспечивается действие двухтактного тандемного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания 1 и общим пусковым клапаном 16.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания и энергией сжатого воздуха из общего пневмоаккумулятора, включающего общую внешнюю камеру сгорания, общий пневмоаккумулятора с общим пусковым клапаном и три силовых блока, каждый силовой блок состоит из цилиндра с силовым поршнем и впускным клапаном, цилиндра с поршнем компрессора с обратным клапаном подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор и коленвал, колено коленвала силового поршня развернуто относительно колена коленвала поршня компрессора на пол-оборота, силовые блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси, в свою очередь коленвал каждого силового блока развернут относительно другого силового блока на одну треть оборота, согласно изобретению общий пневмоаккумулятор и общий пусковой клапан тандемного двигателя соединены каналом с обратными клапанами подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор всех силовых блоков тандемного двигателя, а канал выхода продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания тандемного двигателя соединен с впускными клапанами всех силовых блоков тандемного двигателя.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработки классических ЛВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже показана принципиальная схема двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.

1 - общая 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 - обратный клапан подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор; 11 - общий пневмоаккумулятор; 12 - маховик; 13 - обратный клапан забора воздуха из атмосферы; 14 - выпускной клапан; 15 - коленвал; 16 - общий пусковой клапан; 17, 18 - канал.

Изобретение относится к области двигателестроения, а имеено к двухтактным двигателям с внешней камеры сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двухтактный двигатель состоит из трех силовых блоков с общей для всех блоков внешней камеры сгорания и общего пневмоаккумулятора с пусковым клапаном. Каждый силовой блок включает цилиндр с силовым поршнем и впускным клапаном, цилиндр с поршнем компрессора и обратными клапанами и коленвал. Колено коленвала силового поршня развернуто относительно колена коленвала поршня компрессора на пол-оборота. Три силовых блока объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси. В свою очередь коленвал каждого силового блока развернут относительно другого силового блока на одну треть оборота. Общий пневмоаккумулятор и пусковой клапан соединены каналом с обратными клапанами всех силовых блоков, а выход продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания соединен каналом с впускными клапанами всех силовых блоков. 1 ил.

Способ обеспечения действия тандемного двухтактного двигателя энергией продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания и энергией сжатого воздуха из общего пневмоаккумулятора, включающего общую внешнюю камеру сгорания, общий пневмоаккумулятор с общим пусковым клапаном и три силовых блока, каждый силовой блок состоит из цилиндра с силовым поршнем и впускным клапаном, цилиндра с поршнем компрессора с обратным клапаном подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор и коленвал, колено коленвала силового поршня развернуто относительно колена коленвала поршня компрессора на пол-оборота, силовые блоки объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их коленвалов располагаются на одной геометрической оси, в свою очередь коленвал каждого силового блока развернут относительно другого силового блока на одну треть оборота, отличающийся тем, что общий пневмоаккумулятор и общий пусковой клапан тандемного двигателя соединены каналом с обратными клапанами подачи сжимаемого воздуха в пневмоаккумулятор всех силовых блоков тандемного двигателя, а канал выхода продуктов сгорания из общей внешней камеры сгорания тандемного двигателя соединен с впускными клапанами всех силовых блоков тандемного двигателя.