Бесшатунный поршневой ДВС, работающий на энергии детонации топливно-воздушной смеси Российский патент 2020 года по МПК F02B75/00 F02B1/04 F02B15/00 F02B17/00 F02B23/08 F02B33/02 

Изобретение бесшатунного, поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на использовании энергии детонации топливно-воздушной смеси, относится к области машиностроения, и способствует значительному увеличению мощности ДВС, снижению расхода топлива, более полному его сгоранию. Производство таких двигателей обеспечивается существующим на сегодняшний день оборудованием. Решение технической задачи предлагаемого изобретения достигается тем, что в цилиндр через впускное окно 16 компрессором нагнетается воздух, при движении поршня 8 к верхней мертвой точке, окна перекрываются поршнем и в момент сжатия воздуха впрыскивает топливо через форсунку 5. Достигнув верхней МТ поршень 8 (конструкция показана на ФИГ. 4), соприкасаясь с внутренней поверхностью головки цилиндра 7 (как показано на ФИГ. 3), разделяет камеру сгорания на три отдельных друг от друга камеры в следующем соотношении:

Камера первого детонационного сгорания 8-10% от общего объема камеры сгорания, вторая 30-40% и камеру предварительного зажигания, создает давление приближенное к критической границе порога детонации.

Предварительная камера зажигания 3 выполненная в форме шара и лазерная свеча зажигания 4, создающая несколько точек, позволяют уменьшить угол опережения зажигания до 6-7 градусов поворота коленчатого вала 11 до достижения им ВМТ. При повороте коленчатого вала на 7-8 градусов после прохождения ВМТ, открывается первая камера детонационного сгорания 1, где происходит первый взрыв топливо-воздушной смеси, увеличивая давление в первых 2-х камерах. Во время движения поршня от ВМТ через зазор С, образованный диаметрами А и В (показанными на ФИГ. 3) между поршнем и головкой цилиндра продавливаются отработанные газы, увеличивая давление во 2-й камере детонационного сгорания, сохраняя давление, приближенное к критической границе порога детонации и при достижении коленвалом поворота на 24-25 градусов открывается 2-я камера детонационного сгорания 2. Происходит второй взрыв топливно-воздушной смеси. Большое давление и высокая температура в цилиндре способствуют полному сгоранию топлива. При повороте коленчатого вала на 35-38 градусов, впрыскивается через форсунку 6 вода. Вода испаряясь уменьшает температуру в цилиндре, охлаждая его и увеличивает давление на поршень, чем также способствует увеличению мощности двигателя. Достигнув окна отвода отработанных газов, поршень открывает его. При дальнейшем движении поршня к НМТ, поршень открывает впускное окно. Происходит продувка цилиндра и его новое наполнение. При повороте коленчатого вала на 90 градусов, процесс возгорания топлива происходит в следующем цилиндре и т.д. При работе двигателя в режиме без нагрузки впрыск топлива происходит в первые 2 камеры, при отсечении 2-ой камеры детонационного сгорания в процессе работы она не участвует. Как зависит движение коленчатого вала от движения поршня, показано на ФИГ. 5, в виду высокой температуры в цилиндре при сгорании топлива в режиме детонации, кроме внутреннего охлаждение цилиндров, необходимо и внешнее 10.

Кроткое описание чертежей

Бесшатунный поршневой ДВС, работающий на энергии детонации топлива - воздушней смеси.

Изобретение показано чертежами, на которых изображено:

ФИГ. 1 - разрез двигателя в продольной оси

ФИГ. 2 - разрез двигателя в поперечной оси

ФИГ. 3 - сечение цилиндра, показывающее расположение камер сгорания

ФИГ. 4- конструкция поршня двигателя

ФИГ. 5 - схема перемещения коленчатого вала 17 по радиусу, относительно движения поршня от верхней ВМТ к НМТ

двигатель внутреннего сгорания использующий при работе энергию управляемой детонации имеет: неразъемный блок цилиндров 9 с крестообразным расположением цилиндров, окна для продувки и впуска воздуха 16, соединенных коллектором с компрессором, окна для отвода отработанных газов 15, сдвоенные поршни 8 с разделенной по уровню на две части компрессионной поверхностью (конструкция показана на ФИГ. 4), с функцией клапанов, перекрывающие впускные и выпускные окна, зубчатые колеса с валами отбора мощности 13, синхронизирующие валы 17, с шестернями 14, головка цилиндров 7 с разделенными камерами сгорания:

1. Камера предварительного зажигания 3, выполненная в форме шара

2. Камера первого детонационного сгорания 1

3. Камера второго детонационного сгорания 2

Лазерные свечи зажигания 4, создающие несколько точек воспламенения, фарсунки впрыска топлива в цилиндр 5, форсунки впрыска воды в цилиндры 6 для внутреннего охлаждения рабочих поверхностей, электронное оборудование обеспечивающее стабильную работу двигателя, внешнее охлаждение 10, подшипники 12, конструкция коленвала 11 позволяет использование подшипников качения и скольжения.

Изобретение относится к области машиностроения и является бесшатунным двухтактным поршневым двигателем внутреннего сгорания, в работе использующий энергию управляемой детонации топливно-воздушной смеси. Эффект изобретения достигается тем, что камера сгорания разделяется на три камеры, степень сжатия в которых приближается к критической границе порога детонации, сгорание топлива в которых происходит последовательно, что улучшает эффективность работы ДВС: повышается КПД, увеличивается литровая мощность, уменьшается расход топлива, позволяет использовать низкооктановое топливо. 5 ил.

Бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий на энергии детонации топливно-воздушной смеси, имеющий головку цилиндра с разделенной камерой сгорания на три камеры: камеру зажигания и две детонационных камеры, в которых происходит сгорание топлива последовательно в режиме детонации, поршень с разделенной по уровню на две части компрессионной поверхностью, соединяясь с головкой цилиндра, отделяет камеру зажигания от камер детонационного сгорания топлива, создавая давление, приближенное к критической границе порога детонации, с необходимым для этого зазором между диаметрами поршня и головкой цилиндра.