Детонационный двигатель внутреннего сгорания с регулируемой степенью сжатия Российский патент 2024 года по МПК F02B19/02 F01L7/06 F02D15/04 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, конкретно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с детонационным воспламенением топливовоздушной смеси регулируемой степенью сжатия.

Известен двигатель внутреннего сгорания с дисковым золотниковым механизмом газораспределения с золотником, выполненный в виде диска, прижатого пружиной к рабочей плоскости головки блока цилиндров, с осью вращения, совпадающей с осью цилиндра, и отверстием, предназначенным для открытия впускного и выпускного каналов головки блока цилиндров и кинематически связанный с механизмом его управления его движением, см. патент РФ на полезную модель № 92476.

Технической проблемой приведенного известного двигателя является невозможность работы в режиме детонационного воспламенения топливовоздушной смеси т.к. основной целью их конструкций является противодействие к возникновению детонационного воспламенения в многотопливных двигателях.

Наиболее близким техническим решением является детонационный двухтактный многотопливный двигатель имеющий цилиндр с резьбой и головку цилиндра в форме цилиндрического стакана с внешней резьбой, с впускным осевым окном. впускно-детонационным отверстием, вставленный плоскую цилиндрический диск двумя последовательно расположенными детонационными камерами, каждая с впускно-детонационными отверстием на окружности расположения впускно-детонационного отверстия головки цилиндра, осевой цилиндрической втулкой с торцевой шестерней привода вращения и винтовой лопастью, см. патент РФ № 2807841.

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции регулирования степени сжатия, что приводит к снижению надежности.

Цель предлагаемого изобретения в повышении надежности.

Указанная цель достигается тем, что двигатель снабжен нажимным неподвижным диском, закрепленным к головке цилиндров, нажимной неподвижный диск имеет впускное отверстие, сообщающееся со смесительной камерой, которая имеет топливную форсунку и трубку подвода воздуха с шибером регулирования сечения трубки подвода воздуха, причем первое детонационное воспламенение производится принудительно при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) центральной свечой зажигания, второе детонационное самовоспламенение производится при совпадении детонационного отверстия головки и полости детонационного впускного отверстия детонационного диска при перемещении поршня на 45 градусов от ВМТ и проникновении в полость детонационного впускного отверстия газов сгорания топливовоздушной смеси из камеры сгорания с температурой не ниже 2500 градусов и с давлением не менее 5 МПа.

Предлагаемое изобретение устроено следующим образом.

Двигатель состоит из блока цилиндров 1; коленвала 2; шатуна 3; цилиндра 4 с радиальными выпускными щелями 5; поршня 6, стаканчатой головки цилиндра 7 с центральной свечой зажигания 8 системы 9 зажигания, впускного окна 10 и детонационного отверстия 11.

Детонационно-газораспределительный механизм состоит из плоского детонационно-впускного диска 12 с детонационно-впускным отверстием 13, осевым отверстием 14 и втулкой 15, кинематически 16 связанной с механизмом 17 привода.

Выпускной коллектор 18 сообщается с турбокомпрессором 19.

Нажимной неподвижный диск 20 закреплен на торец стаканчатой головки и на детонационный впускной диск 12 и имеет впускное отверстие 21, сообщающееся со смесительной камерой 22 с топливной форсункой 23 системы 24 питания и трубкой 25 подвода воздуха с шибером 26 регулирования сечения трубки 25 от нагнетательной секции турбокомпрессора 19.

Камера сгорания 27 ограничена поверхностью цилиндра 4 и днищами стаканчатой головки 7 и поршня 6.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого изобретения, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 - сечение В-В и на фиг.4 - сечение С-С.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

Выхлопные газы через радиальные выпускные щели 5 цилиндра 4 и коллектор 18 проходят в турбокомпрессор 19 вращая его турбину и выводятся в атмосферу. Сжатый турбокомпрессором 19 воздух из нагнетательной камеры подается через трубку 25 с шибером 26 в смесительную камеру 22, в которую впрыскивается топливо через форсунку 23 системы 24 питания и далее при совпадении впускного отверстия 21 нажимного диска 29, вращающегося от втулки 15, кинематически 16 связанного с механизмом привода 17, детонационного впускного отверстия 13 детонационного впускного диска 12 и впускного окна 10 днища стаканчатой головки 7 проходит в камеру сгорания 23.

Впрыскиваемое форсункой 23 в смесительную камеру 22 топливо - бензин марки А72 - А93.

Первое детонационное воспламенение производится принудительно при достижении поршнем 6 ВМТ центральной свечой зажигания 8 системы зажигания 10. Давление и температура в камере сгорания 27 достигает до 10 МПа и не ниже 2500 градусов. Давление в камере сгорания 27 2,1-2,3 МПа.

Второе детонационное самовоспламенение производится при совпадении детонационного отверстия 11 стаканчатой головки 7 и полости детонационно-впускного отверстия 13 детонационно-впускного диска 12, которое происходит при перемещении поршня 6 на 45 градусов от ВМТ и проникновении в полость детонационно-впускного отверстия 13 детонационно-впускного диска 12 газов сгорания топливовоздушной смеси из камеры сгорания 27 с температурой не ниже 2500 градусов и с давлением не менее 5 МПа.

Обеспечение давления газов в камере сгорания 27 в конце такта сжатия производится регулированием давления свежей топливовоздушной смеси в смесительной камере 22 регулированием шибером 25 сечения воздухоподводящей трубки 24 от турбокомпрессора 19.

Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение мощности и надежности за счет упрощения конструкции и регулированием степени сжатия в камере сгорания 23 регулированием давления подаваемого из смесительной камеры 19 топливовоздушной смеси.

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Детонационный поршневой двигатель с регулируемой степенью сжатия содержит цилиндр (4) с резьбой, поршень (6), головку (7) цилиндра в форме цилиндрического стакана с внешней резьбой, с впускным окном (10) и с детонационным отверстием (11). Имеются свеча (8) зажигания и плоский диск, детонационный диск (12) с приводной полой втулкой (15), кинематически связанной с механизмом привода (17). Детонационный диск (12) снабжен детонационным впускным отверстием (13) и осевым отверстием (14) и вставлен к днищу головки (7) цилиндра. Камера сгорания (27) ограничена поверхностью цилиндра (4) и днищами головки (7) цилиндра и поршня (6). Двигатель снабжен нажимным неподвижным диском (20), закрепленным к головке (7) цилиндров. Нажимной неподвижный диск (20) имеет впускное отверстие (21), сообщающееся со смесительной камерой (22), которая имеет топливную форсунку (23) и трубку (25) подвода воздуха с шибером (26) регулирования сечения трубки (25) подвода воздуха. Первое детонационное воспламенение производится принудительно при достижении поршнем (6) верхней мертвой точки (ВМТ) центральной свечой (8) зажигания. Второе детонационное самовоспламенение производится при совпадении детонационного отверстия (11) головки (7) и полости детонационного впускного отверстия (13) детонационного диска (12) при перемещении поршня (6) на 45 градусов от ВМТ и проникновении в полость детонационного впускного отверстия (13) газов сгорания топливовоздушной смеси из камеры сгорания (27) с температурой не ниже 2500 градусов и с давлением не менее 5 МПа. Технический результат заключается в повышении мощности и надежности за счет упрощения конструкции. 4 ил.

Детонационный поршневой двигатель с регулируемой степенью сжатия, содержащий цилиндр с резьбой, поршень, головку цилиндра в форме цилиндрического стакана с внешней резьбой, с впускным окном, с детонационным отверстием, свечу зажигания, плоский диск, детонационный диск с приводной полой втулкой, кинематически связанной с механизмом привода, причем детонационный диск снабжен детонационным впускным отверстием и осевым отверстием и вставлен к днищу головки цилиндра, а камера сгорания ограничена поверхностью цилиндра и днищами головки цилиндра и поршня, отличающийся тем, что двигатель снабжен нажимным неподвижным диском, закрепленным к головке цилиндров, нажимной неподвижный диск имеет впускное отверстие, сообщающееся со смесительной камерой, которая имеет топливную форсунку и трубку подвода воздуха с шибером регулирования сечения трубки подвода воздуха, причем первое детонационное воспламенение производится принудительно при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) центральной свечой зажигания, второе детонационное самовоспламенение производится при совпадении детонационного отверстия головки и полости детонационного впускного отверстия детонационного диска при перемещении поршня на 45 градусов от ВМТ и проникновении в полость детонационного впускного отверстия газов сгорания топливовоздушной смеси из камеры сгорания с температурой не ниже 2500 градусов и с давлением не менее 5 МПа.