ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО ГОРЕНИЯ Советский патент 1929 года по МПК F02Q5/02 

Предлагаемое изобретение касается двигателя внутреннего горения, в котором с целью утилизации отработавших в нем газов последние направляются из рабочего цилиндра не в атмосферу, а в камеру, равную объему отработанного газа при атмосферном давлении и вытеснив из нее находящийся в ней воздух через имеющийся в камере клапан, заполняют ее; после уравнения давления с атмосферным, клапан закрывается, а в камеру впрыскивается струя холодной воды, вследствие чего газ охлаждается и давление в камере падает ниже атмосферного; образовавшееся в камере разряжение газов дает дополнительную работу в двигателе и тем увеличивает его мощность.

На чертеже фиг. 1 изображает предлагаемый вертикальный двигатель внутреннего горения в разрезе; фиг. 2 - видоизмененное устройство такого же двигателе в разрезе; фиг. 3 - предлагаемый горизонтальный двигатель внутреннего горения в разрезе; фиг. 4 - видоизмененное устройство того же двигателя в разрезе.

Предлагаемый вертикальный двигатель (фиг. 1) работает в четыре такта. При рабочем расширении газа поршень двигается вниз и не доходя до крайнего нижнего положения, открывает находящийся в крышке его выпускной клапан а; отработавший газ войдет в кривошипную камеру, вытеснив находящийся в ней воздух через выпускные клапаны b, b работающие автоматически. Так как объем кривошипной камеры равен объему отработавшего газа при атмосферном давлении, то газ, вытеснив из кривошипной камеры весь воздух, займет его сам, а выпускные клапаны b, b закроются под действием своих пружин и кривошипная камера вновь будет закрыта.

При последующем такте, т.-е. выталкивании отработавшего газа, при подъеме поршня вверх выпускной клапан а не закрывается, а остается открытым, вследствие чего весь отработавший газ, находящийся в рабочем цилиндре, свободно через клапан а перейдет в кривошипную камеру. В период подъема поршня вверх происходит охлаждение отработавшего газа как от соприкосновения со стенками камеры, так и от вбрызгивания холодной воды в камеру, вследствие чего температура отработавшего и находящегося в кривошипной камере газа почти сравняется с окружающей температурой раньше, чем поршень дойдет до крайнего верхнего положения; таким образом, как в кривошипной камере, так и в камере горения будет соответствующее разряжение газов. При следующем такте двигателя - всасывании нового заряда - в камере сгорания имеется разряженный и отработавший газ, вредный для новой, чистой, смеси, для очистки камеры сгорания от которого производится продувка чистым воздухом; при положении поршня в верхней мертвой точке выпускной клапан а закрывается на некоторое мгновение позже, чем откроется впускной клапан б, а так как в кривошипной камере в этот момент газы находятся в разряженном состоянии, то при открытии впускного клапана б свежий воздух займет все пространство в камере сгорания и заставит обработанный газ выйти в кривошипную камеру, после чего клапан а закрывается. При опускании поршня вниз, когда впускной клапан б открыт, а в кривошипной камере газ разряжен, под действием атмосферного давления на поршень произойдет некоторая работа двигателя, что увеличивает полезное действие за счет разряженного газа, находящегося в кривошипной камере. Когда поршень придет в свое нижне положение, то цилиндр заполнится свежим воздухом. Так как металлические стенки цилиндра, представляющие собою аккумуляторы, поглощают во время сгорания и расширения значительное количество тепла, которое впоследствии отдается новому заряду, то новый заряд воздуха, поступая в цилиндр, приобретает от стенок последнего высокую температуру, а потому вес воздуха будет менее, чем он весил бы при нормальной окружающей температуре. На мощность двигателя вредно отзывается разряженный воздух, для устранения которого при подходе поршня в период всасывания к нижней мертвой точке открывается клапан а, а так как в кривошипной камере еще имеется разряженный газ, то под атмосферным давлением произойдет вторичная продувка всего рабочего цилиндра настолько быстро, что чистый воздух, войдя в цилиндр, не успеет нагреться и расшириться, как впускной клапан б будет закрыт и начнется период сжатия. Таким образом, вследствие вторичной продувки цилиндра, будет полное заполнение чистым воздухом рабочего цилиндра и камеры сгорания, что увеличит мощность двигателя.

В устройстве двигателя, изображенного на фиг. 2, отработавший газ поступает не в кривошипную камеру, а в пустотелую станину, вследствие чего коленчатый вал, шатун, подшипники не находятся под влиянием отработанных газов. При такте сжатия, когда поршень поднимается вверх, получается в пустотелой станине разряжение воздуха, которое предупреждается впускным клапаном д, открывающимся механически в период сжатия. Клапаны г, г, служащие для вбрызгивания струи воды, направленной вверх, а также и вниз, позволяют обрызгивать пространство камер станины и цилиндра.

Горизонтальный двигатель, изображенный на фиг. 3, находится в периоде расширения газов, и когда поршень будет у левой мертвой точки, он пройдет отверстие клапана а, которое при открытом в этот период клапане а пропустит отработавший газ в камеру, вытесняющий из нее воздух через клапаны г, г. В момент, когда клапан а будет сообщен с правой половиной цилиндра, для ускорения истечения газов в камеру, открывают и другой клапан в. Когда произойдет заполнение камеры отработавшим газом и клапаны г, г закроются, что произойдет вследствие быстрого истечения газов раньше, чем поршень дойдет до левой мертвой точки, в камеру вбрызгивается через клапан д в обе стороны холодная вода, которая охладит отработанный газ и в камере получится разряжение, заканчивающееся при начале движения поршня вправо, т.-е. в период выталкивания из рабочего цилиндра отработавших газов. В этот период клапаны в и е открыты, а клапан а закрыт; левая половина цилиндра сообщается с воздухом через клапан е и на левую сторону поршня давит атмосферный воздух, а так как с правой стороны поршня помещается отработавший газ, то в этот период движения поршня направо будет происходить в двигателе работа вследствие разности давления на поршень. Дойдя до правой мертвой точки открывается впускной клапан б, а выпускной клапан в закрывается, хотя будет некоторый момент, когда оба клапана находятся приоткрытыми, для продувки камеры сгорания от отработавшего газа, которая произойдет вследствие разности давления атмосферного и разряженного в камере газа. Клапаны будут открыты на момент, дающий возможность очистить камеру сгорания, после чего открывается клапан а и закрывается клапан е, вследствие чего разряжение получится в левой половине цилиндра. В период всасывания новой смеси также получится некоторая механическая работа двигателя за счет разряжения отработавшего газа. Таким образом, в этом двигателе, за счет разряжения отработавшего газа в камере, получится работа в период выталкивания и в период всасывания нового заряда. Когда поршень придет в левое крайнее положение, гнезда клапана а будут сообщаться с правой частью цилиндра, а так как в камере будет еще некоторое разряжение и клапан б будет открыт, то произойдет вторичная продувка рабочего цилиндра, что также увеличит мощность двигателя.

При работе этого двигателя в два такта, клапан в будет лишним; при крайнем левом положении поршня после рабочего такта клапан а открыт и отработавший газ, очистив камеру от воздуха, займет ее, затем клапаном д подводится вода в обе стороны камеры, вследствие чего получается разряжение отработавшего газа в камере. Затем впускной клапан б откроется и свежий воздух, вследствие разности давления, очистит камеру сгорания и рабочий цилиндр от отработавшего газа, продув его в камеру. Клапаны а и б закроются и клапан е откроется и начнется такт сжатия нового заряда. При последующем такте расширения клапан е закрывается, клапан а откроется, и в левом положении цилиндра получится разряжение, вследствие чего увеличится мощность двигателя за счет разряжения газа в камере.

В видоизмененном устройстве горизонтального двигателя (фиг. 4) работа происходит в два такта. В период рабочего такта поршень подходит в левое крайнее положение, выпускной клапан а открывается, и отработавший газ заполнит резервуар-камеру, очистив через клапан в от находящегося в ней воздуха. Затем клапан г вбрызгивает две струи воды в камеру (одну струю - вертикально, другую - горизонтально), вследствие чего в камере и цилиндре получится разряженный отработавший газ, разряжение которого происходит, примерно, в период нахождения поршня в крайнем левом положении. При следующем такте, когда поршень движется от левой мертвой точки вправо, происходит, вследствие разности давления, работа поршня, так что двигатель в этот период получает соответствующую механическую работу. Когда поршень дойдет, примерно, до середины своего пути, то в нем открывается впускной клапан б и свежий воздух прогонит находящийся в цилиндре и в камере сгорания отработавший газ, а сам займет их место. Затем клапаны а и б закрываются и начнется сжатие нового заряда, совершенно чистого от отработавшего газа. В этом устройстве видоизмененного двигателя объем сжатия менее объема расширения газов и в период движения поршня вправо почти до половины происходит работа двигателя за счет разряжения в камере отработавшего газа. Форма впускного клапана соответствует движению воздуха, врывающемуся в цилиндр, вначале идущему вниз, обмывая дно поршня, а затем в цилиндр, вследствие чего получается полное продувание цилиндра от отработавшего газа.

Для использования отработавшего газа в двигателях современной конструкции, не изменяя их устройства, выпускной клапан соединяется с камерой (фиг. 4), которая имеет выпускной клапан и объем камеры, равный объему отработавших газов при атмосферном давлении. Когда выпускной клапан в двигателе в период выталкивания отработавшего газа откроется, то последний войдет в камеру и продует находящийся там газ через клапан в атмосферу, а сам займет объем камеры, затем в камеру вбрызгивается холодная вода, вследствие чего газ, охладившись, дает разряжение, а так как камера соединена с цилиндром через открытый выпускной клапан, то под давлением атмосферного воздуха, действующего на дно поршня с противоположной стороны цилиндра, произойдет работа двигателя в период выталкивания отработавшего газа. Когда поршень будет подходить к конечной точке, то откроется впускной клапан, а так как в камере останется разряженный газ, то произойдет продувка отработавшего газа в камере горения.

1. Двигатель внутреннего горения, характеризующийся тем, что отработавшие газы через выпускной клапан а выпускаются в снабженную выпускными клапанами в, в камеру, например, кривошипную камеру (фиг. 1), пустотелую станину (фиг. 2) или особый резервуар (фиг. 4), в которую вбрызгивается вода через клапан г.

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 двигателя, отличающееся тем, что цилиндр снабжается добавочным выпускным клапаном в и передняя нерабочая сторона его закрыта крышкой с клапаном е (фиг. 3).