Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02M25/03 

113

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение эффективности нутем улучшения использования теплоты в рабочем цикле.

На фиг. изображена схема предлагаемого двигателя; на фиг. 2 - камера сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит компрессорный 1 и рабочий 2 цилиндры, в которых установлены поршни 3 и 4 , разделяющие каждый из цилиндров на надпоршневые 5 и 6 и под- поршневые 7 и 8 полости. Надпоршневые полости 5 и 6 сообщены между собой через камеру 9 сгорания, снабженную управляемыми клапанами 10 и 11, а подпоршневые полости 7 и 8 связаны через камеру 12 сгорания, снабженную управляемыми клапанами 13 и 14. Камеры 9 и 12 сгорания снабжены форсунками 15 и 16 для впрыска топлива и форсунками 17 и 18 для впрыска во- Ды.

Рабочий цилиндр 2 снабжен выпускными клапанами 19 и 20, подключенными к выпускной магистрали 21. В последней установлен теплообменник 22 и датчик 23 температуры отработавших газов. Форсунки 17 и 18 для впрыска воды подключены к водяному насосу 24 через теплообменник 22, а датчик 23 через исполнительный механизм 25 связан с насосом 24. Воздуховпускная труба 26 также размещена в выпускной магистрали 21 и сообщена при помошд впускных клапанов 27 и 28 с надпорш- невой 5 и подпоршневой 7 полостями компрессорного цилиндра 1. Выпускные клапаны 19 и 20 управляются кулачковыми валами 29 и 30, которые связаны с приводным валом 31. Последний снабжен центробежной муфтой 32 и кинематически связан с коленчатьм валом 33 Поршни 3 и 4 компрессорного 1 и рабочего 2 цилиндров посредством штоков 3 и 35 через шатуны (не показаны) связаны с коленчатым валом 33. Цилиндры 1 и 2 и камеры 9 и 12 сгорания теплоизолированы.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

При движении поршня 3 компрессорного цилиндра 1 к верхней мертвой точке клапан 28 открыт и в подпоршневой полости 7 компрессорного цилиндра 1 производится всасывание воздуха

72

В это время в надпоршневой полости 5 этого цилиндра поршень 3 сжимает воздух. При достижении давления сжатия 0,6-0,7 МПа открывается управляемый

клапан 11 и сжатьш воздух поступает в камеру 9 сгорания. При дальнейшем движении к верхней мертвой точке поршень 3 сжимает воздух в камере 9 сгорания до степени 16-17. Закрывается

управляемый клапан 11 и производят впрыск топлива через форсунку 16, которое воспламеняется и сгорает.После окончания сгорания (при движении поршня 3 к нижней мертвой точке) через форсунку 18 впрыскивают нагретую до высокой температуры воду. Вода смешивается с продуктами сгорания и испаряется, образуя парогазовую смесь. К этому моменту поршень 4 рабочего цилиндра 2 подходит к верхней мертвой точке, открывается управляемый клапан 10 и парогазовая смесь из камеры 9 сгорания поступает в надпоршневую полость 6 рабочего циЛИНДр а 2.

При движении поршня 4 к нижней мертвой точке в надпоршневой полости 6 осуществляется преобразование энергии расширяющейся парогазовой

смеси во вращательную энергию вала 33. Б этот период в подпоршневой полости 8 производится принудительное выталкивание поршнем 4 отработавших газов через открытые выпускные клапаны 20 в вьшускную магистраль 21.

Аналогичным образом протекает рабочий цикл в подпоршневых полостях 7 и 8 компрессорного 1 и рабочего 2 цилиндров .

Для поддержания оптимальных параметров парогазовой смеси в камерах 9 и 12 сгорания служит датчик 23. При повышении температуры отработавших газов вещество, заполняющее этот датчик, расширяется .В результате этого расширения воздействие передается на исполнительный механизм 25, который воздействует на насос 24 и увеличивает подачу воды. При уменьшении цикловой подачи топлива через форсунки 15 и 16 температура отработавших газов уменьшается, подача воды в результате срабатывания датчика 23 также уменьшается .

При вытеснении продуктов сгорания из надпоршневой и подпоршневой полостей 6 и 8 рабочего цилиндра 2 закрытие выпускных клапанов 19 и 20 осуществляется до подхода поршня 2 в

313

крайние положения, чем обеспечивается неполное вытеснение продуктов сгорания и их использование для аккумулирования сил инерции шатунно-поршне- вой группы. Центробежная муфта 32, установленная в приводном валу 31, изменяет фазу закрытия выпускных клапанов 19 и 20 таким образом, что с увеличением частоты вращения вала 33

141374

и соответственно с возрастанием сил инерции, количество отработавших газов, остающихся в рабочем цилиндре 2, увеличивается, В выпускной магистра5 ли 21 в теплообменнике 22 производится нагрев впрыскиваемой в камеры 9 и 12 сгоранияводы, а также подогрев поступающего через воздуховпускную трубу 26воздуха в компрессорный цилиндр 1 .

Фаг.;

29 т Ю183 11

I I III I

2В 35

JJ