Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02G5/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигэтелестроению, в частности к системам регенерации теплоты двигателей.

Цель изобретения - повышение эффек- тивных показателей.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя; на фиг.2 - диаграмма фаз газораспределения; на фиг.З - схема двигателя в аксонометрической проекции; на фиг.4 -двигатель, поперечный разрез; на фиг.5 - диаграмма термодинамического цикла двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере четыре цилиндра 1, в каждом из которых размещен поршень 2 двойного действия со штоком 3, разделяющий цилиндр 1 на изменяемые холодную полость 4 под поршнем 2 и горячую полость

5и связанный механизмом преобразования движения с валом 6 двигателя. В каждой горячей полости 5 установлены форсунка 7 подачи топлива и свеча 8 зажигания. Двигатель снабжен рекуператором 9, выполненным с холодным 10 и горячим 11 контурами

и перепускными каналами 12, каждый из которых выполнен сообщающим холодную 4 и горячую 5 полости соседних по порядку работы цилиндров 1, подключен к холодному контуру 10 рекуператора 9 и снабжен органами 13 и 14 перекрытия, установлен- ными на выходе из холодной полости 4 и на входе в горячую полость 5, и охладителем 15. Каждый цилиндр 1 выполнен с впускными каналами 16, снабженными органами 17 перекрытия и подключенными к холодным полостям 4, и выпускными каналами 18, снабженными органами 19 перекрытия и подключенными к горячим полостям 5 и горячему контуру 11 рекуператора 9. Механизм преобразования движения выполнен в виде косой шайбы 20, установленной на валу 6 двигателя, а органы перекрытия каналов каждого цилиндра объединены в газораспределительный механизм, выполненный в виде цилиндрического золотника

21,который кинематически связан с валом

6двигателя при помощи зубчатой передачи

22,причем все цилиндры 1 и их газораспределительные цилиндрические золотники 20 расположены вокруг и параллельно оси ва- ла 6 двигателя, а рекуператор 9 размещен в середине между цилиндрами 1,

Двигатель работает следующим образом.

При расположении поршня 2 в нижней мертвой точке (НМТ) цилиндра 1 открывается орган 17 перекрытия впускного канала 16 и при движения поршня 2 от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) производится процесс

впуска свежего заряда воздуха в холодную полость 4.

При расположении поршня 2 в ВМТ процесс впуска прекращается и орган 17 перекрытия впускного канала 16 закрывается. В это же время в горячей полости 5 происходит процесс выпуска отработавших газов через открытый орган 19 перекрытия выпускного канала 18 в горячий контур 11 рекуператора 9. При движении поршня 2 от ВМТ к НМТ открываются органы 13 и 14 перекрытия перепускного канала 12 и свежий заряд из холодной полости 4 цилиндра 1 вытесняется по перепускному каналу 12 через холодный контур 10 рекуператора 9 в горячую полость 5 соседнего по порядку работы цилиндра 1. В рекуператоре 9 происходит теплообмен между горячим 11 и холодным 10 контурами и нагрев свежего заряда теплотой отработавших газов. При достижении поршнем 2 НМТ процесс перепуска прекращается. В горячую полость 5 соседнего цилиндра 1 с-поступившим свежим зарядом впрыскивают через форсунку 7топливо и осуществляют зажигание топли- вовоздушной смеси при помощи свечи 8.

После сгорания расширившиеся газы совершают полезную работу, перемещая поршень 2 от ВМТ к НМТ, движение которого передается на вал 6 двигателя. При достижении поршнем 2 НМТ цикл замыкается. Аналогичные процессы происходят в каждых разноименных полостях 4 и 5 цилиндров 1.

При запуске двигателя давление во всех полостях одинаковое и равно давлению окружающей среды. Произведенная в первом цикле работа определяется площадью 1-2-3- 4 на PV-диаграмме (фиг.5). Так как во время перепуска свежего заряда из холодной полости в горячую за счет его сжатия давление в них одинаковое и имеет ту же величину в рекуператоре 9, то точка, в которой заканчивается процесс перепуска, выше давления окружающей среды (точка 5). В каждом цикле в холодный контур 10 рекуператора 9 вытесняется вся масса воздуха из холодной полости 4 цилиндра 1, за исключением части воздуха, который остается в перепускном канале 12 между холодной полостью 4 и органом 13 перекрытия перепускного канала, а также во впускном канале 16 между холодной полостью 4 и органом 17 перекрытия впускного канала. При увеличении подачи топлива в горячую полость 5 происходит увеличение уровня давлений в каналах и холодном контуре 10 рекуператора 9. Так как выпуск отработавших газов из горячей полости 5 в горячий контур 11 рекуператора осуществляется полностью, то и заполнение горячей полости 5 происходит только свежим нарядом. Кроме того, только часть объема перепускного канала 12 является вредным объемом, а именно объем, который расположен в перепускном канале 12 между хо/одной полостью 4 и органом 13 перепускного канала.

Таким образом, уменьшение вредных объемов и использование каждого цилиндра 1 в качестве рабочего цилиндра позволяет более эффективно использовать подведенную с топливом теплоту и повысить тем самым эффективные показатели двигателя.

Формула изобретения 1. Двигатель внутреннего сгорания, со- держащий по меньшей мере четыре цилиндра, в каждом из которых размещен поршень двойного действия, разделяющий цилиндр на горячую и холодную полости и связанный механизмом преобразования движения с валом двигателя, установленные в горячей полости форсунку и свечу зажигания, перепускные каналы, каждый из которых выполнен сообщающим холодную и горячую полости соседних по порядку ра- боты цилиндров и снабжен теплообменником и органами перекрытия, впускные каналы с органами перекрытия, сообщенные каждый с холодной полостью, и выпускные каналы с органами перекрытия, сообщенные каждый с горячей полостью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективных показателей, теплообменники всех перепускных каналов выполнены в виде общего рекуператора с горячим и холодным контурами, причем холодный контур подключен к перепускным каналам всех цилиндров, а горячий контур сообщен с выпускными каналами горячих полостей всех цилиндров.

2. Двигатель поп 1,отличающийся тем, что механизм преобразования движения выполнен в виде косой шайбы, установленной на валу двигателя, органы перекрытия всех каналов одного цилиндра объединены в газораспределительный механизм, выполненный в виде цилиндрического золотника, который кинематически связан с валом двигателя, причем цилиндры и их газораспределительные цилидриче- ские золотники расположены вокруг вала двигателя, а рекуператор размещен в середине между цилиндрами.

Изобретение может быть использовано в системах регенерации тепла двигателей. Цель изобретения - повышение эффективных показателей. Двигатель содержит по меньшей мере четыре цилиндра 1, в каждом из которых размещен поршень 2 двойного действия со штоком 3, разделяющий цилиндр 1 на изменяемые холодную полость 4 под поршнем 2 и горячую полость 5 и связанный механизмом преобразования движения с валом 6 двигателя. В каждой горячей полости 5 установлены форсунка 7 подачи топлива и свеча 8 зажигания. Двигатель снабжен рекуператором 9, выполненным с холодным 10 и горячим 11 контурами и перепускными каналами 12, каждый из которых выполнен сообщающим холодную 4 и горячую 5 полости соседних по порядку работы цилиндров 1. подключен к холодному контуру 10 рекуператора 9 и снабжен органами 13 и 14 перекрытия, установленными на выходе из холодной полости и на входе в горячую полость, и охладителем 15. Каждый цилиндр 1 выполнен с впускными каналами 16, снабженными органами 17 перекрытия и подключенными к холодным полостям 4, и выпускными каналами 18, снабженными органами 19 перекрытия и подключенными к горячим полостям 5 и горячему контуру 11 рекуператора 9. Механизм преобразования движения выполнен в виде косой шайбы 20, установленной на валу 6 двигателя, а органы перекрытия каналов каждого цилиндра объединены в газораспределительный механизм, выполненный в виде цилиндрического золотника, который кинематически связан с валом двигателя при помощи зубчатой передачи 22. Использование каждого цилиндра в качестве рабочего цилиндра и нагнетателя свежего заряда, а также теплоты отработавших газов в рекуператоре позволяет повысить эффективные показатели двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. Ё О ю 4 Ю О Os

Фиг I

8/17 пор WH& 2

полость

Ol 5

3 &

t:

К

$

(A--

M

J

/У/1Г nepuwa 2

Фуг& fl-Й

Фмг. 5.