Свободнопоршневой двигатель Советский патент 1992 года по МПК F02B71/00 F02C5/08 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, к поршневым, оппо- зитным его вариантам.

Известны ДВС с оппозитным расположением цилиндров, в которых прямолинейное перемещение поршней в неподвижных цилиндрах преобразуется во вращение выходного вала с помощью различных механизмов, в основном кривошипно-ша- тунн ыми механизмами,

Такие двигатели имеют сравнительно большие габариты из-за необходимости . размещения кривошипно-шатунных механизмов. Кроме того, такие двигатели обладают усложненной технологией изготовления поршней и повышенной вибрацией из-за наличия сложных переменных усилий, возникающих в процессе работы в результате взаимодействия поршней и шатунов.

Известен поршневой оппозитный двигатель, содержащий двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого установлен по крайней мере один плавающий поршень,

образующий две оппозитно расположенные камеры сгорания, газовую турбину, соединенную по газу с выхлопом из камер сгорания.

Однако газовая турбина выполнена в отдельном агрегате, что увеличивает габариты всей двигательной установки, усложняет конструкцию и увеличивает гидравлические потери в газоподводящих патрубках большой длины.

Цель изобретения - уменьшение габаритов, упрощение конструкции и уменьшение гидравлических потерь.

Свободнопоршневой двигатель содержит двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого установлен по. крайней мере один плавающий поршень, образующий две оппозитно расположенные камеры сгорания, газовую турбину, соединенную по газу с выхлопом из камер сгорания. Газовая турбина выполнена в виде реактивных сопел, размещенных в стенках цилиндра, причем последний установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

сл

с

XI

Ю

Јь

Ю N5

Меньшие габариты, более простая конструкция и меньшие гидравлические потери предлагаемого двигателя по сравнению с известным обусловлены размещением газовой турбины не в отдельном агрегате, а на боковых стенках цилиндра и за счет того, что цилиндр установлен с возможностью вращения вокруг своей оси. Вращающийся цилиндр выполняет одновременно роль ротора турбины, а патрубки подвода выхлопа к турбине практически исключены из конструкции.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого свободнопоршневого двигателя; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Свободнопоршневой двигатель содержит двигатель внутреннего сгорания, который состоит из установленного на основании 1 вращающегося цилиндра 2. На торцовых стенках 3 и 4 цилиндра 2 выполнены пустотелые полуоси 5 и 6, которыми цилиндр 2 с помощью подшипников 7 и 8 установлен на основании 1. Внутри вращающегося цилиндра 2 установлен свободный поршень 9, вблизи торцовых стенок 10 и 11 установлены уплотнительные кольца 14. На торцовых стенках 3 и 4 цилиндра 2 выполнены окна, соединяющие внутренние полости пустотелых полуосей 5 и 6 с камерами 12 и 13 сгорания. Окна прикрыты впускными клапанами 15 и 16, в центре которых установлены топливные форсунки 17 и 18. По окружности середины стенок цилиндра 2 выполнены отверстия 19с тангенциальным сужающимся выходом наружу (фиг. 2). Отверстия 19 являются радиальной реактивной турбиной и служат для отвода выхлопных газов попеременно из обеих камер 12 и 13 сгорания.

Двигатель работает следующим образом.

Для запуска двигателя через один из впускных клапанов, например 15 подают сжатый воздух в левую камеру 12 сгорания. Воздух, расширяясь в полости камеры 12 сгорания, перемещает поршень 9 в крайнее правое положение, если давление сжимаемого при этом воздуха в полости правой камеры 13 сгорания достигает заданного, то

срабатывает форсунка 18 камеры 13 сгорания и впрыскивает в полость камеры со сжатым воздухом топливо (этот момент показан на фиг. 1). Подача сжатого воздуха в левую камеру 12 сгорания прекращается. Одновременно в правой камере 13 происходит воспламенение и сгорание топлива в сжатом воздухе. Поршень 9 начинает перемещаться влево и перекрывает выхлопные

отверстия 19.

С этого момента часть энергии, образованной в результате сжигания топлива в правой камере 13, расходуется как на перемещение поршня 9 влево, так и на сжатие с

помощью поршня 9, воздуха в левой камере 12. Впускные клапаны 15 и 16 обеих камер 12 и 13 при этом закрыты. Поршень 9 перемещается в крайнее левое положение, сжимая воздух в левой камере, одновременно

открываются выхлопные отверстия 19 и из правой камеры 13 через них происходит выхлоп сжатого газа, часть энергии которого уже использована для сжатия воздуха в левой камере 12: Оставшаяся часть энергии

используется для вращения цилиндра 2 с помощью реактивной радиальной турбины в виде реактивных сопел. При этом выхлопные газы (фиг. 2) ускоряются в сужающихся отверстиях 19 турбины и выбрасываются в

тангенциальном направлении наружу, создавая реактивный момент вращения цилиндра 2. Для привода двигателя или другого потребителя могут служить как любая из полуосей 5 или 6, так и сам цилиндр

2.

Формула изобретения Свободнопоршневой двигатель, содержащий двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого установлен по крайней

мере один плавающий поршень, образующий две оппозитно расположенные камеры сгорания, газовую турбину, соединенную по газу с выхлопом из камер сгорания, отличающийся тем, что, с целью улучшения

массогабаритных показателей, газовая турбина выполнена в виде реактивных сопл, размещенных в стенках цилиндра, причем последний установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

Использование: поршневые двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в цилиндре двигателя внутреннего сгорания установлен по крайней мере один плавающий поршень, образующий две сп- позитно расположенные камеры сгорания, цилиндр снабжен реактивными соплами, размещенными в его стенках и установлен с возможностью вращения вокруг1 своей оси.2 ил.