Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02B41/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим при низкой степени сжатия с регенерацией теплоты.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с размещенными в них поршнями, соединенных между собой при помощи перепускной магистрали, и регенератор, установленный в последней. Первый цилиндр снабжен впускным и выпускным газораспределительными органами с образованием холодной полости, а второй снабжен топливной форсункой и свечой зажигания с образованием горячей полости.

В этом двигателе впускной и выпускной клапаны установлены в горячей полости. Выпуск отработавших газов осуществляется через рекуператор, вследствие чего лишь часть теплоты аккумулируется в регенераторе; а остальная часть в рекуператоре, КПД теплообмена в котором ниже, что отрицательно сказывается на эффективности рабочего процесса в целом,

Цель изобретения - повышение удельной мощности.

На фиг. 1 представлена схема двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - положение двигателя при выпуске; на фиг.4 - то же, при сжатии фиг. 1; на фиг. 5 - то же, при перепуске;на фиг. 6 - то же , при расширении; на фиг. 7 - диаграмма идеального термодинамического цикла.

Двигатель содержит по меньшей одну пару цилиндров 1 и 2 с размещенными в них поршнями 3 и 4. Цилиндры 1 и 2 соединены между собой при помощи перепускной магистрали 5 с установленными в ней регенератором 6 и цилиндрическим золотником 7, который кинематически связан с коленчатым валом 8 двигателя при помощи привода 9 и снабжен впускным 10 и перепускным 11 каналами. Кроме того, в перепускной магистрали 5 выполнены впускное 12, выпускное 13 и перепускное 14 окна. Первый цилиндр 1 снабжен впускным и выпускным газораспределительными органами, состоящими соответственно из впускного окна 12, впускного канала 10 и

перепускного окна 14, из выпускного окна 13 и перепускного канала 11, и образуют с поршнем 3 холодную полость 15, а второй 2 снабжен топливной форсункой 16 и свечой

зажигания 17 и образует с поршнем 4 горя- чую полость 18. Двигатель снабжен перепускным газораспределительным органом, состоящим из перепускного окна 14 и перепускного канала 11 с размещенным между

холодной полостью 15 и выпускным газораспределительным органом. Выпускное окно 13 расположено напротив перепускного окна 14 (фиг. 2), а перепускной канал 11 выполнен с возможностью постоянно сообщаться с горячей полостью 18 через регенератор 6 и поочередно - с выпускным 13 и перепускным 14 окнами, Поршни 3 и 4 кинематически соединены с коленчатым валом 8 таким образом, что поршень 4 в своем возвратно-поступательном движении опережает по фазе поршень 3.

На фиг. 3 приведены два кинематически связанных коленчатых вала 8.

Двигатель работает следующим образом.

При движении поршня 3 к нижней мертвой точке (НМТ) и расположении поршня 4 в НМТ происходит совпадение впускного канала 10 с впускным 12 и перепускным 14

окнами и производится впуск свежего заряда воздуха в холодную полость 15. В это же времл и горячей полости 18 при совпадении перепускного канала 11 с выпускным окном 13 начинается процесс выпуска отработавших газов через перепускную магистраль 5 с регенератором 6, в котором аккумулируется теплота неиспользованная в цикле (фиг. 3). В НМТ поршня 3 процесс впуска прекра- ш,ается и впускное 12 и перепускное 14 окна

перекрываются цилиндрическим золотником 7. При движении поршня 3 от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) производится сжатие свежего заряда воздуха в холодной полости 15 (фиг. 4). Процесс сжатия заканчивается в ВМТ поршня 4 и в это время заканчивается процесс выпуска отработавших газов из горячей полости 18. Выпускное окно 14 перекрывается цилиндрическим золотником 7, а перепускной канал 11 совпадает с перепускным окном 14 и при

дальнейшем движении поршня 3 к ВМТ, а поршня 4 qr ВМТ к НМТ осуществляется вытеснение свежего заряда воздуха в горячую полость 18 через перепускную магистраль 5 с регенератором 6, который передает ему теплоту, аккумулированную в предыдущем цикле (фиг. 5). В конце процесса вытеснения в горячую полость 18 впрыскивают топливо через топливную форсунку 16 и производится зажигание топливно-воздуш- нрй смеси при помощи свечи зажигания 17, Процесс вытеснения заканчивается при достижении поршнем ЗВМТ. Расширяющиеся продукты сгорания и воздух, находящийся в перепускной магистрали 5, совершают полезную работу, воздействуя на поршни 4 и 3 соответственно, которые движутся от ВМТ к НМТ (фиг. 6). При достижении поршнем 4 НМТ заканчивается процесс расширения и цикл повторяется.

В цилиндрическом золотнике 7 для выпускного и перепускного газораспределительных органов имеется общий элемент - перепускной канал 11, а в зависимости от фазы угла опережения поршня 4 и количест- ва воздуха в перепускной магистрали 5 в конце процесса вытеснения фаза угла совместных процессов вытеснения и расширения может быть меньше или равной фазе угла процесса выпуска (равной 180°). Поэтому, если фаза угла совместных процессов меньше фазы угла выпуска на угол у, необходимые фазы углов газораспределения устанавливаются следующим образом (фиг. 2).

Угол дуги ft перепускного канала 11 уменьшается на угол р по направлению вращения цилиндрическою золотника 7, а угол дуги у выпускного окна 13 увеличивается на угол (f также по направлению враще- ния цилиндрического золотника 7. При этом

фаза угла выпуска не изменится, а фаза угла совместных процессов уменьшится на угол р.

В двигателе сжатие свежего заряда воздуха производится поршнем 3, а расширяющиеся продукты сгорания и воздух, находящийся в перепускной магистрали 5, воздействуют на оба поршня 4 и 3 соответственно. При этом поршень 4 совершает полный рабочий ход, а поршень 3 - неполный рабочий ход. Следовательно, степень расширения больше, чем степень сжатия, а термодинамический цикл осуществляется со смешанным отводом теплоты. Работа, производимая в цикле, эквивалентна в ST- дмаграмме площади 1-2-3-4-5-6 (фиг. 7). Она больше работы двигателей с равными степенями сжатия и расширения с аналогичным законом подвода теплоты и равным ее количеством на величину, эквивалентную площади 7-5-6-1.

Таким образом, изобретение позволяет повысить удельную мощность двигателя.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с размещенными в них поршнями, соединенных между собой при помощи перепускной магистрали, и регенератор, установленный в последней, причем первый цилиндр снабжен впускным и выпускным газораспределительными органами с образованием холодной полости, а второй снабжен топливной форсункой и свечой зажигания с образованием горячей полости, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности, он снабжен перепускным газораспределительным органом, размещенным между холодной полостью и выпускным газораспределительным органом.

Сущность изобретения: двигатель содержит по меньшей мере одну пару цилиндров 1 и 2 с размещенными в них поршнями 3 и 4. Цилиндры 1 и 2 соединены между собой при помощи перепускной магистрали 5 с установленными в ней регенератором 6 и цилиндрическим золотником 7. Первый цилиндр 1 снабжен впускным и выпускным газораспределительными органами, состоящими соответственно из впускного окна 12, впускного канала 10 и перепускного окна 14 и из выпускного окна 13 и перепускного канала 11, и образует с поршнем 3 холодную полость 1бГа второй 2 снабжен топливной форсункой 16, свечой 17 зажигания, и образует с поршнем 4 горячую полость 18 Двигатель снабжен перепускным газораспределительным органом, состоящим из перепускного окна 14 и перепускного канала 11 и размещенным между холодной полостью 15 и выпускным газораспределительным органом. Выпускное окно 13 расположено напротив перепускного окна 14, а

Физ.З

8 ФигУ

Т