Изобретение относится к двигателям внутреннего горения с двумя встречно движущимися поршнями в одном цилиндре и с прямоточной продувкой, причем один из поршней имеет форму двух сложенных основаниями стаканов с окнами в боковых стенках над днищем и служит направляющим цилиндром для другого поршня.
В предлагаемом двигателе сдвоенный поршень, имеющий в нижней части верхней юбки выхлопные окна, снабжен в верхней части той же юбки продувочными окнами, которые в надлежащие моменты сообщаются с соответствующими окнами в стенке втулки общего цилиндра, чем осуществляется двухтактный цикл.
На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез двигателя внутреннего горения с двумя встречно движущимися поршнями в одном цилиндре и с прямоточной продувкой; фиг. 2 - вертикальный разрез насоса-форсунки; фиг. 3 - вид ее сбоку.
Двигатель внутреннего горения состоит из общего блока, в который запрессовываются втулки 2 рабочих цилиндров.
В каждом цилиндре размещены два противоположно-движущихся поршня, из которых нижний 3 имеет форму двух сложенных основаниями стаканов и служит направляющим цилиндром для верхнего поршня 4.
В верхней юбке поршня 3 расположены в нижней части ее выхлопные окна 7, а в верхней части - продувочные окна 6.
Камера 12 горения двигателя размещена во внутренней полости нижнего поршня. Двигатель имеет два коленчатых вала: главный нижний 13 и верхний 14, причем суммарный крутящий момент принимается на нижний вал 13, который соединяется с движителем через трансмиссионный вал или с машиной - орудием. Коленчатые валы соединяются при помощи промежуточной зубчатой передачи, не показанной на чертеже.
Для жесткости крепления блока и рамовых подшипников верхнего и нижнего коленчатого валов в данном двигателе применена система анкерных стяжных связей 15 по две штуки на каждую рамовую шейку, в верхней части двигателя установлен для защиты движения верхнего вала защитный кожух 16, и нижняя часть блока закрыта герметически кожухом, от которого выведена кверху трубка, не указанная на чертеже, для вентиляции его. Верхний поршень 4 соединен с валом 14 при помощи нормальной конструкции шатуна 17, а нижний поршень 3 соединен с главным валом 13 шатуном 18 усиленной конструкцией. Крепление двигателя к установке производится при помощи опорных лап 19.
Примененный процесс продувки цилиндра двигателя можно разбить на четыре основных периода. При первом периоде, вначале, выхлопные окна 7, размещенные в нижнем поршне 3, сообщаются с выхлопными окнами 10 во втулке 2 цилиндра двигателя, которые в свою очередь соединены с коллектором 11 выхлопных газов; истечение продуктов горения из цилиндра в выхлопной коллектор 11 происходит с критической скоростью, равной скорости звуковой волны.
Давление в цилиндрах двигателя в момент начала процесса выхлопа равно в среднем, примерно, 4-4,5 атм. При давлении в цилиндре, близком к давлению продувочного воздуха в ресивере, т.е. несколько превышающем последнее, наступает второй период продувки, продувочные окна 6 в поршне 3 сообщаются через продувочные окна 9 во втулке 2 цилиндра с ресивером 5 продувочного воздуха и после открытия продувочных окон продолжается процесс чистого выхлопа до момента полного открытия выхлопных окон. В этот период время - сечение продувочных окон достигает своего максимума и затем постепенно уменьшается до минимума и превращается в нуль.
Давление продувочного воздуха в ресивере 5 остается постоянным за весь процесс и равным, примерно, 1,25 атм.
Третий период продувки начинается с момента „свободного" выхода продуктов горения, в выхлопном коллектор 11 через окна 7 и 10 при закрытых поршнем 4 продувочных окнах 6; затем время - сечение продувочных окон постепенно увеличивается, в то время, как время - сечение выхлопных окон уменьшается. г
Время - сечение продувочных окон достигает своего максимума значительно выше, чем во втором периоде продувки, затем начинает уменьшаться. Наконец, наступает момент закрытия выхлопных окон при достаточном открытии продувочных окон.
Последний четвертый период процесса заключается в надувке заряда при закрытых выхлопных окнах. Начало наддувка происходит при повороте кривошипа нижнего поршня на 57° по ходу вращения от нижней мертвой точки.
Наддув продолжается на протяжении 13,5°, т.е. почти на 10% хода поршня.
В конструкции двигателя применен своеобразной формы кольцевой двусторонний ресивер 5 продувочного воздуха, размещенный в верхней части рубашки блока цилиндров. В нижней части очертания ресивера соответствуют направлению наклона продувочных окон 6 во втулке цилиндра. Указанное обстоятельство должно улучшить прямоточность продувки и получение вихревого потока продувочного воздуха в цилиндре.
Продувочный воздух подается центробежным одноступенчатым турбокомпрессором с постоянным включением. Турбокомпрессор получает привод от верхнего коленчатого вала и расположен в задней части двигателя.
Указанный тип продувки должен улучшить очистку цилиндра от продуктов горения При минимальной затрате работы на турбокомпрессор.
Топливо из расходного бака поступает самотеком к корпусу 20 автомата насоса-форсунки, установленному на каждом цилиндре. Топливный автомат не имеет никаких механических устройств для привода, т.е. для отмеривания порции топлива, ее сжатия и подачи в цилиндр, все эти операции осуществляются газом данного цилиндра; газ при помощи перекрыш части нижнего поршня в необходимые моменты подводится к топливному автомату и отводится от него, приводя его в действие. Никаких специальных газовых клапанов для управления топливным автоматом данная конструкция не имеет.
Конструкция топливной системы у данного двигателя дает возможность отказаться от сложной системы управления топливных насосов, устанавливаемых на быстроходных двигателях, как-то: деталей привода кулачкового валика насоса, самого валика, кулачных шайб других деталей, а следовательно избавиться от расстройства действия этих деталей и их износов и т.д.
В корпусе 20 топливного автомата размещен топливный насос 22 типа „Бош" с газовым приводом и форсунка 21 для подачи топлива в цилиндр. Топливо из расходного бака поступает к автомату по трубке 23 и попадает в камеру под плунжер 25 насоса через отверстие 24 при левом крайнем положении плунжера 25. Плунжер 25 насоса имеет на конце косые вырезы по типу насосов „Бош". Плунжер 25 приводится в действие во время хода нагнетания газовым поршнем 28; газ под поршень 28 поступает из полости рабочего цилиндра в момент, близкий к концу сжатия, через выхлопное окно 7 поршня 3, через отверстие 26 во втулке 2 цилиндра по каналу 27 в корпусе автомата. Для возможности устранения стуков при нагнетательном ходе плунжера насоса предусмотрено устройство воздушного буфера в крайнем положении плунжера при помощи отверстия 29. Отмеренная порция топлива под давлением поступает через нагнетательный клапан 30 по трубопроводу 31, который имеет минимальную длину, к форсунке 21.
Регулировка количества подачи топлива в цилиндре, т.е. регулировка мощности двигателя производится при помощи рычага 32, установленного на каждом автомате и связанного с ручным управлением регулирования и предельным регулятором числа оборотов. При помощи поворота рычага 32, связанного жестко с валиком 33, получает поворот зубчатка 34, которая находится в сцеплении с зубчаткой 35, представляющей одно целое с плунжером 25 насоса; в зависимости от положения косого выреза на конце плунжера 25 поступает большее или меньшее количество топлива в форсунку и регулируется мощность двигателя.
Возвращение плунжера 25 насоса после хода нагнетания в свое первоначальное состояние, т.е. засасывание новой порции топлива под плунжер, происходит за счет пружины 36 в тот момент, когда продувочное окно 6 поршня 3 сообщит канал 37 с полостью рабочего цилиндра в конце выхлопа газа из цилиндра.
Из нагнетательного трубопровода 31 топливо поступает в корпус форсунки по двум каналам 38 под дифференциальную иглу 39, откуда через сопло форсунки впрыскивается в рабочий цилиндр. Нагрузка иглы производится при помощи пружины 40, натяжение которой изменяется при помощи гайки 41. Ограничение подъема иглы производится установленной в форсунке промежуточной шайбой 42.
Конструкция автомата насоса-форсунки с газовым управлением обладает саморегулировкой момента впрыскивания топлива в цилиндр в зависимости от скорости поршня, т.е. от числа оборотов двигателя, так как впуск газа в полость цилиндра газового поршня автомата производится поршнем двигателя.
Двигатель внутреннего горения с двумя встречно движущимися поршнями в одном цилиндре и с прямоточной продувкой, один из каковых поршней имеет форму двух сложенных основаниями стаканов с окнами в боковых стенках над днищем и служит направляющим цилиндром для другого поршня, отличающийся тем, что для осуществления двухтактного цикла сдвоенный поршень 3 снабжен, кроме выхлопных окон 7 в нижней части верхней юбки, еще продувочными окнами 6 в верхней части той же юбки, сообщающимися в надлежащие моменты времени с соответствующими окнами в стенке втулки 2 цилиндра 1.
