Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК F02B75/12 F02G3/00 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к области ма шиностроения, а более конкретно- к дви- гателям внутреннего сгорания (ДВС), I работающим при низкой степени сжатия с регенерацией тепла.

Известны ДВС с низкой степенью сжатия и регенерацией тепла отработавших газов Lll .

В таком двигателе рабочий процесс осуществляется в одном цилиндре с помощью системы клапанов и рекуперативных теплообменников, что вызывает трудности, связанные с необходимостью регулирования фаз газораспределения в зависимости от нагрузки двигателя, и значительные Гидравлические потери.

Известны также дйнгатели с низкой степенью сжатия, в которых процесс осуществляется путем применения встроеиного в цилиндр матричного регенератора, двух цилиндров и специальных кинематических связей меЖцу поршнями, движущимися в этих цилиндрах . Эти двигатели содержат по меньшей мере одну

пару цилиндров, сообщенньк между собой при помощи перепускной магистрали с регенератором, первый.из которых снабжен топливной форсункой, а второй пршслю- мен к нагнетателю наддува и к магистрали вьшуска отработавших газов через турбину привода нагнетателя. При очень ниасой степени сжатия ( 3),что ненобходимо при высоком давлении наддува, двигатель трудно запустить иэ-за ниэ10кой температуры в конце сжатия.

, Для подъема температуры сжатого заряда до значения, необходимого для организации воспламенения, необходимо дополни15тельно подогревать заряд после процесса сжатия от внешнего источника.

Дополнительный внешний подвод тепла к рабочему телу при этом позволяет также увеличить общее количество тепла,

20 подводимое в цикле, и следовательно, поднять мощность ДВС.

Цель изобретения - повышение мощности двигателя путем увеличения давлеНИЯ наддува, при оцнов{земвином снижении степени сжатия. Это постигается тем, что перепускная магистраль выпрдаеиа с подогреватеяем, размешенным межпу регенератором и первым цилиндром, а магистраль выпуо ка отработавших газов снабжена дополнительной камерой, сгорания. Дополнительная камера сгорания может быть размещена между турбиной и р рым Цилиндром. На фиг. 1 представлена приниипиальная конструктивная схема двигателя; на фиг. 2 - схема,поясняющая принцип действия двигателя; по фазам. Два цилиндра 1 и 2 сообщены между собой при помощи перепускной магистрал 3 в которой paisMeffleBpiereHepatop 4. Пе вый цилиндр 1, с кбрЩНем S ожабжен топливной фйрЬункой в и обрааует горячую полость 7, & вфорой ЦйЛййЗр 2 с / расположенным IB нем Поршнем 8 обра эует холодную пблость 9 и подключен к нагнетателю 1О наддува и к магистрали 11 вьшуска отработавших газов через турбину 12 привода этого нагнетателя. Для подключения к нагнетателю и к магистрали 11 в крышке цилин ра 2 расположены впускной 13 и вь пускной 14 клапаны. В перепускной магистрали между регенератором 4 и первым цилиндром размешен подогреватель 15, а магистраль вьшуска отработавших газов снабжена дополнительной камерой 16 сгорания, которая может быть разме щена либо между регенератором и пер вым циттнДром, какпсжазано на фиг. 1, либо между турбиной и вторым цилиндром как показано на фиг. 2. Поршни 5 и 8 к нематически соединены между собой таким образом, ЧТОТпоршень 8 в своем возвратно-поступательном движении опережает по фазе поршень 5 на (2/3-1/2 Ji. . ,. : Работает предлагаемый двигатель следующим образом (см. фиг, 2). На фиг. 2а показана фаза очистки и наполнения. Поршень 8 движется от.верхней мерт вой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ; на фиг. 2а справа налево) в это же время; поршень 5 движется от . . . Учитывая, что прлости 7 и 9 сообщавотся между собой через, регенератор и подогреватель 15, считают что практи чески давление в полостях 7 и 9 равны.

746126 При открытии выпускйого клапана 14 начинается выпуск отработавших газов из. полости 7 через подогреватель 15, регенератор 4, клапан 14,. магистраль 11, дополнительную камеру 16 и турбину 12 в атмосферу. При этом в результате маой степени расширения продукты сгоания в конце расширения имеют высокую температуру (порядка eOO-VOO C). ПоэтомУ при своем дшгжении часть тепла отработавшие газы отдают регенератору 4, а часть тепла используется в турбине 12. В конце процесса вьшуска отработавших газов из горячей полости 7 открывается впускной клапан 13, и начинается процесс продувки к наполнения холодной полости 9 свежим зарядом воздуха от нагнетателя Ю, При движении поршня 8 от НМТ к ВМТ начинается следующаяфаза работы - фаза сжатия (см. фиг. 26). Поршень 5 пока еще находится в ВМТ, выпускной и впускной клапаны закрыты. Сжатие заряда воздуха происходит до момента начала движения поршня 5 от ВМТ к НМТ, который в своем возвратно-поступательном движении запаздывает (по отношению к поршню 8) по фазе на (2/3-1/2) t поворота коленчатого вала. При этом к моменту начала движения поршня 5 степень сжатия воздуха в цилиндре 1 примерно равна 3-4. С началом движения поршня 5 от ВМТ к НМТ начинается следующая фаза работы - подвод тепла (см. фиг. 2в). При этом поршень 8 продолжая движение к ВМТ, вытесняет (выталкивает) свежий заряд воздуха из холодной полости 9 в горячую полость 7. В процессе перетекания воздух нагревается в регенераторе 4 и затем в подогревателе 15, т.е. в полость 7 поступает горячий воздух. Таким образом, давление и температура воздуха поступившего в полость 7, обеспечивают самовсрпламененне топлива. Нагрев воздуха.в подогревателе 15 осуществляется за счет тепла отработавших газов и тепла, получаемого Б дополнительной камере 16 сгоракйя. После заряд сжатого и нагретого воздуха попадает в горячую полость 7, через форсунку 6 впрыскивают топливо, которое воспламеняется. Воспламенение топливно-воэдушной смеси в горячей полости 7 может осуществляться также и с помощью искровой свечи. После Бспрыскя . и самовсопллмрнения топлива в горячей полости 7 поршень авижётся к НМР, совершая полезную работу за счет расширения рабочего тела (см. фиг. 2г.j При этом поршень 8 пока находится в ВМТ, а клапаны 13 и 14 закрыты. После совершения п1рлезной работы на чинается фаза очистки цилиндра от отработавших газов и рапрлнекие свежим зарядом (см. описание фиг. 2а)и цикл пов торяется. Техническое преимущество предлагаемого двигателя заключается в том, что он позволяет реализовать цикл с шзкрй -Степенью сжатия 3-4 при приемлемо эффективности рабочего процесса. Низкая степень сжатия позволяет достигать значительных средних эффективных давлений (до Ре 60 кг/см) при умеренном максимальном давлении (а.оР 120 кг/см) формула изобретения 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньше мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи перепускной магистрали с регенерагором, первый из которых снабжен топливной форсункой, а второй поцклк чен к нагнетателю наддува и к магистротга выпуска отработавших газов через турбину привода нагнетателя, о т л и ч а кЬ Щи и с я тем, что, с целью повышения мощности путем увеличения да&ленкя наддува при одновременном снижении степени , ifepenycKffilf ма раль вьтолнена с подогревателем, размещенным между регенератором и первым цилиндром, а магистраль выпуска отработавших газов снабжена дополнительной кШёрой сгорания, подключенной к подогревателю. 2. Двигатель по п. Г, о т л и ч а ю щ и и с я TeKf, что дополнительная камера сгорания размещена между турбиной и вторым цилиндром. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США М 3591958, кл. 60-13, опублик, 1971. 2.Патент Франции Ni 2062477, кл. Р 02 В 75/00, рпублгас. 1972 (прототип).

746i26

8 t

l JS

fe

J