Патент двс

1883 – Готтлиб Даймлер защищает свой «Газовый двигатель с зажиганием от горячей трубки» патентом DRP № 28022. Также он получает патент DRP № 28243 на систему «Регулирование скорости двигателя с помощью выпускного клапана». Эти два патента составят основу для первого быстроходного двигателя внутреннего сгорания

Готтлиб Даймлер, статья Википедия ЗР

Изобретатели автомобиля, статья ЗР

__TEMPLATE_XX_commentId__

Самая автомобильная газета из
городских,
самая городская из автомобильных.

Специализированный бизнес-журнал
о коммерческом транспорте.
Первый номер вышел в 2007 году.

Журнал для тех,
кто собирается приобрести
автомобиль.

Первый мотоциклетный журнал
России.
«Мото» — для всех, кто ценит свободу

1823 – англичанин Самюэль Браун получил патент на свое изобретение — двигатель внутреннего сгорания для транспортных средств на светильном газе

__TEMPLATE_XX_commentId__

Самая автомобильная газета из
городских,
самая городская из автомобильных.

Специализированный бизнес-журнал
о коммерческом транспорте.
Первый номер вышел в 2007 году.

Журнал для тех,
кто собирается приобрести
автомобиль.

Первый мотоциклетный журнал
России.
«Мото» — для всех, кто ценит свободу

двигатель внутреннего сгорания

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания позволяет отрегулировать оптимальный момент поджига горючей смеси для каждого цилиндра внешней регулировкой, причем для использования различного типа горючего. Эти качества двигатель приобретает благодаря тому, что снабжен выступающим наружу регулируемым упором и выемом в поршне, снабженным вставкой с пружиной. Поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью в свободном положении. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2093691

Предложение относится к устройству поджига в двигателе внутреннего сгорания (далее ДВС) и может быть использовано на любом автотранспорте, где используется ДВС, а также на стационарных установках энергоснабжения.

Известен ДВС, который используется на городском автотранспорте (см. описание а/м «Жигули», выпуск ВАЗа), который содержит цилиндр, его головку, коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка в своем верхнем положении подвергаются в объеме между ними воспламенению от постороннего источника энергопитания путем генерации искры в указанном объеме.

Недостатками описанного ДВС следует считать
сложность осуществления поджига, который использует распределительный механический механизм с бегунком и контактами с отбором энергии высокого качества от энергопитания,
понижение надежности контактной системы из-за непосредственного контакта распределительного механизма,
невозможность учесть набегающую погрешность изготовления деталей, составляющих кинематическую цепочку связи поршня с объемом возгорания.

Известен ДВС, который содержит цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенный с поршнем шатуном, причем поршень и головка цилиндра снабжены элементами в виде выема и упора, которые сопрягаются при относительном перемещении поршня и головки, образуя объем с давлением вспышки горючей смеси вблизи верхнего положения поршня (а.с. N 7523, кл. F 02 B 19/04, 1929).

Недостатками известного решения следует считать
практически неконтролируемое расстояние между поверхностью дна поршня и головкой цилиндра, состоящего из множества деталей со своими допусками и взаимным расположением,
неизбежность радиального зазора, который определяет и сброс давления, и сложность получения необходимого сжатия для получения температуры вспышки — невозможность получения вспышки после поджига в заданном положении угловом коленчатого вала.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно
возможность устранения зависимости от погрешностей изготовления деталей, которые определяют конечный размер в объеме поджига,
устранение зависимости изготовления деталей и радиального зазора между упором и сопрягаемым с ним выемом.

Поставленная цель достигается тем, что выем размещен на поршне, а упор — в головке цилиндра, при этом выем дополнительно снабжен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью с перекрытием его при контакте с упором, а упор выполнен регулируемым, причем средство сообщения с надпоршневой полостью выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки или каналов в поршне.

На фиг. 1 и 2 представлено устройство ДВС по данному предложению. Фиг. 1 и 2 выполнены в виде конструктивных схем и отражают только те элементы, которые касаются технического решения. На фиг. 1 и 2 не отражены системы подачи горючей смеси и вывода отработанных газов, система зажигания. ДВС содержит цилиндр 1 с головкой 2, в которой размещен упор 3 с регулировкой положения упора 3 относительно поверхности головки цилиндра 2, обращенной в сторону поршня 4. Указанная регулировка выполнена в виде винтовой пары 3 и с пружиной, которая удерживает упор 5 в крайнем верхнем положении. Поршень 4 соединен шатуном 5 с коленчатым валом 6. На поршне 4 выполнен выем 7 с вставкой 8, ограничителем ее перемещения 9, пружиной 10 и окнами 11 на боковой поверхности вставки 8.

Действует ДВС следующим образом.

При подаче путем всасывания горючей смеси в рабочий объем поршня заполняется одновременно и полость между вставкой 8 и выемом 7 через окна 11. Далее при движении поршня 4 вверх происходит сжатие смеси в указанном объеме после контакта с упором 3 до сжатия, которое повышает давление до температуры вспышки (цикл Дизеля), создается усилие, которое осуществляет движение поршня 4 вниз (рабочий ход). После открытия окон 11 воспламенение охватывает объем надпоршневой полости, и усилие возрастает.

Регулирование упора 3 позволяет осуществить оптимальный момент воспламенения смеси в объеме под вставкой 8, а пружина 10 всегда будет возвращать вставку 8 в крайнее верхнее положение. Регулировка винтовой парой позволяет установить упор 3 в оптимальном положении взаимодействия с вставкой 8 для различного горючего и особенностей ДВС. Кроме того, осуществляется благоприятная схема силового воздействия при осуществлении рабочего хода: сначала малое воздействие от вспышки в объеме выема 7, а после возгорания в надпоршневой полости возрастание усилий за счет возрастания площади воздействия распределенной нагрузки.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, и именно
отсутствие зависимости от погрешностей изготовления всех деталей, образующих кинематическую связь как в осевом, так и в радиальном направлении, т.к. объем в выеме 7 образуется вставкой 8 и ее посадкой в ней,
имеется возможность регулировки момента вспышки горючей смеси в выеме 7 путем регулировки положения упора 3.

Упор 3 уплотняется либо посадкой, либо внешним элементом, и это не играет роли, т.к. более важна возможность перемещения упора 3 с любой степенью точности за счет винтовой пары 3-а.

Использование предложения позволит повысить КПД ДВС.

Кроме вышеперечисленных достигаемых целей при использовании технического решения оно может быть использовано и в двигателях типа «Дизель».

Действительно, такой двигатель обладает всеми недостатками, которые связаны с погрешностями изготовления. Это обстоятельство вынуждает для получения степени сжатия, обеспечивающей вспышку смеси, пренебречь моментом вспышки и ее погрешностью относительно положения поршня и углового положения шатуна с коленчатым валом. Это приведет к получению рабочего давления раньше, чем поршень дойдет до своей мертвой точки.

Использование технического решения может быть осуществлено снижением степени сжатия в надпоршневой полости и получением необходимой степени сжатия в полости выема в поршне.

Это также повысит КПД и снизит динамические усилия на подвижную систему при впрыске энергоносителя в указанную полость. Т.е. техническое решение является универсальным и может быть использовано в любом двигателе, где используется коленчатый вал с шатуном. Все операции и процессы, которые описаны для ДВС, полностью в этом случае соответствуют и работе Дизеля.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень и коленчатый вал, соединенные шатуном между собой, причем поршень и головка цилиндра снабжены выемом и упором, которые взаимодействуют между собой в положении, близком к верхней мертвой точке, образуя объем предварительного воспламенения. отличающийся тем, что выем выполнен на поршне, в упор размещен на головке цилиндра, при этом выем дополнительно оснащен вставкой с пружиной и ограничителем перемещения вставки, причем поршень и вставка снабжены средством сообщения с надпоршневой полостью в свободном положении, а упор выполнен регулируемым.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство сообщения объема между вставкой и выемом выполнено в виде окон на боковой поверхности вставки, которые перекрываются при перемещении поршня к головке цилиндра при контакте с упором в головке цилиндра.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что сообщение объема в выеме выполнено в виде каналов в поршне, которые перекрываются при движении поршня вверх при его контакте с упором в головке цилиндра.

двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве силового агрегата легковых, грузовых, гоночных автомобилей и другой техники. Изобретение позволяет упростить конструкцию, уменьшить габариты и массу. Двигатель содержит статор, ротор, свечи зажигания, камеру сгорания. Камера сгорания топлива выполнена из двух полукамер: верхней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности статора, и нижней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности ротора. Нижняя полукамера выполнена из двух рабочих зон: малой и большой, соединенных между собой каналом. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2177065

Изобретение относится к технике преобразования жидкого или газообразного топлива в механическую работу и может быть использовано в народном хозяйстве в качестве силового агрегата легковых, грузовых, гоночных автомобилей и другой техники.

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на жидком и газообразном топливе (1,2). Он имеет блок цилиндров, головку блока цилиндров, коленчатый вал, поршень, шатуны, газораспределительный механизм, систему подачи топлива, систему зажигания, систему смазки, систему охлаждения, всасывающий и выхлопной коллекторы. Работает двигатель по двух- или четырехтактной схеме.

В четырехцилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала четыре поршня совершают шестнадцать тактов (циклов), из которых только четыре совершают полезную работу, а двенадцать тактов — подготовительную. Это приводит к увеличению расхода топлива на единицу мощности, неполному сгоранию рабочей смеси, что обуславливает повышение концентрации вредных примесей в выхлопных газах, снижению коэффициента полезного действия (кпд), усложняет конструкцию двигателя, его массу.

Известна конструкция ДВС, выбранная в качестве прототипа (1,2), содержащего корпус (статор) с полостью специальной двухэпитрохоидной формы, треугольный ротор (поршень) с выпуклыми сторонами. Выпуклые стороны ротора снабжены выемками. С ротором (соосно с ним) скреплена цилиндрическая шестерня с внутренним зацеплением, входящая в зацепление с неподвижной шестерней, закрепленной в крышке корпуса, неподвижная шестерня расположена соосно с эксцентриковым валом, на котором установлен ротор. Ось эксцентрикового вала проходит через центр рабочего пространства. При работе двигателя вращается расположенный на эксцентриковом валу ротор. Так как ротор жестко связан с шестерней, которая обкатывается по неподвижной шестерне, то он одновременно вращается на подшипнике вокруг своей оси, совершая таким образом планетарное движение. При движении ротора все три его вершины постоянно касаются эпитрохоидной поверхности корпуса, образуя три, отдельные одна от другой, перемещающиеся серповидные камеры, в которых формируются подготовительные и рабочие циклы (такты).

Смотрите так же:  Уголовный кодекс 1983 года

Двигатель работает по двухтактной схеме, и за один оборот ротора совершается один рабочий цикл, а остальные циклы подготовительные.

Недостатком известной конструкции является ее сложность и особо точное изготовление всех сопрягаемых деталей и узлов. Рабочее пространство статора, выполненное в виде двухэпитрохоидной формы поверхности, и ротора треугольной формы с выпуклыми сторонами и выемками, все это необходимо для создания подготовительных и рабочего циклов.

Сложность конструкции двигателя — наличие подготовительных циклов, трущихся рабочих поверхностей сложной формы, которые не позволяют значительно увеличить мощность двигателя и его кпд, так как для увеличения мощности необходимо увеличить объем рабочей смеси, что влечет за собой увеличение объема камеры сгорания и числа оборотов ротора.

Цель изобретения — упрощение конструкции двигателя, увеличение его мощности, повышение коэффициента полезного действия, увеличение срока службы. Указанная цель достигается за счет того, что камера сгорания топлива выполнена из двух полукамер: верхней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности статора, и нижней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности ротора, при этом нижняя полукамера выполнена из двух рабочих зон: малой и большой, соединенных между собой каналом. При вращении ротора малая зона нижней полукамеры совмещается с верхней полукамерой. В этот момент подается порция топлива, порция сжатого газа и искра. Происходит воспламенение рабочей смеси. Давление возрастает, образовавшиеся горящие газы через канал поступают в большую зону нижней полукамеры, где, догорая, расширяются, создают импульс количества движения, совершается вращение ротора. И так цикл снова повторяется.

Значительное упрощение конструкции двигателя достигается за счет исключения сложной конструкции полостей статора (в виде двухэпитрохоидной формы поверхности) и ротора (в виде треугольной формы с выпуклыми сторонами и выемками).

Предлагаемая конструкция двигателя в своей работе исключает подготовительные циклы и позволяет совершать только рабочий цикл.

В данном варианте двигатель снабжен тремя камерами сгорания топлива, что позволяет за один оборот ротора совершать девять рабочих циклов.

У прототипа за один оборот ротора совершается только один рабочий цикл. Для совершения шести тысяч рабочих циклов в минуту прототипу необходимо произвести шесть тысяч оборотов ротора.

В предлагаемом двигателе шесть тысяч рабочих циклов совершается за шестьсот шестьдесят шесть оборотов ротора в минуту, а за тысячу оборотов ротора в минуту совершается девять тысяч рабочих циклов.

На фиг. 1 изображен общий вид двигателя; на фиг. 2 — разрез по А-А; на фиг. 3 — разрез по А-А, где показано (обозначено) вращение ротора в сторону каналов для выпуска отработанных газов из камеры сгорания топлива (выход газов обозначен стрелками).

Двигатель внутреннего сгорания имеет статор (корпус) 1, по образующей цилиндрической поверхности которого расположены верхние полукамеры (в данном варианте их три). В статоре 1 на валу 3 и подшипниках 4 установлен ротор 5, по образующей цилиндрической поверхности которого расположены нижние полукамеры (в данном варианте их три), выполненные из двух рабочих зон — малой 6 и большой 7, соединенных между собой каналом 8. При вращении ротора 5 малая зона 6 нижней полукамеры, совмещаясь с верхней полукамерой 2, образует камеру сгорания 9. Подача порции топлива в камеру сгорания 9 осуществляется форсункой 10, порция сжатого газа через штуцер 11, воспламенение рабочей смеси осуществляется свечей зажигания 12.

Синхронизация подачи порции топлива, порции сжатого газа и искры осуществляется распределительным диском 13. От продольного перемещения ротор 5 удерживается крышками 14 и 15, отвод отработанных газов из камеры сгорания 9 осуществляется через каналы 16 и патрубки 17. Для отвода тепла в теле ротора 5 выполнены сквозные отверстия 18. Привод компрессора осуществляется через шкив 19 (не обозначен). Для прокручивания рукояткой ротора 5 служит прорезь 20. Для запуска двигателя стартером и крепления муфты сцепления служит диск 21. Крепление корпуса (статора) 1 двигателя к раме осуществляется лапами 22.

Работа двигателя
Стартером или рукояткой раскручиваем ротор. При вращении ротора малая зона его нижней полукамеры совмещается с верхней полукамерой статора. В этот момент с распределительного диска синхронно подается порция топлива, порция сжатого газа и искра. Происходит воспламенение рабочей смеси. Давление возрастает. Образовавшиеся горячие газы через канал поступают в большую зону нижней полу, камеры где, догорая, расширяются, создают импульс количества движения, совершается вращение ротора. И так цикл снова повторяется.

Так как в предлагаемом варианте существуют три камеры сгорания, то за один оборот ротора двигатель совершает девять рабочих циклов. Отработанные газы выбрасываются наружу через каналы, выполненные по образующей поверхности статора. Для отвода тепла в теле ротора выполнены сквозные отверстия.

Источники информации
1. Автомобильные двигатели. Под редакцией М.С. Ховаха. Москва, Машиностроение, 1977 г., с. 5-15; с. 548-553.

2. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. А.В. Николаенко. Москва. Колос, 1984 г., с. 13-60; с. 320- 321.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий статор, ротор, свечи зажигания, камеру сгорания, отличающийся тем, что камера сгорания топлива выполнена из двух полукамер верхней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности статора, и нижней, расположенной по образующей цилиндрической поверхности ротора, при этом нижняя полукамера выполнена из двух рабочих зон малой и большой, соединенных между собой каналом.

двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть осуществлено при производстве и эксплуатации двигателей с системой впрыска топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр двигателя. Рабочий цилиндр с поршнем, форкамера со свечой зажигания и камера сгорания соединены с нагнетателем топливовоздушной смеси в виде компрессорного цилиндра с поршнем. Каналы подачи топлива и воздуха расположены вверху компрессорного цилиндра выше верхней мертвой точки его поршня и снабжены обратными клапанами. Каналы подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания и в форкамеру выполнены в виде трубки, разделенной вдоль ее оси перегородкой, или в виде двух трубок, установленных параллельно друг другу, расположены в полости с охлаждающей жидкостью и снабжены нагревателем. В зоне расположения этих каналов установлен датчик температуры, соединенный с блоком питания нагревателя. Канал подачи топливовоздушной смеси в форкамеру снабжен регулировочным механизмом с приводом, связанным с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя или с устройством для подачи топлива. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму. Проекции осей участков каналов, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра перпендикулярны его оси. Изобретение обеспечивает повышение стабильности работы двигателя и его мощности, уменьшение расхода топлива путем гомогенизации топливовоздушной смеси. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2278985

Изобретение относится к двигателестроению и может быть осуществлено при производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с системой впрыска топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №22290029 от 25.11.2002 г., МКИ F 02 B 33/22). Этот двигатель содержит рабочий цилиндр с рабочим поршнем, кинематически связанным с валом двигателя, и изготовленный в едином блоке с рабочим цилиндром компрессорный цилиндр. В компрессорном цилиндре размещена гильза с впускными окнами, сообщенными с впускным каналом. Компрессорный цилиндр сообщен с рабочим цилиндром соединительным каналом через клапан отсечки, размещенный над гильзой соосно компрессорному цилиндру и выполненный в виде стакана с пружиной и седлом, которое образовано верхним торцом гильзы. Внутри гильзы установлен компрессорный поршень, кинематически связанный с рабочим поршнем. Клапан отсечки обращен дном к компрессорному поршню. Кинематическая связь рабочего и компрессорного поршней осуществлена с помощью механизмов, на штоках которых закреплены рабочий и компрессорный поршни. Компрессорный поршень установлен относительно рабочего поршня с возможностью опережения по фазе на 40. 80° поворота вала двигателя. Объем полости гильзы внутри компрессорного цилиндра составляет 5. 30% рабочего объема рабочего цилиндра. Внутри компрессорного цилиндра, в его средней части, выполнена кольцевая выточка, соединенная с впускным каналом. Окна в гильзе расположены по ее окружности против выточки в компрессорном цилиндре. На впускном канале установлено сообщающееся с ним устройство для подачи жидкого или газообразного топлива. В качестве механизмов, с помощью которых осуществлена кинематическая связь рабочего поршня с валом двигателя и с компрессорным поршнем, применены кривошипно-ползунные или бесшатунные механизмы. Свеча установлена соосно рабочему цилиндру. Соединительный канал расположен в верхней части компрессорного цилиндра. Проекция оси соединительного канала на плоскость продольного сечения рабочего и компрессорного цилиндров расположена под углом 20. 60° по отношению к продольной оси рабочего цилиндра. Вершина этого угла направлена в сторону головки рабочего цилиндра. Проекция оси соединительного канала на плоскость поперечного сечения цилиндров расположена под углом 15. 40° к оси поперечного сечения рабочего цилиндра, пресекающейся с продольной осью компрессорного цилиндра.

Под рабочим поршнем в рабочем цилиндре установлена диафрагма, снабженная в центральной части уплотнением, через которое пропущен шток механизма, с помощью которого осуществлена кинематическая связь рабочего поршня с валом двигателя. Наружный контур поверхности диафрагмы выполнен соответствующим внутреннему контуру поверхности рабочего поршня, а выпускной канал расположен выше диафрагмы. Надпоршневое пространство соединено продувочными каналами с подпоршневым пространством. Устройство для подачи жидкого или газообразного топлива выполнено в виде форсунки.

Такая конструкция двигателя позволяет повысить мощность и устойчивость его работы. Однако при работе этого двигателя топливовоздушная смесь, проходя от компрессорного цилиндра через соединительные каналы в камеру сгорания, охлаждается, что может привести к возникновению в составе топливовоздушной смеси капельной фазы. Это нарушит гомогенность смеси и приведет к обеднению паровой фазы, что уменьшит мощность, ухудшит стабильность работы двигателя и повысит расход топлива.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, защищенный патентом РФ №2230202 от 08.01. 2003 г., МКИ 7 F 02 B 19/10, который принят за прототип. Двигатель содержит цилиндр с поршнем, нагнетатель топливовоздушной смеси и головку цилиндра, в которой расположена сферическая или коническая камера сгорания и цилиндрическая форкамера. Камера сгорания и форкамера соединены с нагнетателем смеси одним или несколькими каналами. Проекции участков осей каналов, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра расположены под углами соответственно 90. 20 и 90. 140° по отношению к оси рабочего цилиндра. Входы каналов расположены тангенциально к поверхностям камер. Каналы камеры сгорания направлены навстречу каналам форкамеры. Это позволяет повысить мощность двигателя и снизить токсичность отработанных газов за счет применения бедной топливовоздушной смеси.

Смотрите так же:  Представления прокурора пример

Однако при работе двигателя по прототипу топливовоздушная смесь, проходя по каналам от нагнетателя до форкамеры и камеры сгорания, также может охлаждаться, что приведет к образованию в составе топливовоздушной смеси жидкой капельной фазы, обедняя смесь топливом сверх допустимого предела. Кроме того, часть топливовоздушной смеси, скользя по стенкам камеры сгорания под действием вертикальной составляющей центробежных сил, может преждевременно выбрасываться в надпоршневое пространство, обедняя остающуюся в камере сгорания смесь. В результате нарушится стабильность работы двигателя, снизится его мощность и повысится расход топлива.

Технический результат изобретения: повышение стабильности работы двигателя и его мощности и уменьшение расхода топлива путем гомогенизации топливовоздушной смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый двигатель содержит рабочий цилиндр с поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра, в которой расположены камера сгорания и снабженная свечой зажигания форкамера. Камера сгорания и форкамера соединены с нагнетателем топливовоздушной смеси, который выполнен в виде компрессорного цилиндра с поршнем и снабжен устройством для подачи топлива и каналами подачи топлива и воздуха. В отличие от прототипа канал подачи топлива и установленное в нем устройство для подачи топлива, а также канал подачи воздуха расположены в верхней части компрессорного цилиндра выше верхней мертвой точки компрессорного поршня. На выходе каналов подачи воздуха и топлива в компрессорный цилиндр установлены обратные клапаны. Каналы подачи топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр выполнены в виде трубки, разделенной вдоль ее оси перегородкой или в виде двух трубок, установленных параллельно друг другу, расположены под крышкой, закрывающей рабочий и компрессорный цилиндры в полости, заполненной охлаждающей жидкостью, и снабжены нагревателем с блоком его питания. В зоне расположения каналов подачи топливовоздушной смеси установлен датчик температуры охлаждающей жидкости, соединенный с блоком питания нагревателя. Камера сгорания имеет цилиндрическую форму. Проекции осей участков каналов, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра перпендикулярны оси рабочего цилиндра.

Канал подачи топливовоздушной смеси в форкамеру снабжен регулировочным механизмом. Привод этого механизма связан с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя или с устройством для подачи топлива.

Такая совокупность признаков двигателя в отличие от прототипа обеспечивает возможность подачи топлива в компрессорный цилиндр в пределах от 0 до 360° хода компрессорного поршня, что расширяет возможности регулирования мощность двигателя. Подготовленная в компрессорном цилиндре и нагретая при сжатии топливовоздушная смесь, проходя по каналу в камеру сгорания и форкамеру рабочего цилиндра, не охлаждается. Это исключает образование жидкой фазы в составе топливовоздушной смеси, что повышает устойчивость работы двигателя. Предлагаемая форма камеры сгорания и расположение каналов, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, предотвращают возможность преждевременного срыва потока топливовоздушной смеси в надпоршневое пространство рабочего цилиндра, что также повышает устойчивость работы двигателя и уменьшает расход топлива.

Наличие регулировочного механизма в канале подачи топливовоздушной смеси в форкамеру и его связь с датчиком числа оборотов или с устройством для подачи топлива позволяет изменять количество смеси, подаваемой в форкамеру в зависимости от количества топлива в топливовоздушной смеси. Это при увеличении мощности двигателя позволит уменьшать количество богатой топливовоздушной смеси в форкамере и предупредит возможность избытка топлива в зоне электродов свечи зажигания. В результате повысится устойчивость работы двигателя при большой его мощности.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемого двигателя, на фиг.2 — разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 — разрез по В-В на фиг.2, а на фиг 4 — разрез по С-С на фиг 1.

Предлагаемый двигатель содержит рабочий цилиндр 1 с рабочим поршнем 2, который через шток 3 кинематически связан с коленчатым валом. В головке 4 рабочего цилиндра 1 расположены камера сгорания 5, имеющая цилиндрическую форму, и форкамера 6, снабженная свечой зажигания 7. Камера сгорания 5 и форкамера 6 соединены с нагнетателем топливовоздушной смеси каналами 9, 10, 22, а также каналами 39 и 38, расположенными в трубке 26, разделенной перегородкой 25, через обратные клапаны 23, установленные в корпусе 24. Каналы 39 и 38 могут быть выполнены также в виде отдельных трубок, установленных параллельно друг другу. Такое выполнение каналов 39 и 38 может оказаться целесообразным при изготовлении двигателя небольшой мощности, когда перегородку 25 трудно выполнить в трубке малого диаметра.

Нагнетатель топливовоздушной смеси выполнен в виде компрессорного цилиндра 17 с поршнем 19 и штоком 32, кинематически связанным со штоком 3 рабочего цилиндра 1. В крышке 33 компрессорного цилиндра 17 установлен клапан отсечки 21 с пружиной 20, прижатой к крышке 33 пластиной 18. Кроме того, в крышке 33 выполнен канал 14 для подачи топлива и один или несколько каналов 15 для подачи воздуха, которые через каналы 13 и 11, выполненные соответственно в корпусе 17 компрессорного цилиндра и в корпусе двигателя 16, соединены с атмосферой. На входе канала 14 установлено устройство 12 для подачи топлива, в качестве которого может быть использована форсунка.

Размещение каналов 14 и 15 в крышке 33 предопределяет выход этих каналов в полость 8 компрессорного цилиндра 17 выше верхней мертвой точки компрессорного поршня 19. На выходах каналов 15 в полость 8 компрессорного цилиндра 17 установлены обратные клапаны 34, которые могут быть, например, лепестковыми и могут крепиться к торцу компрессорного цилиндра 17 винтами 35.

Трубка 26, содержащая каналы 39 и 38 подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания 5 и форкамеру 6, расположена в полости, заполненной охлаждающей жидкостью под крышкой 31, закрывающей рабочий 1 и компрессорный 17 цилиндры и закрепленной на корпусе 16 двигателя. Трубка 26 снабжена нагревателем 27 (например, электрическим), который соединен с блоком 30 его питания проводами 29. В зоне расположения трубки 26 с каналами 39 и 38 установлен датчик 28 температуры охлаждающей жидкости, соединенный с блоком 30 питания нагревателя 27.

Проекции участков осей каналов 9 и 10, входящих соответственно в форкамеру 6 и в камеру сгорания 5, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра 1 расположены перпендикулярно оси рабочего цилиндра 1 (углы а=b=90°).

Канал 38 подачи топливовоздушной смеси в форкамеру 6 снабжен регулировочным механизмом 36. Привод 37 механизма 36 связан с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя или с устройством 12 для подачи топлива.

Размещение канала 14 с устройством 12 для подачи топлива и каналов 15 для подачи воздуха в крышке 33 предопределяет выход этих каналов в полость 8 компрессорного цилиндра 17 в верхней части этой полости выше верхней мертвой точки (ВМТ) компрессорного поршня 19. Это в отличие от прототипа увеличивает время, в течение которого возможна подача топлива в полость 8 компрессорного цилиндра 17. Подача топлива может быть осуществлена в любой фазе движения поршня 19 компрессорного цилиндра 17 от 0 до 360°. Это исключает возможность преждевременного прекращения подачи топлива при открытом устройстве 12 (например, форсунке) вследствие перекрытия канала 14 поршнем 19 при его движении к ВМТ, как это могло происходить в двигателе по прототипу, что ограничивало возможность увеличения мощности двигателя. В предлагаемом двигателе расположение канала 14 выше ВМТ компрессорного поршня 19 позволяет производить впрыск топлива в полость 8 компрессорного цилиндра 17 при любом положении поршня 19. В результате расширяется возможность увеличения мощности двигателя.

Расположение каналов 15 подачи воздуха в крышке 33 компрессорного цилиндра 17 увеличивает наполнение полости 8 компрессорного цилиндра 17 воздухом, поскольку при этом подача воздуха обеспечивается в течение всего времени движения компрессорного поршня от ВМТ к нижней мертвой точке (НМТ). При обратном ходе поршня 19 от НМТ к ВМТ выходы каналов 15 перекрываются клапанами 34, происходит сжатие топливовоздушной смеси. При ходе поршня 19 от ВМТ к НМТ над поршнем 19 создается разрежение, клапаны 34 открываются и через каналы 15, 13 и 11 из атмосферы в полость 8 засасывается чистый воздух в течение времени, соответствующего 180° хода поршня 19. Одновременно с началом подачи воздуха в полость 8 компрессорного цилиндра 17 через канал 14 с помощью устройства 12 начинает впрыскиваться топливо. Это обеспечивает более полное перемешивание топлива с воздухом, которое начинается до начала сжатия топливовоздушной смеси. В результате обеспечивается повышение качества топливовоздушной смеси, которая становится более однородной. Повышается стабильность работы двигателя, снижается непроизводительный расход топлива и увеличивается мощность двигателя вследствие более полного последующего сгорания топливовоздушной смеси в рабочем цилиндре 1 предлагаемого двигателя.

При ходе компрессорного поршня 19 от НМТ к ВМТ топливо воздушная смесь сжимается, вследствие чего она нагревается до 300. 400°. Топливо испаряется, что обеспечивает однофазный газовый состав всей топливовоздушной смеси. Однако в двигателе по прототипу при выходе из компрессорного цилиндра 17 сжатая топливовоздушная смесь, поступая через каналы 39 и 38 в камеру сгорания 5 и форкамеру 6, охлаждается и ее температура снижается. Кроме того, впрыск топливовоздушной смеси в камеру сгорания 5 и в форкамеру 6 должен производиться при давлении в рабочем цилиндре 1, равном или меньшем давления в компрессорном цилиндре 17. В последнем случае в каналах 38, 39, 22, 9, 10, в камере сгорания 5 и в форкамере 6 произойдет расширение топливовоздушной смеси, что также приведет к уменьшению ее температуры. В результате часть топлива в составе топливовоздушной смеси конденсируется, выделившись в виде жидкой капельной фазы. Это резко нарушит стабильность работы двигателя, понизит его мощность и увеличит расход топлива — станут возможными пропуски поджигания топливовоздушной смеси. Этот недостаток в предлагаемой конструкции двигателя устранен тем, что каналы 39 и 38 выполнены в виде трубки 26, разделенной перегородкой 25. Трубка 26 снабжена нагревателем 27 и расположена в полости, заполненной охлаждающей жидкостью под крышкой 31, закрывающей рабочий 1 и компрессорный 17 цилиндры. Топливовоздушная смесь, проходя через каналы 39 и 38, нагревается с помощью нагревателя 27 до температуры, несколько превышающей температуру испарения топлива. Это предупреждает конденсацию топлива в камере сгорания 5 и в форкамере 6. Одновременно с топливовоздушной смесью от нагревателя 27 нагревается окружающая трубку 26 охлаждающая жидкость. Поэтому датчик 28, измеряющий температуру охлаждающей жидкости, установлен в зоне расположения трубки 26 с каналами 39 и 38. Датчик 28 подает команду на блок питания 30 нагревателя 27, который в соответствии с этой командой регулирует мощность, подаваемую на нагреватель 27. В начале работы двигателя, когда охлаждающая жидкость еще не нагрелась от выделяемого двигателем тепла, мощность, отдаваемая блоком питания 30 нагревателю 27, максимальна, затем, по мере нагрева охлаждающей жидкости, мощность уменьшается. В результате в камеру сгорания 5 и в форкамеру 6 в течение всего времени работы двигателя поступает топливовоздушная смесь, температура которой несколько выше температуры испарения топлива. Это исключает возможность конденсации топлива в составе топливовоздушной смеси, что также повысит стабильность работы двигателя, увеличит его мощность и снизит расход топлива. При этом уменьшится токсичность отработанных газов: в их составе не будет частиц несгоревшего топлива.

Смотрите так же:  Заявление о расторжении брака правила подачи

Придание камере сгорания 5 цилиндрической формы позволяет полнее удерживать в пределах ее объема закрученный поток топливовоздушной смеси, поступающий из тангенциально расположенного канала 10. При сферической или конической форме камеры сгорания 6, предусмотренной прототипом, возникает вертикальная составляющая центробежной силы, действующей на тангенциально закрученный поток топливовоздушной смеси. Вертикальная составляющая стремится выбросить часть потока топливовоздушной смеси из камеры сгорания 5 в рабочий цилиндр 1. Это приводит к чрезмерному обеднению топливовоздушной смеси, что вызывает пропуски ее поджигания. Снижается стабильность работы двигателя, уменьшается его мощность, увеличивается расход топлива. Принятая в предлагаемом двигателе цилиндрическая форма камеры сгорания 5 устраняет этот недостаток, поскольку в этом случае вертикальная составляющая центробежной силы практически отсутствует.

Расположение проекций осей участков каналов 9 и 10, входящих соответственно в форкамеру 6 и в камеру сгорания 5, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра 1 перпендикулярно оси рабочего цилиндра 1 также способствует уменьшению возможности срыва потока топливовоздушной смеси из форкамеры 6 и камеры сгорания 5 в рабочий цилиндр 1. При любом другом значении величины углов а и b, отличном от 90°, возникнут искажения формы закрученных потоков топливовоздушной смеси, что приведет к увеличению вертикальных составляющих центробежных сил, повысит вероятность срыва потока топливовоздушной смеси и, следовательно, понизит стабильность работы двигателя и его мощность, увеличит непроизводительный расход топлива. Расположение каналов 9 и 10, при котором а=b=90°, устраняет этот недостаток.

Наличие регулировочного механизма 36 с приводом 37 позволяет изменять величину проходного сечения канала 38 подачи топливовоздушной смеси в форкамеру 6. Связь привода 37 механизма 36с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя или с устройством 12 для подачи топлива позволяет уменьшать или увеличивать проходное сечение канала 38 в зависимости от длительности импульса подачи топлива устройством 12 или от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Это позволит регулировать количество топливовоздушной смеси, подаваемой через канал 38 в форкамеру 6. При необходимости увеличить мощность двигателя увеличивают длительность импульса подачи топлива устройством 12. Топливовоздушная смесь становится богаче. Подача богатой смеси в форкамеру 6 может вызвать избыток топлива в зоне электродов свечи зажигания 7. Это приведет к нарушению стабильности работы двигателя: чрезмерно богатая смесь в ядре вихря может не загораться, на электродах свечи 7 может осаживаться жидкое топливо.

Уменьшение проходного сечения канала 38 с помощью механизма 36 уменьшит количество топливовоздушной смеси в форкамере 6, что обеднит ее в объеме форкамеры. Это исключит возможность пропусков поджигания топливовоздушной смеси и повысит стабильность работы двигателя.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

После начала движения компрессорного поршня 19 от ВМТ через устройство 12 и канал 14 в полость 8 компрессорного цилиндра 17 подают топливо. При движении поршня 19 вниз над ним создастся разряжение, клапаны 34 под действием разности давлений откроются и в полость 8 поступит через каналы 11, 13 и 15 чистый воздух из атмосферы. Внутри полости 8 образуется топливовоздушная смесь, которая в результате движения поршня 19 к НМТ интенсивно перемешивается. После достижения НМТ компрессорный поршень 19 начнет движение вверх к ВМТ, поскольку через штоки 32 и 3 он кинематически связан с рабочим поршнем 2. Начнется сжатие топливовоздушной смеси. При достижении в полости 8 компрессорного цилиндра 17 давления, на которое тарирована пружина 20, клапан отсечки 21 поднимется вверх и откроет вход в каналы 38 и 39. Топливовоздушная смесь, проходя через каналы 38 и 39, расположенные внутри трубки 26, подогревается нагревателем 27. Температура подогрева контролируется датчиком 28, который измеряет температуру охлаждающей двигатель жидкости в зоне расположения трубки 26 и подает команду на блок питания 30, который регулирует мощность, потребляемую нагревателем 27. Это обеспечивает возможность поддержания температуры топливовоздушной смеси несколько большей, чем температура испарения топлива, компенсируя дополнительным нагревом охлаждение топливовоздушной смеси.

Через каналы 38 и 39, лепестковые обратные клапаны 23, каналы 22, 9 и 10 топливовоздушная смесь впрыскивается в форкамеру 6 и в камеру сгорания 5 рабочего цилиндра 1. Каналы 9 и 10 расположены тангенциально внутренней цилиндрической поверхности соответственно форкамеры 6 и камеры сгорания 5. Вследствие этого струя топливовоздушной смеси в форкамере 6 завихряется и пары топлива концентрируются в середине верхней части форкамеры 6, в зоне электродов свечи зажигания 7. Происходит расслоение смеси, смесь в этой зоне становится богатой. Топливовоздушная смесь, поступающая из канала 10 в камеру сгорания 5, завихряясь, создает завесу, препятствующую рассредоточению топливовоздушной смеси, впрыснутой в камеру сгорания 6.

Поскольку каналы 9 и 10 расположены так, что проекции их осей на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра 1 перпендикулярны его оси, а камера сгорания выполнена цилиндрической, возможность срыва потока топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр 1 минимальна.

После подачи напряжения на электрод свечи 7 богатое топливом ядро топливовоздушной смеси в форкамере 6 воспламенится и подожжет относительно бедную смесь в камере сгорания 5. Начнется рабочий ход поршня 2. Топливовоздушная смесь при этом будет сгорать практически полностью. Это позволит стабилизировать работу двигателя, увеличить его мощность, а также сократить расход топлива и уменьшить токсичность выхлопных газов.

При необходимости повысить мощность двигателя увеличится длительность импульса подачи топлива устройством 12. Топливовоздушная смесь в полости 8 компрессорного цилиндра 17 обогатится. Сигнал об увеличении длительности импульса поступит на привод 37 регулировочного механизма 36, который уменьшит проходное сечение канала 38. Это уменьшит количество богатой топливовоздушной смеси, поступающей в форкамеру 6, что повысит стабильность работы двигателя, исключив возможность пропусков поджигания смеси в форкамере 6. При увеличении импульса подачи топлива и обогащении топливовоздушной смеси пропорционально увеличится число оборотов коленчатого вала двигателя. Поэтому с тем же результатом для осуществления обратной связи между длительностью импульса подачи топлива и количеством топливовоздушной смеси, поступающей в форкамеру 6, может быть использован сигнал от датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Все детали предлагаемого двигателя легко изготовить из известных и применяющихся в двигателестроении материалов с помощью известного литейного и металлорежущего оборудования. Трубку 26, содержащую каналы 38 и 39, разделенные перегородкой 25, можно изготовить из стальной, алюминиевой или медной трубы. В качестве нагревателя 27 можно использовать любой известный нагреватель, например, навить на трубку 26 спираль из нихрома, а в качестве блока питания 30 использовать источник электрического тока с реостатом, снабженным электромеханическим приводом, изменяющим в зависимости от сигнала датчика 28 напряжение, подаваемое на спираль нагревателя 27. Датчиком 28 может служить, например, термопара или тарированная на заданную температуру биметаллическая пластина с контактом.

Регулировочный механизм 26 может быть выполнен, например, в виде винта, как это показано на фиг.1, или штока. Входя в канал 38 через отверстие с уплотнителем, выполненное в стенке трубки 26, винт (или шток) будет изменять проходное сечение этого канала, которое будет зависеть от высоты поднятия этого винта или штока приводом 37. Привод 37 регулировочного механизма 36 может быть, например, электромеханическим, поворачивающим винт или электромагнитным, поднимающим шток механизма 36. Такие механизмы и приводы широко известны и применяются в технике.

Таким образом, предлагаемый двигатель обеспечивает технический эффект, заключающийся в повышении стабильности работы, увеличении мощности двигателя и уменьшении расхода топлива, а также снижении токсичности отработанных газов путем гомогенизации топливовоздушной смеси. Двигатель может быть изготовлен с помощью известных в технике средств и материалов. Следовательно, предлагаемый двигатель обладает промышленной применимостью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, кинематически связанным с коленчатым валом, головку цилиндра со снабженной свечой зажигания форкамерой и камерой сгорания, которые через обратные клапаны соединены каналами с нагнетателем топливовоздушной смеси, выполненным в виде компрессорного цилиндра с поршнем и снабженного устройством для подачи топлива и каналами подачи топлива и воздуха, отличающийся тем, что канал подачи топлива и установленное в нем устройство для подачи топлива, а также каналы подачи воздуха расположены в верхней части компрессорного цилиндра выше верхней мертвой точки компрессорного поршня, а на выходе каналов подачи воздуха в компрессорный цилиндр установлены обратные клапаны.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каналы подачи топливовоздушной смеси в рабочий цилиндр выполнены в виде трубки, разделенной вдоль ее оси перегородкой или в виде двух трубок, установленных параллельно друг другу, расположены в полости крышки, закрывающей рабочий и компрессорный цилиндры, заполненной охлаждающей жидкостью, и снабжены нагревателем и блоком его питания, а в зоне расположения каналов подачи топливовоздушной смеси установлен датчик температуры охлаждающей жидкости, который соединен с блоком питания нагревателя.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания имеет цилиндрическую форму, а проекции осей участков каналов, входящих в камеру сгорания и в форкамеру, на плоскость продольного сечения рабочего цилиндра перпендикулярны оси рабочего цилиндра.

4. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что канал подачи топливовоздушной смеси в форкамеру снабжен регулировочным механизмом с приводом, который связан с устройством для подачи топлива или с датчиком числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Обсуждение закрыто.