Спосіб дії двигуна внутрішнього згоряння і двигун для його здійснення

Номер патенту: 21379

Опубліковано: 02.12.1997

Автор: Смаглій Василь Іванович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ действия двигателя внутреннего сгорания, содержащего в корпусе головки цилинд­ра две камеры сгорания, выполненные с возмож­ностью поочередного сообщения-разобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, в котором идущие друг за другом опера­ции расширения и выхлопа сгоревших газов, вса­сывания и сжатия рабочей смеси или чистого воздуха во взятой камере сгорания происходят при очередном сообщении последней с рабочей поло­стью цилиндра, а последующая операция горения топлива во взятой камере сгорания всегда происхо­дит при разобщении этой камеры с рабочей поло­стью цилиндра, отличающийся тем, что в проме­жутках времени между чередующимися сообще­ниями одной камеры с рабочей полостью цилиндра и разобщениями другой камеры с рабочей поло­стью цилиндра, полости обеих камер сообщаются друг с другом.

2. Способ действия двигателя внутреннего сгора­ния по п. 1, отличающийся тем, что операция по разобщению от рабочей полости цилиндра камеры сгорания со свежим зарядом рабочей смеси или чистого воздуха осуществляется после операции по сообщению с рабочей полостью цилиндра камеры сгорания со сгоревшими газами.

3. Двигатель, содержащий в корпусе две камеры сгорания, выполненные с возможностью поочеред­ного сообщения-разобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, а так­же кинематически связанный с поршнем двигателя подвижный элемент для осуществления указанно­го сообщения-разобщения этих камер с рабочей полостью цилиндра, отличающийся тем, что каж­дая камера сгорания выполнена в виде отдельной полости в подвижном элементе с двумя диамет­рально противоположными входными отверстия­ми каждая, причем, кратчайшее расстояние между смежными кромками смежных отверстий камер, взятое по направлению смещения подвижного эле­мента, меньше геометрических размеров бокового отверстия в гильзе корпуса, в которой размещен подвижный элемент, и которым она сообщаете” с рабочей полостью цилиндра, взятых по направле­нию смещения подвижного элемента, а диамет­рально противоположно этому отверстию в гильзе выполнено углубление, равное геометрическими формами и размерами своего периметра с перимет­ром бокового отверстия.

4. Двигатель по п. З, отличающийся тем, что боко­вое отверстие расположено у вершины сужаюшейся поверхности корпуса, обращенной своей широкой частью от подвижного элемента.

Текст

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Известен способ действия поршневого двигателя внутреннего сгорания, состоящего из двух отдельных камер сгорания, выполненных с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, в котором всасывание и сжатие рабочей смеси или чистого воздуха производится одновременно в обеих камерах сгорания, а воспламенение и расширение сгоревших газов происходит попеременно в каждой камере отдельно, при другой камере, отделенной на этот период от рабочего пространства цилиндра соответствующим клапаном (А.с. СССР №39474, кл. F02B19/02, от 31.11.34). Благодаря этому достигается степень расширения сгоревших газов больше чем степень сжатия, что повышает КПД двига теля. Однако в этого способа действия двигателя внутреннего сгорания имеются и существенные недостатки. При одних и те х же оборотах двигателя с таким способом действия его мощность будет примерно в 1,5 раза ниже чем в обычном двигателе с одной камерой сгорания, постоянно сообщенной с рабочей полостью цилиндра. Это объясняется тем, что полный рабочий цикл двигателя с таким способом действия совершается за шесть тактов, т.е. за шесть ходов поршня, тогда как обычного аналогичного двигателя с одной камерой сгорания, постоянно сообщенной с рабочей полостью цилиндра, и работающего по способу действия четырехтактного двигателя рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т.е. за четыре такта. Все это снижает мощностные и удельные показатели двигателей, работающих по этому способу действия. Кроме того, время горения топлива в камерах сгорания двигателя такого способа действия остается таким же как и в обычном способе действия двигателя с одной камерой сгорания, постоянной сообщенной с рабочей полостью цилиндра. Поэтому у двига телей, работающих как первым, так и вторым способом действия, имеет место неполное сгорание топлива, что снижает их КПД. Известен двигатель, осуществляющий указанный способ действия двигателя внутреннего сгорания, содержащий две отдельные камеры сгорания, выполненные с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя (А.с. СССР №39474, кл. F02B19/06, от 31.11.34). При этом всасывающий и выхлопной клапаны имеются отдельно на каждой камере сгорания, а сообщение-разобщение каждой из них с рабочей полостью цилиндра достигается благодаря установленным между каждой из этих камер и рабочей полостью цилиндра поворотным кранам. Недостатками этого двигателя являются сложность конструкция и низкая надежность в работе. Сложность конструкции заключается в наличии в нем удвоенного количества клапанов, т.е. по два на каждую камеру сгорания. Кроме того, поворотные пробки кранов подвержены в этом двигателе боковому воздействию сил перепада давления газов в камерах сгорания и полости цилиндра, что приводит к быстрому их износу, уменьшает надежность работы двигателя и усложняет механизм управления работой указанных кранов. Известен способ действия двигателя внутреннего сгорания с двумя отдельными камерами сгорания, выполненными с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего на обе камеры цилиндра двигателя, который лишен части из отмеченных выше недостатков из вестного способа действия двигателя (А.с. СССР №45463, кл. F02B19/06, от 31.12.35). При действии двигателя по этому способу все его операции совершаются поочередно в каждой камере сгорания согласовано с чередующимися сообщениями-разобщениями камер с рабочей полостью цилиндра. Причем идущие друг за другом операции расширения и выхлопа сгоревших газов, всасывания и сжатия чистого воздух или рабочей смеси во взятой камере сгорания происходят при сообщении последней с рабочей полостью цилиндра двигателя, а последующая операция горения топлива во взятой камере сгорания всегда происходит при разобщении этой камеры с рабочей полостью цилиндра, и одновременном сообщении с рабочей полостью цилиндра второй камеры сгорания, и наоборот. Благодаря этому способу достигается высокая степень сгорания топлива, поскольку отведенное для этого время увеличивается в пять раз в сравнении с обычным двигателем, камера сгорания которого постоянно сообщена с рабочей полостью цилиндра, при условии их работы с одинаковым числом оборотов. Причем 80% этого времени горение топлива происходит при постоянном объеме, что дополнительно повышает КПД процесса, Все это повышает удельные энергетические показатели двигателей, работающие по этому способу, снижает расход топлива и т.д. Однако в этого способа действия имеются и существенные недостатки. Работающие по этому способу двигатели недостаточно универсальны в части возможности применения для них различных топлив. Действительно, при заданной системе смесеобразования, системе зажигания смеси и т.д. работающие этим способом действия двигатели могут работать практически лишь на одном виде топлива и имеют низкий КПД, а также низкую надежность протекания рабочего процесса при работе на тяжелых видах топлива, например, мазут, очищенная нефть и т.д. Последнее объясняется тем, что при допустимой по нагрузкам на кривошипно-шатунный механизм двигателя степени сжатия воздуха в камере сгорания нельзя добиться полного сгорания тяжелых топлив в двигателе, а условия по самовоспламенению таких топлив в этом случае будут недостаточные для надежного протекания процесса самовоспламенения и сгорания таких топлив. Возможность повысить степень сжатия ограничивается в этом случае большими ударными нагрузками на кривошипно-шатунном механизме двигателя. Известен двигатель, действующий вышеописанным способом действия, в котором имеются две отдельные камеры сгорания, выполненные в корпусе головки цилиндра с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя (А.с. СССР №45463, кл. F02B19/06, от 31.12.35). В корпусе головки цилиндра этого двигателя расположены подвижные элементы, которые кинематически связаны с коленчатым валом а, следовательно, и с поршнем двигателя. Они предназначены для осуществления указанного сообщенияразобщения камер сгорания с рабочей полостью цилиндра при их перемещении в корпусе с помощью указанной связи. Причем, камеры сгорания выполнены в виде цилиндрических каналов с одним заглушенным торцом. Через открытые торцы этих каналов в них вставлены указанные подвижные элементы, каждый из которых выполнен в виде плунжера, перемещающегося с помощью кулачкового вала, кинематически связанного с валом двигателя. Сами камеры сгорания размещены в полостях, образованных между глухими торцами цилиндрических каналов и передними стенками соответствующи х плунжеров. Сообщениеразобщение этих камер с рабочей полостью цилиндра осуществляется через боковое отверстие в стенке каждого из указанных каналов, размещенное на промежутке перемещения передней торцевой стенки своего плунжера. Недостатки этого двигателя заключаются в том, что при надежном перекрытии указанных отверстий соответствующими плунжерами происходит вначале дополнительное сжатие рабочей смеси или чистого воздуха в соответствующей камере сгорания, а после сгорания топлива непроизводительное расширение газов в эти х камерах. Это ведет к нарушению нормальной работы двигателя и снижает его КПД. Воздействие сил давления газов на передние торцевые стенки плунжеров ведет к повышенному износу кулачкового вала и его привода, что усложняет конструкцию двигателя и снижает надежность его работы. Кроме того, этот двигатель по вышеотмеченным причинам недостаточно универсален в части применяемых для его работы видов топлив и имеет низкий КПД при работе на тяжелых видах такого топлива. Задачей данного изобретения в части способа является такое усовершенствование способа действия двигателя внутреннего сгорания, содержащего в корпусе головки цилиндра две камеры сгорания, выполненные с возможностью поочередного сообщения-разобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, в котором идущие др уг за другом операции расширения и выхлопа сгоревших газов, всасывания и сжатия рабочей смеси или чистого воздуха во взятой камере сгорания происходят при очередном сообщении последней с рабочей полостью цилиндра, а последующая операция горения топлива во взятой камере сгорания всегда происходит при разобщении этой камеры с рабочей полостью цилиндра, при котором, за счет введения новых операций, а именно, по дополнительному сжатию рабочей смеси или чистого воздуха в камере со свежим зарядом чистого воздуха или рабочей смеси и операции по понижению давления в камере со сгоревшими газами, а также новой организации проведения операций и изменения физической природы силы, совершающей указанное дополнительное сжатие, добиться высокой степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания без перегрузки его кривошипно-шатунного механизма и без детонации рабочей смеси, а с этими высокой степени сгорания в нем всех известных для таких двигателей видов топлив и, следовательно, добиться повышения его универсальности в части применяемых видов топлив, а также повышения КПД особенно при работе на тяжелых вида х топлива. Задачей данного изобретения в части двигателя является такое усовершенствование двигателя внутреннего сгорания, содержащего две камеры сгорания, выполненные в корпусе с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, при котором, за счет изменения места расположения камер сгорания, конструкции подвижного элемента для сообщенияразобщения этих камер с рабочей полостью цилиндра и конструкции корпуса, а также изменения геометрических соотношений между частями конструкции подвижного элемента и корпуса, обеспечивалось бы полное уравновешивание сил давления газов на подвижный элемент, уменьшалось прямое воздействие температуры и давления сгоревших газов на уплотняющие поверхности подвижного элемента и корпуса при обеспечении неразрывности этих поверхностей на всем протяжении их взаимного контактирования при смещениях подвижного элемента, наряду с возможностью осуществления операции по дополнительному сжатию рабочей смеси или чистого воздуха в камере со свежим зарядом и понижения давления в камере со сгоревшими газами без перегрузки кривошипно-шатунного механизма, и, вследствие этого, добиться упрощения конструкции двигателя и повышения его надежности, а также универсальности в части применяемых для его работы видов топлив и повышения КПД особенно при его работе на тяжелых видах таких топлив. В части способа поставленная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем в корпусе головки цилиндра две камеры сгорания, выполненные с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, в котором идущие друг за другом операции расширения и выхлопа сгоревших газов, всасывания и сжатия рабочей смеси или чистого воздуха во взятой камере сгорания происходят при очередном сообщении последней с рабочей полостью цилиндра, а последующая операция горения топлива во взятой камере сгорания всегда происходит при разобщении этой камеры с рабочей полостью цилиндра, согласно изобретению, в промежутках времени между чередующимися сообщениями одной камеры с рабочей полостью цилиндра и разобщениями другой камерами с рабочей полостью цилиндра полости обеих камер сообщаются друг с др угом. Причем, согласно изобретению, операция по разобщению от рабочей полости цилиндра камеры сгорания со свежим зарядом рабочей смеси или чистого воздуха осуществляется после операции по сообщению с рабочей полостью цилиндра камеры сгорания со сгоревшими газами. В части двигателя поставленная задача решается тем, что в двигателе, содержащем в корпусе две камеры сгорания, выполненные с возможностью поочередного сообщенияразобщения с рабочей полостью общего для этих камер цилиндра двигателя, а также кинематически связанный с поршнем двигателя подвижный элемент для осуществления указанного сообщения-разобщения этих камер с рабочей полостью цилиндра, согласно изобретению, каждая камера сгорания выполнена в виде отдельной полости в подвижном элементе с двумя диаметрально противоположными входными отверстиями каждая, причем, кратчайшее расстояние между смежными кромками смежных отверстий камер, взятое по направлению смещения подвижного элемента, меньше геометрических размеров бокового отверстия в гильзе корпуса, в которой размещен подвижный элемент, которым она сообщается с рабочей полостью цилиндра, взятых по направлению смещения подвижного элемента, а диаметрально противоположно этому отверстию в гильзе выполнено углубление, равное геометрическими формами и размерами своего периметра с периметром бокового отверстия. Согласно изобретению, боковое отверстие расположено у вершины сужающейся поверхности корпуса, обращенной своей широкой частью от подвижного элемента. Благодаря указанным чередующимся сообщениям камер сгорания между собой высокое давление и температура сгоревших газов в соответствующей камере сгорания значительно понижаются и используются для увеличения степени сжатия и температуры свежего заряда рабочей смеси или чистого воздуха во второй камере сгорания. Это обеспечивает гарантированное самовоспламенение и полное выгорание всех включая и тяжелые видов топлив в камерах сгорания двигателей, работающих этим способом, без существенного увеличения нагрузок на их кривошипно-шатунном механизме. Сообщение этих камер через рабочую полость цилиндра позволяет осуществить такую операцию наиболее простым образом. Причем быстровоспламеняющееся топливо может быть применено здесь лишь для запуска двигателя, после чего устойчивая его работа на тяжелых видах топлива может обеспечиваться как при внешней так и внутренней системе смесеобразования. Поскольку указанное сообщение камер может производиться при расположении поршня в верхней мертвой точке, исключается детонация рабочей смеси. Все это ведет к повышению универсальности двигателей в части применяемых для их работы видов топлив, а также повышает их КПД особенно при работе на тяжелых видах таких топлив. При указанном выполнении камер сгорания становиться возможным проведение футеровки их стенок термостойким материалом с низкой теплопроводностью, а прямое воздействие высоких температур и давления газов на уплотняющиеся поверхности гильзы, в которой расположен подвижный элемент, будет происходить лишь на участках, которые располагаются напротив их входных отверстий. Кроме того, такой подвижный элемент при наличии указанного углубления в гильзе будет полностью уравновешен от сил давления газов при любых его рабочих положениях в ней. Все это упрощает конструкцию двигателя и увеличивает надежность его работы. Выполнение указанного бокового отверстия и углубления в гильзе геометрическими размерами, которые в направлении смещения подвижного элемента больше кратчайшего расстояния между смежными кромками смежных отверстий камер, взятого по направлению смещения подвижного элемента, позволяет наиболее простым в конструктивном отношении образом осуществлять сообщения камер сгорания между собой в моменты их переключения с рабочей полостью цилиндра. При работе двигателя это позволяет значительно повысить степень сжатия рабочей смеси или чистого воздуха в камерах сгорания без перегрузки кривошипно-шатунного механизма двигателя и без детонирования рабочей смеси, обеспечивает гарантированное самовоспламенение в заданный момент топлива в рабочей смеси или при его впрыске, включая и тяжелые его сорта. Это обеспечивает "всеядность" такого двигателя, а также повышает его КПД на этих топливах. Расположение бокового отверстия в гильзе у вершины сужающейся поверхности корпуса позволяет свободно разместить вокруг гильзы рубашку о хлаждения, что увеличивает надежность работы двигателя и упрощает размещение клапанов на указанной поверхности корпуса головки цилиндра. На фиг.1 схематически показан общий вид корпуса головки цилиндра и примыкающей к нему части цилиндра двигателя в его вертикальном сечении перпендикулярно оси подвижного элемента; на фиг.2 - общий вид сбоку корпуса головки цилиндра в его вертикальном сечении по оси подвижного элемента в положении, когда сгорание топлива происходит в правой камере сгорания; на фиг.3 - общий вид сбоку корпуса головки цилиндра в его вертикальном сечении по оси подвижного элемента в положении переключения камер сгорания и их соединения друг с др угом; на фиг.4 - общий вид сбоку корпуса головки цилиндра в его вертикальном сечении по оси подвижного элемента в положении, когда сгорание топлива происходит в правой камере сгорания. Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором размещен поршень 2, связанный поршневым пальцем и шатуном с коленчатым валом двигателя (палец, шатун и вал на чертеже не показаны). В корпусе 3 головки цилиндра двигателя имеется впускной 4 и выпускной 5 каналы с впускным 6 и выпускным 7 тарельчатыми клапанами. Со стороны рабочей полости цилиндра 1 поверхность корпуса 3 выполнена сужающейся кверху, например, конусной или пирамидальной, а клапанные гнезда клапанов 6 и 7 расположены на указанной поверхности. В корпусе 3 между клапанами 6 и 7 имеется гильза 8, в которой с плавающей посадкой установлен подвижный элемент 9. Вокруг гильзы 8 в корпусе 3 размещены каналы 10 рубашки охлаждения, заполненные охлаждающей жидкостью (фиг.1 - 4). В гильзе 8 корпуса 3 выполнены три верхних и одно нижнее боковые отверстия. В среднее верхнее боковое отверстие, которое располагается по оси цилиндра 1, проходит ввернутая в корпус 3 свеча зажигания 11 (при карбюраторном запуске двигателя), или проходит форсунка для подачи и распыла топлива (при дизельном запуске двигателя), которая в этом случае устанавливается вместо свечи 11 (фиг.1 4). Крайние верхние боковые отверстия в этой гильзе расположены симметрично среднему верхнему боковому отверстию. В них проходят закрепленные на корпусе 3 форсунки 12 и 13 для подачи и распыла топлива. Нижнее боковое отверстие 14 в гильзе 8 расположено по оси цилиндра 1 у вершины обращенной к рабочей полости цилиндра 1 сужающейся кверху поверхности корпуса 3 (фиг.1 - 4). Диаметрально противоположно отверстию 14 на внутренней цилиндрической стенке гильзы 8 выполнено углубление 15, окружной периметр которого является зеркальным отображением окружного периметра отверстия 14. Подвижный элемент 9 выполнен пустотелым в виде двух отдельных жестко связанных пустотелых сосудов 16 и 17, каждый из которых имеет по два расположенных диаметрально противоположно друг другу входных о тверстия 18 и 19. Внутренняя поверхность полостей сосудов 16 и 17, которые служат камерами сгорания двигателя, покрыта слоем 20 и 21 из термостойкого материала с низкой теплопроводностью. Подвижный элемент 9 проушиной 22 на конце его штока кинематически связан с коленчатым валом двигателя, например, кривошипношатунным или кулачковым механизмами (механизм на чертеже не показан). Торцы гильзы 8 закрыты крышками 23 и 24, которые трубками 25 и 26 сообщены с выхлопным коллектором двигателя (коллектор на чертеже не показан). Как показано на фиг.1, днище поршня 2 также выполнено сужающимся кверху и повторяет собой внутреннюю сужающуюся кверху поверхность корпуса 3 головки цилиндра, а также сопрягающийся с ним цилиндрический участок подвижного элемента 8. Работает двигатель следующим образом. При выполнении данного двигателя с карбюраторным запуском, как это представлено на чертежах, объемы полостей 16 и 17, которые являются камерами сгорания двигателя, устанавливаются такими, чтобы при сжатии рабочей смеси воздуха и топлива в одной из них степень сжатия соответствовала принятой для карбюраторных двигателей, например, при работе на бензине. Тогда, при вращении коленчатого вала двигателя и движении поршня 2 к нижней мертвой точке в такте всасывания, рабочая смесь через впускной канал 4 и открытый впускной клапан 6 засасывается в рабочую полость цилиндра 1. Выпускной клапан 7 при этом закрыт (фиг.1). С окончанием такта всасывания клапан 6 закрывается, и рабочая смесь движением поршня 2 к верхней мертвой точке сжимается в рабочей полости цилиндра 1. Пусть при этом подвижный элемент 9 занимает положение, показанное на фиг.2. Тогда через отверстие 14 и нижнее отверстие 18 сжимаемая смесь будет проходить в полость камеры сгорания 16, полностью заполняя ее. По мере приближения поршня 2 к верхней мертвой точке подвижный элемент 9 начинает все быстрее смещаться влево и с достижением ее займет положение, показанное на фиг.3. Перед этим, соответственно углу опережения зажигания, свечей 11 осуществляется воспламенение сжатой рабочей смеси в углублении 15 и через него в камере сгорания 16. Поскольку в этом двигателе минимальное расстояние между смежными кромками отверстий 18 и 19 камер 16 и 17 выполнено меньшим геометрического размера отверстия 14 и углубления 15, взятого в направлении смещения подвижного элемента 9, в этом его положении обе камеры сгорания одновременно сообщаются с рабочей полостью цилиндра 1 а также с углублением 15. Благодаря этому, горящие газы из камеры 16 через углубление 15 и отверстие 14 (фиг.3), а также отверстия 18 и 19 частично прорвутся в полость камеры сгорания 17. Затем подвижный элемент 9, продолжая быстро смещаться влево, займет положение, показанное на фиг.4. При этом камера 16 полностью изолируется от рабочей полости цилиндра 1 и камеры сгорания 17. В дальнейшем топливо в камере сгорания 16 продолжает гореть при постоянном объеме, что ведет к значительному повышению давления и температуры газов в этой камере. Камера 17 при этом полностью сообщается с рабочей полостью цилиндра 1. Поэтому при движении поршня 2 к нижней мертвой точке прорвавшиеся в камеру 17 сгоревшие газы проходят в полость цилиндра 1, толкая силой своего давления поршень 2 вниз, совершая рабочий ход двигателя. С достижением поршнем 2 нижней мертвой точки, выпускной клапан 7 открывается, и движением поршня 2 к верхней мертвой точке отработанные газы выталкиваются из рабочей полости цилиндра 1 через выпускной канал 5 в выхлопной коллектор двигателя. При достижении поршнем 2 верхней мертвой точки клапан 7 закрывается, а клапан 6 открывается. После этого, двигаясь к нижней мертвой точке, поршень 2 через впускной канал 4 засасывает рабочую смесь в рабочую полость цилиндра 1. При последующем движении поршня 2 к верхней мертвой точке клапан 6 закрывается, и рабочая смесь сжимается в рабочей полости цилиндра 1. Поскольку в этом случае нижнее отверстие 19 камеры сгорания 17 совмещено с отверстием 14, сжимаемая смесь будет проходить по ним в полость камеры сгорания 17, полностью заполняя ее. При подходе к верхней мертвой точке поршня 2 подвижный элемент 9 начинает все быстрее смещаться вправо и при достижении поршнем 2 верхней мертвой точки займет положение, показанное на фиг.3. В этом положении подвижного элемента 9 обе камеры сгорания 16 и 17 снова аналогичным образом станут сообщаться друг с др угом. В результате этого, сгоревшие газы, находящиеся в камере 16 под большим давлением и температуре, вырываются из нее в камеру сгорания 17, совершая сжатие и нагрев находящейся там сжатой рабочей смеси до параметров самовоспламенения этой смеси. После этого, подвижный элемент 9 быстро смещаясь вправо сместится в положение, показанное на фиг.2. В результате камера сгорания 17 полностью изолируется от рабочей полости цилиндра 1 и камеры сгорания 16. Находящаяся в камере 17 при большом давлении и температуре рабочая смесь сгорает в ней при постоянном объеме, что ведет к значительному повышению давления и температуры сгоревших газов в ее полости. Камера 16 при этом полностью сообщается с рабочей полостью цилиндра 1. Оставшиеся в ней сгоревшие газы через нижнее отверстие 18 и отверстие 14 проходят в рабочую полость цилиндра 1, толкают силой своего давления поршень 2 вниз, совершая таким образом рабочий ход двигателя. После его завершения выпускной клапан 7 снова открывается, и отработанные газы движением поршня к верхней мертвой точке выталкиваются по выпускному каналу 5 в выхлопной коллектор. После окончания такта выхлопа клапан 7 закрывается, а клапан 6 открывается и все процессы работы двигателя повторяются снова в аналогичном порядке. При этом топливо, используемое для запуска этого двигателя, может использоваться и как основное топливо. Переход на иной вид топлива, например, керосин, метанол, этанол, газ метан и т.д. может быть осуществлен путем установки на двигателе наряду с карбюратором для запуска двигателя второго основного карбюратора или смесителя, для подготовки рабочих смесей на основном виде топлива. Причем сам переход осуществляют постепенным отключением карбюратора для запуска и переходе на работу с карбюратором на основном виде топлива или на работу со смесителем. Работа двигателя будет осуществляться при этом аналогично описанному. Благодаря предложенному сообщению камер сгорания с горящей при высокой температуре и давлении рабочей смесью с камерами со свежим зарядом рабочей смеси, обеспечивается гарантированное воспламенение в этом двигателе любых жидких и газообразных топлив. Поскольку здесь горение топлива может продолжаться на протяжении четырех ходов поршня в изолированной камере сгорания и продолжаться в период его рабочего хода при ее сообщении с рабочей полостью цилиндра, в этом двигателе обеспечивается полное сгорание всех известных видов топлив при высоких оборотах его коленчатого вала. При переводе этого двигателя на такие виды топлива, как соляровое масло, мазут, очищенную нефть и т.д., эти виды топлив подают в камеры сгорания через форсунки 12 и 13. При этом, после запуска двигателя вышеописанным образом, постепенно увеличивают подачу эти х видов топлив с помощью топливного насоса через форсунки 12 и 13 в моменты, когда соответствующая камера сгорания изолируется от рабочей полости цилиндра (фиг.2 и 4). Понятно, что. подачу топлива в рабочей смеси пусковым карбюратором при этом постепенно прекращают. Двигатель здесь работает аналогично дизельному двигателю за исключением поочередности подачи топлива между форсункой 12 и форсункой 13 соответственно пребыванию камер сгорания 16 и 17 в состоянии изолированности от рабочей полости цилиндра 1 (фиг.2, 4). При дизельном запуске двигателя объемы камер сгорания 16 и 17 устанавливают такими, чтобы степень сжатия чистого воздуха в одной из них при ее сообщении с рабочей полостью цилиндра была равна общепринятой. Тогда при работе двигателя на дизтопливе, т.е. соляровом масле форсунки 12 и 13 соединяют с топливным насосом, работающем на дизтопливе. Запуск и работа двигателя производится при этом путем первоначальной холостой прокрутки двигателя без подачи топлива, доведения таким образом за 6 - 8 оборотов коленчатого вала давление и температуру сжатого воздуха в камерах сгорания 16 и 17 до параметров самовоспламенения дизтоплива. При включении подачи топлива оно впрыскивается поочередно то форсункой 12 то 13 соответственно пребывания соответствующей камеры сгорания 16 или 17 изолированно от рабочей полости цилиндра 1, где оно самовоспламеняется вначале как в обычном дизельном двигателе, а после запуска двигателя за счет повышенных параметров сжатия и температуры газов, поступающи х в камеру со свежим зарядом при ее сообщении с камерой со сгоревшими газами в моменты их переключения с рабочей полостью цилиндра 1 в конце тактов сжатия и начала тактов рабочего хода. Благодаря этому достигается высокая полнота сгорания топлива при больших оборотах коленчатого вала двигателя, увеличивается его КПД и литровая мощность. При необходимости перехода на другие виды топлива, например, нефть, мазут и т.д., вместо свечи зажигания 11, как указывалось, устанавливают форсунку, которую соединяют с пусковым топливным насосом, работающем на дизтопливе. Форсунки 12 и 13 соединяют с другим топливным насосом, работающем на основном топливе, который отрегулирован на подачу топлива в камеры сгорания 16 и 17 в моменты их изолированности от рабочей полости цилиндра 1 (фиг.2 и 4). Тогда, прокруткой коленвала двигателя за 6 - 8 его оборотов доводят давление и температуру сжатого воздуха в камерах 16 и 17 до параметров самовоспламенения дизтоплива. Пусть после этого подвижный элемент 9 займет положение, представленное на фиг.2. Тогда при сжатии поршнем 2 чистого воздуха по мере приближения поршня 2 к верхней мертвой точке подвижный элемент 9 станет все быстрее смещаться влево, смещая за собой отверстия 18 относительно отверстия 14 и углубления 15. В этот период, соответственно углу опережения впрыска через форсунку, установленную на месте свечи 11, в углубление 15 а через него и в камеру 16 подаются дизтопливо. В результате его самовоспламенения, температура и давление газов в камере 16 значительно возрастают. При достижении поршнем 2 верхней мертвой точки подвижный элемент 9 займет положение, показанное на фиг.2, в результате чего горящие газы из камеры 16 через отверстие 14 и углубление 15 прорвутся в камеру 17. Захваченное при этом подаваемое форсункой, установленное на место свечи 11, дизтопливо станет сгорать в камере 17, в результате чего давление в обеих камерах выравняется. Дальнейшим быстрым смещением влево подвижный элемент 9 займет положение, показанное на фиг.4. При этом в камеру сгорания 16 через форсунку 12 подается основное топливо, которое самовоспламеняется в ней под воздействием находящихся в ней горящих газов и сгорает на протяжении четырех последующи х ходов поршня 2. Горящие газы, находящиеся при этом в камере 17, совершают рабочий ход поршня 2. Такт вы хлопа и всасывания будут совершаться аналогично предыдущим случаям. При последующем движении поршня 2 к верхней мертвой точке в такте сжатия подвижный элемент 9 станет все быстрее смещаться вправо, смещая за собой отверстия 19 относительно отверстия 14 и углубления 15. Соответственно углу опережения впрыска, через форсунку, установленную на месте свечи 11, в углубление 15, а через него и в камеру 17 снова подается дизтопливо, в результате горения которого температура и давления газов в камере 17 значительно возрастают. При достижении поршнем 2 верхней мертвой точки подвижный элемент 9 снова займет положение, показанное на фиг.3, в результате чего сгоревшие газы, находящиеся в камере 16 под большим давлением, прорвутся в камеру 17, увлекая за собой дизтопливо, распыленное в углублении 15. В результате этого температура и давление газов в камере 17 значительно возрастут. Дальнейшим быстрым смещением вправо подвижный элемент 9 снова займет положение, показанное на фиг.2. При этом в камеру 17 через форсунку 13 подается основное топливо, которое аналогичным образом самовоспламеняется и сгорает в ней на протяжении последующих четырех ходов поршня 2. Сгоревшие газы, находящиеся в камере 16, совершают при этом рабочий ход поршня 2 и т.д. После набора двигателем оборотов и его выхода на требуемый режим работы подача дизтоплива через форсунку, установленную на место свечи 11, прекращается и дальнейшая работа двигателя продолжается на основном топливе аналогично вышеописанному случаю. Прорвавшиеся через зазоры между подвижным элементом 9 и гильзой 8 сгоревшие газы удаляются через трубки 25 и 26 в выхлопной коллектор двигателя. Слой 20 и 21 из термостойкого материала с низкой теплопроводностью защищает стенки камеры сгорания 16 и 17 от перегрева, что повышает надежность работы двигателя. Достигаемые при этом более высокие параметры давления и температуры газов в камерах сгорания повышают КПД двигателя. В то же время, при сообщениях камер друг с другом в моменты прохождения поршнем 2 верхней мертвой точки в конце такта сжатия, камера сгорания со сгоревшими газами как бы сбрасывает часть своих высоких параметров по температуре, а особенно, давлению сгоревших газов. Поэтому ударные нагрузки на кривошипношатунный механизм в двигателях, работающи х этим способом, не будут существенно отличаться от таковых в обычных карбюраторных или дизельных двигателей. Следовательно, такие двигатели будут достаточно долговечны при своей эксплуатации. Силы давления газов, действующие на участки подвижного элемента 9, которые, располагаются в просвете отверстия 14 при смещениях этого элемента, уравновешиваются аналогичными силами, действующими на симметричные участки этого элемента, находящимися при этом в просвете углубления 15. Поэтому в данном случае все силы давления газов на подвижном элементе 9 уравновешивают друг друга при любых его положениях в гильзе 8. Это увеличивает надежность и долговечность работы двигателя. Предложенное выполнение подвижного элемента 9 и корпуса 6 позволяет упростить конструкцию двигателя, наиболее просто решить вопрос сообщения камер друг с другом в моменты их переключения, что позволяет упростить конструкцию двигателя в целом, увеличить его КПД, обеспечить его "всеядность" при работе на всех известных видах топлив для двигателей внутреннего сгорания.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for effect of combustion engine and engine for its implementation

Автори англійською

Smahlii Vasyl Ivanovych

Назва патенту російською

Способ действия двигателя внутреннего сгорания и двигатель для его осуществления

Автори російською

Смуглий Василий Иванович

МПК / Мітки

МПК: F02B 19/00

Мітки: двигун, спосіб, внутрішнього, згоряння, двигуна, дії, здійснення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-21379-sposib-di-dviguna-vnutrishnogo-zgoryannya-i-dvigun-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб дії двигуна внутрішнього згоряння і двигун для його здійснення</a>

Подібні патенти