способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02B41/04 в главных цилиндрах |
Автор(ы): | Перельштейн Б.Х. |
Патентообладатель(и): | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева, Перельштейн Борис Хаймович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-02-18 публикация патента:
10.09.1999 |
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в создании всетопливных двухтактных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В двухтактный двигатель вводят поршневой компрессор (холодная группа поршней), из которого подают, например, через ресивер сжатый воздух в рабочую (горячую) группу поршней в режиме заполнения объема от минимального (практически от нулевого объема) до заданного. За счет увеличения диаметра горячей поршневой группы по сопоставлению с диаметром холодной поршневой группы степень увеличения объема при расширении равна порядка 20 при стандартной степени изменения объема при сжатии в 8 - 10 раз. При этом длина рабочего хода горячей группы по сравнению с ходом в холодной группе может быть уменьшена более чем в два раза. Давление горячего выхлопа по данному изобретению порядка 1,1 ата вместо существующего 3 - 5 ата. Цикловая экономичность возрастает в 1,5 раза по сопоставлению со стандартным четырехтактным двигателем. Изобретение обеспечивает увеличение объема в процессе горячего расширения, улучшает экологические показатели цикла. 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, осуществляющего работу в группе горячих поршней с процессами заполнения рабочего объема свежим воздухом, его сжатия, подвода топлива, сгорания, расширения продуктов сгорания, продувки внутренней полости и заполнения рабочего объема свежим воздухом, отличающийся тем, что вводят группу холодных поршней с всасывающим и нагнетающим клапанами, вводят коммуникации высокого давления, включающие в себя ресивер с клапанами, и осуществляют сжатие над свежим воздухом в холодной группе поршней, откуда сжатый воздух по коммуникациям высокого давления, включающим в себя ресивер с клапанами, расчетный заряд воздуха подают на горячую группу поршней в камеру сгорания при изменении ее обьема от минимального до расчетного, в горячей группе поршней в процессе расширения продуктов сгорания обеспечивают превышение степени изменения объема рабочего заряда по сопоставлению со степенью изменения объема в процессе сжатия соответствующего заряда в холодной группе при повороте коленвала на один и тот же угол.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в создании двухтактных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известны двухтактные карбюраторные и дизельные ДВС, реализующие элементы цикла V = const, P = const, со смешанным процессом сжатия и др. (см., Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов и комбинированных двигателей. Под. ред. А.С.Орлина, М., Машиностроение, 1971) [1]. Известен проект двигателя, работающий по циклу Кристиансена ("Автомобильная промышленность США", N 1, 1980 г., стр. 3). В двигателе Кристиансена по способу работы осуществляют степень изменения объема в процессе расширения рабочего тела, превышающую степень изменения объема при его сжатии. В этом двигателе нет коленчатого вала, а имеется цилиндрический вал, общий для всех поршней, и кулачковый барабан. Профиль данного кулачка позволяет реализовать превышение степени изменения объема при расширении над степенью изменения объема при сжатии. Кулачковый барабан имеет очень сложную кинематическую цепь преобразования. Кроме того, в названном двигателе предусмотрен вращающийся блок цилиндров. Более чем за 15 лет названная конструкция не реализована из-за своей сложности даже в экспериментальном образце. Наиболее близким техническим решением является способ работы двухтактного ДВС, осуществляющего работу в группе горячих поршней с процессами заполнения рабочего объема свежим воздухом, его сжатия, подвода топлива, сгорания, расширения продуктов сгорания, продувки внутренней полости с процессом заполнения рабочего объема свежим воздухом [1]. Основным недостатком классического двухтактного ДВС является то, что в конце рабочего хода поршня рабочее тело имеет высокую способность к производству работы (P4 =![способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, патент № 2136920](/images/patents/335/2136006/8776.gif)
![способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, патент № 2136920](/images/patents/335/2136006/8776.gif)
![способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, патент № 2136920](/images/patents/335/2136008/960.gif)
![способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, патент № 2136920](/images/patents/335/2136920/2136920-2t.gif)
На фиг. 4 сжатый тыльной стороной поршня - 2 воздух, проходя через ресивер, последовательно расширятся, например, в двух горячих цилиндрах. В ДВС по фиг. 5 предусмотрена регенерация тепла выхлопных газов. Горячие газы через выхлопной клапан - 11 подаются в межтрубное пространство регенератора-ресивера - 15 и далее на выхлоп - 16, а сжатый воздух через клапан - 4 подается в трубное пространство, где санагревается и далее через клапан - 9 поступает в камеру сгорания - 8. На фиг. 6 заштрихованная вертикальная часть между точками 2 и 3 показывает регенеративную часть введенного тепла. Заштрихованная часть площадь 1-4-5-6 эквивалента дополнительной работе. Способ работы ДВС может быть реализован в однорядных и двухрядных ДВС, V - образных двигателях, в оппозитных двигателях. С двумя и более группами холодных поршней, включая расположение холодных поршней с тыльной стороны горячих поршней в различной соотносительности в их диаметрах. Использованием дополнительных клапанов или клапанов запуска 13, 14 (при их одновременном открытии) возможен холостой ход горячих поршней с целью регулирования вырабатываемой мощности и организации, при необходимости, только воздушного охлаждения, например, каждый третий ход - "холодный". Клапанами 4 можно регулировать давление в ресивере и использовать различные топлива. Для технико-экономической оценки предлагаемого изобретения обратимся к фиг. 6. В незаштрихованной части цикла показаны достаточно типичные параметры двухтактного карбюраторного ДВС. Заштрихованная часть показывает дополнительную работу, которую можно реализовать благодаря данному изобретению. Превышение цикловой работы над аналогом происходит до 50% при том же расходе топлива. Обосновано можно предположить, что сгорание в большом объеме приводит к улучшению экологических показателей выхлопа.
Класс F02B41/04 в главных цилиндрах