способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

Классы МПК:F02B75/32 двигатели, отличающиеся связями между поршнями и коренным валом, не относящиеся к предшествующим группам 
F01B9/08 с храповыми механизмами 
F02B33/00 Двигатели с нагнетателями для заполнения или продувки
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Электронные системы специальной техники" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-05-21
публикация патента:

Способ работы двигателя внутреннего сгорания включает впрыск рабочей смеси в камеру сгорания, поджиг смеси и преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коренного вала. В момент впрыска рабочей смеси и ее поджига объем камеры сгорания фиксируют позиционированием хода поршня в верхней мертвой точке и осуществляют нагнетание воздуха от внешнего компрессора. Приведена конструкция двигателя, реализующего способ. Технический результат: повышение кпд, упрощение конструкции двигателя, повышение надежности в работе и экономичности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил. способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079

способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079 способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего   сгорания, патент № 2338079

Формула изобретения

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий впрыск рабочей смеси в камеру сгорания, поджиг смеси и преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коренного вала, отличающийся тем, что в момент впрыска рабочей смеси и ее поджига объем камеры сгорания фиксируют позиционированием хода поршня в верхней мертвой точке и осуществляют нагнетание воздуха от внешнего компрессора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение вала начинают осуществлять по достижении заранее определенной величины давления в камере сгорания.

3. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, блок, по меньшей мере, одного цилиндра с поршнем, кинематически связанным с оснащенным маховиком коренным валом посредством толкателя, рычага и обгонной муфты, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, приводом их действия и свечой зажигания, а также механизм возврата поршня в верхнюю мертвую точку, отличающийся тем, что он снабжен устройством фиксации поршня в верхней мертвой точке.

4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что устройство фиксации поршня в верхней мертвой точке выполнено в виде неподвижно установленной со стороны картера полой стойки, взаимодействующей с толкателем, снабженным пружинным механизмом возврата в верхнюю мертвую точку, и механизмом стопорения толкателя, причем толкатель выполнен с возможностью размещения внутри полости стойки, в верхней части которой расположены окна, а механизм стопорения выполнен в виде, по меньшей мере, двух поворотных рычагов первого рода, одни плечи которых через окна в стойке взаимодействуют с торцевым участком толкателя в верхней мертвой точке поршня, а другие плечи связаны между собой пружиной растяжения и взаимодействуют с подвижными фиксаторами, выполненными с возможностью выходить из контакта с последними по достижении нормативного усилия или времени срабатывания.

5. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что устройство фиксации поршня в верхней мертвой точке выполнено в виде неподвижно установленной со стороны картера полой стойки, взаимодействующей с толкателем, снабженным пружинным механизмом возврата в верхнюю мертвую точку, при этом толкатель размещен внутри полости стойки, на которой установлен стопор, взаимодействующий с торцевым участком толкателя в верхней мертвой точке поршня, причем стопор выполнен в виде пружинного устройства, часть рабочих поверхностей которого расположена в полости стойки.

6. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что привод действия впускного и выпускного клапанов выполнен электромеханическим.

7. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что он снабжен внешним компрессором и ресивером.

8. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что каждая группа цилиндр-поршень выполнена кинематически независимой от других групп цилиндр-поршень блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам поршневого привода, и может быть использовано при создании двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ работы четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания, при котором рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала, или четыре последовательных хода (такта) поршня, а именно: всасывание (впуск) в цилиндр рабочей смеси (или воздуха), сжатие рабочей смеси (или воздуха), сгорание рабочей смеси и рабочий ход, выталкивание из цилиндра отработавших газов (выпуск) [Новый политехнический словарь. / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - с.611, термин «Четырехтактный двигатель»]. В течение первого и четвертого тактов каждая пара цилиндр-поршень работает как насос, в течение второго - как компрессор и только при третьем такте совершается полезная работа - химическая энергия топлива превращается в механическую энергию вращения коленчатого вала.

К недостаткам способа следует отнести низкий коэффициент полезного действия и сложность управления работой двигателя, предусматривающей множество взаимосвязанных настроек.

Известен способ работы двухтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания, при котором рабочий цикл, включающий наполнение цилиндра двигателя горючей смесью или воздухом, сжатие смеси и ее сгорание, рабочий ход и выпуск газов совершается за два хода поршня (два такта), т.е. за один оборот коленчатого вала [Новый политехнический словарь. / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - с.132, термин «Двухтактный двигатель»]. Теоретически мощность двухтактного двигателя должна, по меньшей мере, вдвое превышать мощность четырехтактного двигателя такого же объема цилиндров.

Несмотря на экономию в ходе поршня (в тактах) мощность двухтактного двигателя зачастую бывает меньше, чем у четырехтактных, соответственно, меньше и коэффициент полезного действия, что связано с несовершенством газообмена, потерей части полезного хода поршня из-за наличия продувочных окон, неполное сгорание топлива и т.д. Тем не менее, благодаря простоте двухтактными двигателями малой мощности оснащают мотоциклы, моторные лодки, бензопилы и т.д.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, в котором отсутствует постоянная механическая связь поршня с коренным валом [Описание изобретения к патенту США №3943894, от 16.05.1974, Н.Кл. 123/54, опубл. 16.03.1976]. Способ включает впрыск рабочей смеси в камеру сгорания, формирование необходимой степени ее сжатия, поджиг смеси и преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коренного вала, через соответствующий рычаг и обгонную муфту и одновременное воздействие на соседний поршень для его возврата в верхнюю мертвую точку, продувки камеры сгорания и сжатие очередной порции рабочей смеси.

Следует отметить, что наличие кинематической связи между двумя поршнями приводит к тому, что двигатель начинает имитировать работу двух- или четырехтактных двигателей с присущим им заведомо избыточным, ненормируемым расходом мощности на относительные перемещения движущихся частей, а это приводит к значительному снижению коэффициента полезного действия, из-за чего такие двигатели не нашли широкого применения.

Задача, решаемая первым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного способа работы двигателя внутреннего сгорания, основанного на контролируемом управлении процессом горения рабочей смеси в камере сгорания, а также упрощении конструкции соответствующего устройства для его реализации, повышении коэффициента полезного действия процесса, надежности и экономичности.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в способе работы двигателя внутреннего сгорания, включающем впрыск рабочей смеси в камеру сгорания, поджиг смеси и преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коренного вала, в момент впрыска рабочей смеси и ее поджига объем камеры сгорания фиксируют позиционированием хода поршня в верхней мертвой точке и осуществляют нагнетание воздуха от внешнего компрессора. Дополнительно, преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение вала начинают осуществлять по достижении заранее определенной величины давления в камере сгорания.

Известен передаточный механизм рычажного двигателя [Описание изобретения к патенту США №1291642, от 19.01.1917, Н.Кл. - отсутст., опубл. 14.01.1919], который включает блок двух цилиндров с поршнями, кинематически связанными с коренным валом при помощи толкателей, обгонных муфт и системы рычагов и зубчатых передач, обеспечивающих принудительный возврат сначала одного из поршней, а затем другого в верхнюю мертвую точку.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, которая нивелирует его потенциальные возможности, сводя работу механизма к принципу работы обычного двух- или четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания локомотива [Описание изобретения к патенту США №3114355, от 09.08.1960, Н.Кл. 123-54, опубл. 17.12.1963], содержащий блок из двух пар цилиндров с поршнями, которые связаны с коренным валом при помощи толкателей, обгонных муфт и рычагов, конструктивно оформленные таким образом, что обе пары поршней каждого из блоков находятся в противофазе, совмещая рабочий ход одной пары с принудительным возвратом в верхнюю мертвую точку другой пары.

Недостатком известного двигателя так же, как и в предыдущем случае является то, что его работа имитирует цикловую работу четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, что дает незначительное увеличение коэффициента полезного действия, но при этом серьезно усложняет конструкцию устройства.

Известна поршневая машина, содержащая картер с коренными подшипниковыми опорами, блок с рядным расположением цилиндров с размещенными в них поршнями с шатунами и коленчатый вал отбора мощности, при этом шатуны поршней шарнирно связаны с коромысловыми рычагами, жестко закрепленными на двух соосные валах, установленных в коренных подшипниковых опорах, смещенных в сторону от продольной оси блока цилиндров до положения, обеспечивающего минимальный угол качания шатунов при возвратно-поступательном движении поршней, при этом соосные валы взаимосвязаны между собой реверсивным устройством угла их качания, а количество коромысловых рычагов, установленных на каждом соосном валу, равно половине числа цилиндров [Описание изобретения к патенту РФ №2151878 от 15.09.1998, МПК7, F01В 9/02, опубл. 27.06.2000, Бюл. №18].

Недостатки известной поршневой машины аналогичны недостаткам предыдущих устройств.

Кроме перечисленных известен двигатель внутреннего сгорания локомотива со сцепной муфтой привода [Описание изобретения к патенту США №3943894, от 16.05.1974, Н.Кл. 123/54, опубл. 16.03.1976], который включает картер, блок цилиндров с поршнями, кинематически связанными с оснащенным маховиком коренным валом посредством толкателей, рычагов и обгонных муфт, головки цилиндров с впускными и выпускными клапанами, приводы их действия и свечи зажигания, а также механизм возврата поршней в верхнюю мертвую точку. Кроме этого, каждый цилиндр оснащен индивидуальным устройством подачи под давлением в камеру сгорания рабочей смеси, при этом приводом каждого устройства подачи, за счет соответствующей кинематической связи, является свой индивидуальный поршень.

Недостатками двигателя являются сложность конструкции, при которой за счет множества механических связей между движущимися деталями существенно снижается надежность двигателя в целом. Кроме этого, наличие механизма возврата поршней в верхнюю мертвую точку делает принцип работы данного двигателя сходным с циклами работы классических двух- или четырехтактных двигателей.

Задача, решаемая вторым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного двигателя внутреннего сгорания, принцип работы которого основан на управлении процессом горения рабочей смеси в камере сгорания, а также упрощении конструкции двигателя, повышении его коэффициента полезного действия, надежности в работе и экономичности.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер, блок, по меньшей мере, одного цилиндра с поршнем, кинематически связанным с оснащенным маховиком коренным валом посредством толкателя, рычага и обгонной муфты, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами, приводом их действия и свечой зажигания, а также механизм возврата поршня в верхнюю мертвую точку, двигатель снабжен устройством фиксации поршня в верхней мертвой точке.

Дополнительно:

- устройство фиксации поршня в верхней мертвой точке выполнено в виде неподвижно установленной со стороны картера полой стойки, взаимодействующей с толкателем, выполненным подпружиненным, и механизмом стопорения толкателя, причем толкатель выполнен переменного сечения с его уменьшением в сторону поршня и размещен внутри полости стойки, в верхней части которой расположены окна, а механизм стопорения выполнен в виде, по меньшей мере, двух поворотных рычагов первого рода, одни плечи которых через окна в стойке взаимодействуют с торцевым участком толкателя в верхней мертвой точке поршня, а другие плечи связаны между собой пружиной растяжения и взаимодействуют с подвижными фиксаторами, выполненными с возможностью выходить из контакта с последними по достижении нормативного усилия или времени срабатывания;

- устройство фиксации поршня в верхней мертвой точке выполнено в виде неподвижно установленной со стороны картера полой стойки, взаимодействующей с толкателем, выполненным подпружиненным, при этом толкатель размещен внутри полости стойки, на которой установлен стопор, взаимодействующий с торцевым участком толкателя в верхней мертвой точке поршня, причем стопор выполнен в виде пружинного устройства, часть рабочих поверхностей которого расположена в полости стойки;

- привод действия впускного и выпускного клапанов выполнен электромеханическим;

- двигатель снабжен внешним компрессором и ресивером;

- каждая группа цилиндр-поршень выполнена кинематически независимой от других групп цилиндр-поршень блока.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания;

на фиг.2 показан двигатель внутреннего сгорания с устройством фиксации поршня в верхней мертвой точке;

на фиг.3-5 показан двигатель фиг.2 с типичными положениями клапанов и поршня, характеризующими его работу;

на фиг.6 показан двигатель внутреннего сгорания с вариантом устройства фиксации поршня в верхней мертвой точке;

на фиг.7 изображено сечение А-А фиг.6 - возможная конструкция стопора устройства фиксации поршня в верхней мертвой точке.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания рассмотрим на примере работы соответствующего устройства - двигателя внутреннего сгорания, на котором он может быть реализован.

Таким образом, двигатель внутреннего сгорания содержит картер 1, блок, по меньшей мере, одного цилиндра 2 с поршнем 3, кинематически связанным с оснащенным маховиком (условно не показан) коренным валом 4 посредством толкателя 5, рычага 6 и обгонной муфты 7, головку 8 цилиндра 2 с впускным 9 и выпускным 10 клапанами, приводом их действия 11 и свечой зажигания 12, а также механизм 13 возврата поршня в верхнюю мертвую точку, при этом двигатель снабжен устройством 14 фиксации поршня 3 в верхней мертвой точке, которое выполнено, например, в виде неподвижно установленной со стороны картера 1 полой стойки 15, взаимодействующей с толкателем 5, снабженным пружинным механизмом 13 возврата в верхнюю мертвую точку (т.е. оснащенным возвратной пружиной 13) и механизмом 16 стопорения толкателя 5, причем толкатель 5 размещен внутри полости стойки 15, в верхней части которой расположены окна 17, а механизм 16 стопорения выполнен в виде, по меньшей мере, двух поворотных рычагов 18 первого рода, одни плечи 19 которых через окна 17 в стойке 15 взаимодействуют с торцевым участком 20 толкателя 5 в верхней мертвой точке поршня 3, а другие плечи 21 связаны между собой пружиной 22 растяжения и взаимодействуют с подвижными фиксаторами 23, выполненными с возможностью выходить из контакта с последними (т.е. с плечами 21) по достижении нормативного усилия или времени срабатывания.

Дополнительными особенностями двигателя является то, что:

- привод 11 действия впускного 9 и выпускного 10 клапанов выполнен электромеханическим, что обеспечивает возможность их индивидуального управления и соответствующую синхронизацию с работой клапанов других блоков цилиндр-поршень (условно не показаны);

- двигатель снабжен внешним компрессором 24, приводимым в движение от коренного вала 4, и ресивером 25;

- каждая группа цилиндр-поршень (поз.2 и 3) выполнена кинематически независимой от других групп цилиндр-поршень блока.

Соответственно, способ работы двигателя внутреннего сгорания включает стадии впрыска рабочей смеси в камеру сгорания 26, поджига смеси и преобразования поступательного движения поршня 3 во вращательное движение коренного вала 4, при этом в момент впрыска рабочей смеси и ее поджига объем камеры сгорания 26 фиксируют позиционированием хода поршня 3 в верхней мертвой точке и осуществляют нагнетание воздуха от внешнего компрессора 24. Кроме того, преобразование поступательного движения поршня 3 во вращательное движение коренного вала 4 начинают осуществлять по достижении заранее определенной величины давления в камере сгорания 26.

Данный способ работы двигателя внутреннего сгорания может быть воспроизведен с помощью любого другого устройства. Такого, например, как показанное на фиг.6 и 7 - возможный вариант исполнения двигателя. Этот двигатель включает устройство 14 фиксации поршня 3 в верхней мертвой точке, которое выполнено в виде неподвижно установленной со стороны картера 1 полой стойки 27, взаимодействующей с толкателем 28, снабженным пружинным механизмом 29 возврата в верхнюю мертвую точку (т.е. оснащенным возвратной пружиной 29), при этом толкатель 28 размещен внутри полости стойки 27, на которой установлен стопор 30, взаимодействующий с торцевым участком 31 толкателя 28 в верхней мертвой точке поршня 3, причем стопор 30 выполнен в виде пружинного устройства (или, например, пружинного элемента типа фигурной скобы - условно не показана), часть рабочих поверхностей которого, а именно соответствующие участки подпружиненных сегментов 32 расположены в полости стойки 27, что стало возможным благодаря наличию специальных пазов (или окон) 33 в ее стенке.

Как видно из конструкции, данный вариант двигателя реализует тот же самый способ работы, что и описанный выше.

В отличие от «классических» и других схем работы двигателя внутреннего сгорания, заявляемый в качестве изобретения способ отличается тем, что в нем управляют впуском рабочей смеси в цилиндр и поступательным движением хода поршня 3, которое начинают осуществлять лишь по достижении заранее определенной величины давления в камере сгорания 26. Такой вариант работы двигателя имеет преимущества по сравнению со способами работы других известных двигателей. Эти преимущества таковы: практически постоянное плечо силы и достаточно большой момент, передаваемый на коренной вал 4; низкие энергозатраты на подготовку рабочей смеси; более полное сгорание топлива; простота реализации; надежность в работе и экономичность. При прочих равных условиях, например, одинаковом объеме камеры сгорания сравниваемых двигателей, заявляемый способ обеспечивает более высокую мощность и коэффициент полезного действия.

Это можно объяснить тем, что в камере сгорания 26 цилиндра 2 отсутствуют такты впуска и сжатия смеси, которые в случаях с другими известными двигателями обеспечиваются рабочим ходом соседних поршней с их избыточными энергопотребляющими кинематическими связями. Таким образом, отпадает необходимость конструктивного оформления кинематической связи между поршнями 3 для реализации всех циклов подготовки смеси, таких как всасывание, сжатие, а также принудительной продувки камер сгорания.

То же самое относится к реализации способа на конкретных двигателях. Техническое противоречие заключалось в обеспечении возможности фиксации поршня 3 в верхней мертвой точке камеры сгорания 26 в момент ее поджига и последующего горения.

Для этого были разработаны несколько вариантов устройства 14 фиксации поршня 3 в верхней мертвой точке. В первом случае - это устройство с управляемым моментом срабатывания, рассчитанное для применения на мощных двигателях, таких, например, как автомобильные, двигатели передвижных силовых электростанций и др., во втором случае - это устройство с заранее заданным моментом срабатывания, рассчитанное для применения на двигателях небольшой мощности, таких, например, как мопеды, мотороллеры, бензопилы и т.д.

Примеры реализации способа работы двигателя внутреннего сгорания рассмотрим на примере работы соответствующих двигателей.

Пример 1. Иллюстрируется фигурами 1, 2-5.

Характерной особенностью двигателя является особая конструкция механизма 16 стопорения, который выполнен в виде двух поворотных рычагов 18, одни плечи 19 которых взаимодействуют с торцевым участком 20 толкателя 5 в верхней мертвой точке поршня 3, а другие плечи взаимодействуют с подвижными фиксаторами 23.

Таким образом, в исходном состоянии поршень 3 зафиксирован в цилиндре 2 в верхней мертвой точке. Открывается впускной клапан 9, который пропускает в камеру сгорания 26 находящийся под давлением, например 10 кг/см 2, воздух из ресивера 25, а из топливного бака 34 под давлением в камеру 26 впрыскивается топливо, образуя рабочую смесь. По достижении заданного давления впускной клапан 9 закрывается. Привод действия впускного 9 и выпускного 10 клапанов выполнен электромеханическим, что очень удобно при организации их управления, которое не зависит от параметров работы двигателя внутреннего сгорания.

На свечу 12 подается электрическое напряжение, рабочая смесь воспламеняется и начинается процесс ее горения. По достижении заранее определенной для данного типа двигателя величины давления в камере сгорания 26 (или определенного времени срабатывания) подвижные фиксаторы 23 выходят из зацепления с плечами 21 рычагов 18. Плечи 19 отходят в стороны, освобождая торец 20 толкателя 5. Поршень 3 устремляется вниз, перемещая толкатель 5, который, в свою очередь, сжимает пружину 13 и поворачивает рычаг 6 на определенный угол. Обгонная муфта 7 передает вращение на коренной вал 4, который кинематически связан с маховиком (условно не показан), обладающим большой инерционной массой. По окончании процесса горения поршень 3 перемещается в свою нижнюю мертвую точку, толкатель 5 максимально сжимает пружину 13, что ограничивает его и, соответственно - поршня 3, - рабочий ход и сглаживает силу ударного воздействия на корпусные детали двигателя. Коренной вал 4 посредством полученного импульса продолжает независимое вращение благодаря срабатыванию обгонной муфты 7, которая с этого момента начинает работать вхолостую.

Открывается выпускной клапан 10, который обладает достаточно большой пропускной способностью. В отсутствие препятствий пружина 13 начинает разжиматься и перемещает толкатель 5 и поршень 3 вверх. Происходит освобождение камеры сгорания 26 от продуктов горения. Можно считать, что продувка камеры сгорания 26 от продуктов горения осуществляется практически самопроизвольно (например, у четырехтактных двигателей на этот процесс отводится примерно в три раза меньше времени). Далее выпускной клапан 10 закрывается. По достижении поршнем 3 верхней мертвой точки толкатель 5 занимает положение, при котором его торцевой участок 20 снова вступает в контакт с плечами 19 рычагов 18, фиксируясь неподвижно. Это происходит благодаря тому, что под действием пружины растяжения 22 плечи 21 рычагов 18 сходятся и вступают в контакт с подвижными фиксаторами 23, которые могут иметь механический или электромеханический привод управления усилием фиксации.

Рабочий цикл группы (или, что равнозначно по смыслу - пары) 2-3 - цилиндр-поршень повторяется необходимое количество раз.

Подобным образом на единый коренной вал 4 работают другие (если они имеются) аналогичные пары 2-3 - цилиндр-поршень. Их работа может быть независимой друг от друга, а может отвечать какой-либо закономерности, например, последовательному срабатыванию пар 2-3, попарному срабатыванию, одновременному и т.д., что определяется потребностями в соответствующей мощности разнообразных эксплуатируемых механизмов, а также, отчасти, конструктивными особенностями двигателя учитывающими, например, компенсацию динамических нагрузок при круговом расположении блоков цилиндр-поршень. Такая возможность позволяет двигателю выполнять свою функцию с оптимальными (минимально необходимыми) энергетическими затратами.

Следует отметить, что после осуществления, например, форсированного режима работы, когда были задействованы все пары 2-3 блока, двигатель автоматически может перейти в обычный режим работы или в режим холостого хода, когда часть пар 2-3 отключается, таким образом, мощность двигателя является управляемой.

При получении технологически необходимого количества сжатого воздуха (или газа) компрессор 24 тоже может быть оптимизирован по потребляемой мощности, для чего его достаточно оснастить, например, вариатором 24', который при увеличении нагрузки на двигателе будет автоматически увеличивать производительность работы компрессора 24 и наоборот.

Пример 2. Иллюстрируется фигурами 6, 7 и фиг.1, с поправкой на особенности конструкции устройства фиксации поршня в верхней мертвой точке.

Характерной особенностью данного двигателя является особая конструкция устройства 14 фиксации поршня 3 в верхней мертвой точке, которое выполнено на основе частично расположенного в полости стойки 27 стопора 30.

Работа двигателя аналогична описанной в примере 1, за исключением организации процесса преобразования поступательного движения поршня 3 во вращательное движение коренного вала 4, который начинают осуществлять по достижении заранее определенной величины давления в камере сгорания 26. Величина давления связана с упругими свойствами стопора 30 (он же - аналог механизма стопорения 16 в примере 1) - его упругие элементы 32 расходятся лишь после того, когда давление в камере сгорания 26 достигнет определенной заранее рассчитанной величины, например, 40 кг/см 2. Толкатель 28 также сжимает пружину 29 и поворачивает рычаг 6 на определенный угол. Обгонная муфта 7 передает вращение на коренной вал 4. По окончании процесса горения поршень 3 перемещается в свою нижнюю точку, толкатель 5 максимально сжимает пружину 29, что ограничивает его рабочий ход и сглаживает силу ударного воздействия на корпусные детали двигателя. Коренной вал 4 посредством полученного импульса продолжает независимое вращение. С этого момента обгонная муфта 7 начинает работать вхолостую.

После открывания выпускного клапана 10 пружина 29 начинает разжиматься и перемещает толкатель 28 и поршень 3 вверх. Происходит освобождение камеры сгорания 26 от продуктов горения. Выпускной клапан 10 закрывается. По достижении поршнем 3 верхней мертвой точки толкатель 28 занимает положение, при котором его торцевой участок 31 вступает в контакт с упругими элементами 32 стопора 30.

Рабочий цикл пары (группы) 2-3 - цилиндр-поршень также повторяется необходимое количество раз.

Подобным образом на единый коренной вал 4 работают и другие (если они имеются) аналогичные пары 2-3 - цилиндр-поршень. И так далее - аналогично описанию работы двигателя в примере 1.

Оба двигателя внутреннего сгорания реализуют один и тот же способ работы. Отличие состоит в том, что двигатель, описанный в примере 2, является более простым по отношению к двигателю, описанному в примере 1. Расчеты показывают, что при сопоставимом с традиционными двигателями, включая дизельные, объеме камеры сгорания, заявляемые двигатели, реализующие способ, основанный на контролируемом управлении процессом горения рабочей смеси в камере сгорания, превосходят их по своим техническим характеристикам. Это происходит даже, несмотря на то, что часть мощности двигателя тратится на привод компрессора 24.

Таким образом, в результате решения поставленной задачи был разработан способ работы двигателя внутреннего сгорания, основанный на контролируемом управлении процессом горения рабочей смеси в камере сгорания, а также создан двигатель, реализующий его, который отличается простотой конструкции, надежностью в работе, экономичностью и повышенным коэффициентом полезного действия.

Класс F02B75/32 двигатели, отличающиеся связями между поршнями и коренным валом, не относящиеся к предшествующим группам 

бескривошипный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания -  патент 2528485 (20.09.2014)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2525995 (20.08.2014)
двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия -  патент 2525372 (10.08.2014)
оппозитный кривошипно-планетарный поршневой механизм бесшатунного типа (варианты) и система оппозитных кривошипно-планетарных поршневых механизмов бесшатунного типа -  патент 2524154 (27.07.2014)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2516040 (20.05.2014)
моторное судно -  патент 2510351 (27.03.2014)
способ наддува в цилиндр двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления -  патент 2509901 (20.03.2014)
генераторная установка -  патент 2509224 (10.03.2014)
двухтактный дизельный двигатель -  патент 2504674 (20.01.2014)
генератор энергии -  патент 2504673 (20.01.2014)

Класс F01B9/08 с храповыми механизмами 

Класс F02B33/00 Двигатели с нагнетателями для заполнения или продувки

Наверх