| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2142373
СИЛОВА ВСТАНОВЛЕННЯ З порожніми елементами КОНСТРУКЦІЇ
Ім'я заявника: Жмудяк Леонід Мойсейович
Ім'я винахідника: Жмудяк Леонід Мойсейович
Ім'я патентовласника: Жмудяк Леонід Мойсейович
Адреса для листування: 656015, Барнаул, пр.Леніна 75, кв.53, Жмудяку Л.М.
Дата початку дії патенту: 1995.08.11
Винахід відноситься до силових енергоустановки, переважно з двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ), і може бути використано в автомобіле- і тракторобудування, ручному моторному інструменті, стаціонарних і ін. Енергоустановках переважно з поршневими ДВС. Відомо, що газообмін частини поршневих ДВС можна значно поліпшити, виконуючи впускні і випускні тракти двигунів певної довжини. Довжини обраних (як кажуть, налаштованих трубопроводів) значні, тому трубопроводи оптимальної довжини часто не входять в моторний відсік силової установки і не використовуються. Згідно з даним винаходом такі (що виходять за габарити моторного відсіку) налаштовані трубопроводи розмістити на силовій установці можна. Для цього (труднозамещаемую в моторному відсіку) частину трубопроводів розміщують в порожнистих елементах установки: в порожнистої рамі, бампері, крилах автомобіля, ручці ручної бензопили і т.п.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до силових енергоустановки, переважно, до двигунів внутрішнього згоряння. Винахід може знайти застосування в автомобілебудуванні, малої авіації та інших транспортних і стаціонарних енергоустановках з двигуном внутрішнього згоряння, в основному, поршневим.
Відомі теплові двигуни, особливо двигуни внутрішнього згоряння, у яких хоча б один з трактів газообміну - впускний або випускний - спроектований, виходячи з умов управління хвильовими процесами для поліпшення газообміну.
Можливі два шляхи управління хвильовими процесами (два шляхи зміни хвильових ефектів). Один полягає в гасінні коливань газу в трубопроводах. Для цього, наприклад, останні виконуються великого обсягу; впускні і випускні тракти різних блоків циліндрів двигунів об'єднуються і т.п.
Другий шлях полягає у використанні хвильових явищ в трактах для отримання позитивних ефектів і в якості варіантів включає посилення і спеціальну генерацію коливань газу. Виходячи з умов створення і використання хвильових процесів і вибирається геометрія, зокрема, довжина трубопроводів двигуна (Автомобільні двигуни. Під ред. М.С. Ховаха. М .: Машинобудування, 1977, 591 с. З іл. Стор. 225-226, Давиденко Д.В. Поліпшення показників швидкохідного дизеля шляхом настройки систем впускання і випуску. Автореферат діссерт. на соіск. вчений. степ. к.т.н., Ленінград, 1986 і ін.).
Відома і (обрана прототипом) силова установка з порожніми елементами конструкції, що містить моторний відсік з тепловим двигуном щонайменше один тракт газообміну, частина якого, що виходить за габарити моторного відсіку, розміщена в порожнистих елементах конструкції (заявка JP N 1-249519).
Трубопроводи двигунів-аналогів, що забезпечують гасіння коливань газу, мають значні вагу і об'єм, тому практично трубопроводи, що забезпечують потрібне гасіння коливань, не використовуються.
У частині зазначених вище в якості аналогів двигунів розміри (в основному, довжини) трубопроводів обрані так, що покращують газообмін. Довжини обраних трубопроводів (як кажуть, налаштованих трубопроводів), на жаль, значні. Причому найбільш раціональні з позицій якісного газообміну довжини трубопроводів найчастіше перевищують довжину двигуна. Тому в силових установках впускні і випускні трубопроводи оптимальної довжини, в основному, не використовуються.
У силовій установці - прототипі тракт газообміну можна виконати потрібних (для повного використання хвильових ефектів) розмірів (наприклад, потрібної довжини). Такі можливості відкриваються через розміщення частини тракту в порожнистих елементах установки, зокрема розміщення в бампері автомобіля частини тракту, що виходить за габарити моторного відсіку (виходить по довжині за габарити розміри моторного відсіку).
Однак, в установці - прототипі хвильові ефекти не використовуються і геометрія (розміри, довжини) трактів не вибирають з умов використання хвильових ефектів.
Разом з тим, оптимальну або раціональну геометрію (довжину) трубопроводів можна забезпечити, що не монтуючи на силовій установці (в моторному відсіку установки) великих труб. Замість (іншими словами, як) цих труб можна використовувати порожнисті елементи (трубопроводи) силової установки. Тобто в порожнистих елементах установки знаходиться (розміщена) трудноразмещаемая в моторному відсіку частина трактів або весь тракт.
У порівнянні з прототипом новизна винаходу полягає в тому, що в силовій установці з порожніми елементами конструкції, що містить моторний відсік з тепловим двигуном, що має систему подачі палива і щонайменше один тракт газообміну, частина якого, що виходить за габарити моторного відсіку, розміщена в порожнистих елементах конструкції, частина щонайменше одного тракту газообміну, що виходить за габарити моторного відсіку, виконана з геометрією, що забезпечує хвильові ефекти для поліпшення газообміну.
В результаті такої компоновки трактів (трубопроводів, колекторів, патрубків) при прийнятних вазі і габаритах установки на ній вдається розмістити двигун з так званої налагодженою системою газообміну, що забезпечує підвищення якості газообміну, а, отже, і показників двигуна.
Налаштування системи газообміну, в основному, здійснюється за рахунок створення коливань газу у впускному і випускному трактах, для чого ці тракти виконуються певної, підвищеної довжини. Саме необхідне подовження трактів (або ці тракти цілком, але необхідної довжини) і знаходиться (розміщено) в порожнистих елементах установки.
Порожні елементи установки можуть бути приєднані до трактах двигуна, тоді частина трактів, що знаходиться в порожніх елементах установки, поєднана з внутрішньою порожниною цих елементів.
В іншому варіанті виконання в порожнисті елементи вставлені трубопроводи, пов'язані з трактами двигуна.
Порожні елементи можуть бути з'єднані з атмосферою безпосередньо або через агрегати наддуву двигуна і інші машини, що перетворюють енергію газів.
Серед конструкцій, що реалізують управління хвильовими процесами є такі, у яких в трактах (впускному або випускному) є патрубки з закритим торцем (кінцем) (а.с. СРСР 1109530 та ін.). В якості такого "глухого" патрубка особливо просто використовувати порожнистий елемент силової установки.
Природно, що використовуються в якості трактів газообміну порожнисті елементи можуть бути забезпечені системою тепловідведення, наприклад, у вигляді оребрения. Так системою тепловідведення можуть бути забезпечені порожнисті елементи, через які проходить надувного повітря.
У порожніх елементах, через які в двигун надходить повітря, для компактності установки можуть бути розміщені і вузли системи подачі палива, наприклад, карбюратор або впорскує насос і т.п.
В установці може бути не один пристрій для введення палива, причому, як мінімум один з пристроїв розташоване в підлогою елементі конструкції на більшій відстані (по довжині впускного тракту) від двигуна, ніж інший пристрій введення палива. Наприклад, в бензинових двигунах при протяжному підлогою елементі і невеликий топлівоподаче паливо, подане в віддаленому підлогою елементі добре випарується, а інший пристрій забезпечить звичайну топливоподачу решті порції палива.
У двигунів з декількома блоками циліндрів, в основному, для гасіння коливань газу в трактах газообміну блоків, ці тракти під'єднані до одного полому елементу конструкції або до сполучених порожнистим елементам. Таким чином дані тракти блоків з'єднані між собою.
Хвильова настройка трактів орієнтована на один режим роботи двигуна, наприклад, на одну частоту обертання колінчастого вала. При зміні режиму роботи, як правило, бажано змінити довжину або всю геометрію тракту. Для хоча б часткового відповідності трактів режиму роботи двигуна в силовій установці тракти з'єднані з різними порожніми елементами і забезпечені пристроями перемикання для від'єднання трактів газообміну від одного порожнього елемента конструкції і з'єднання з іншими або для відключення тракту від полого елемента конструкції у функції режиму роботи.
У підлогою елементі може розташовуватися пристрій, змінює розміри (в основному, довжину) тієї частини полого елемента, яка приєднана до двигуна.
Силовою установкою може бути автомобіль, а порожніми елементами його крила, пороги і стійки кузова, бампери, пристрої захисту від удару, декоративні вузли.
У автомобіля, трактора, човни, велосипеда, генератора струму порожніми елементами конструкції можуть бути елементи рами або підставки під теплової двигун.
Для моторної пилки (в основному, ручної бензопили для пиляння лісу) або сінокосарки порожніми елементами можуть бути ручка або рама.
У літака порожніми елементами можуть бути стійки шасі, а механізм перемикання трактів газообміну розміщений в місці опори літака на стійки шасі.
Пропоновані силові установки можуть включати теплові двигуни різного типу: зовнішнього згоряння, внутрішнього згоряння з камерою періодичного згоряння та ін. В даному описі наведені приклади виконання силової установки з поршневими двигунами внутрішнього згоряння.
У транспортній силовій установці, що представляє собою автомобіль, трактор і т. П. Порожніми елементами є: рама, балки, пороги, крила, осі, труби огорожі, бампери, якщо вони виконані у вигляді порожніх елементів, тощо. Впускні і / або випускні органи двигуна (клапани, вікна) патрубками з'єднані з зазначеними порожніми елементами. Останні з'єднані з атмосферою або, в варіантах виконання, повітряочисниками, глушниками шуму, нейтралізаторами відпрацьованих газів. Наприклад, випускні колектори з'єднані з порогами автомобіля, в яких розміщені нейтралізатори відпрацьованих газів. Впускний тракт з'єднаний з крилами автомобіля, в які набитий воздухоочіщающій матеріал, а внутрішня порожнину крил з'єднана з атмосферою.
Як приклад реалізації силової установки на фіг. 1 приведена схема дизель-генератора, у якого налаштований впускний тракт виконаний у вигляді верхньої частини рами, що служить і та огорожею. На фіг. 2 схематично зображено силова установка-генератор струму, у якої впускними і випускними трактами є елементи рами.
У цих двигунів настройка впускного тракту забезпечує прихід хвилі тиску до впускного клапана в кінці впуску (що підвищує наповнення циліндрів), а настройка випускного тракту забезпечує прихід хвилі розрідження до випускного клапану в кінці випуску (що дозволяє поліпшити очищення циліндра від випускних газів і знизити роботу виштовхування продуктів згоряння).
|
|
Навіть мінімальні довжини налаштованих зазначеним чином впускних і випускних трактів зазвичай перевищують довжину двигуна, а у двигунів з ходом поршня близько 10 см ці довжини становлять близько метра. На фіг. 1 схематично зображено дизель-генератор (електроструму) з дизелем 64 15/15. Кожен блок двигуна має по впускному колектору 1 і 2. Для хвильової "настройки" до колекторів з обох кінців згідно а.с. СРСР 943416 приєднані кінцеві труби 3, 4, 5, 6. На фіг. 1 довжина цих труб схематично зображено близькою до 650 мм, орієнтуючись на вказаний вище автореферат дисертації Д.В. Давиденко. Труби 3 і 4, 5 і 6 плавно вигнуті і утворюють верхню частину рами. Верхня частина рами з'єднана з іншою рамою (не відображено). На рамі закріплені двигун і решітка огорожі. Пунктиром позначено місце (7) установки воздухоочистителей. На фіг. 2 зображений поширений невеликий переносний двигун - генератор струму, що застосовується, в основному, для приводу ручного електроінструменту. У цьому двигуні-генераторі встановлено малопотужний бензиновий двигун 8. Рама 9, на якій закріплений двигун, являє собою зроблений з труб паралелепіпед з заокругленнями труб в кутах. Для виконання в даній силовій установці "налаштованого" впускного тракту двигуна (для розміщення впускного тракту з довжиною, що забезпечує позитивний вплив на робочий цикл) двигун впускним патрубком 10 приєднаний до верхньої трубі 11 рами 9. Воздухоочиститель 12 приєднаний до цієї ж верхньої трубі 11 патрубком 13 . Загальна довжина впускного тракту (по ходу світлих стрілок, що зображують рух повітря) складається з довжини патрубка 13, плюс довжина верхньої труби від місця з'єднання з патрубком 13 до місця з'єднання з патрубком 10 (по ходу світлих стрілок) плюс довжина патрубка 10. При незмінних розмірах рами 9 потрібна довжина налаштованого впускного тракту забезпечена, в основному, обраними місцями приєднання патрубків 10 і 13 до верхньої трубі 11. (При показаних на фіг. 2 місцях приєднання у впускний тракт включено приблизно 3/4 довжини верхньої труби 11). |
Аналогічно налаштований випускний тракт утворений патрубком 14, що з'єднує органи випуску двигуна 8 з порожнистої стійкою 15 рами 9, з'єднанням внутрішньої порожнини цієї стійки з нижньою трубою 16 рами і з'єднанням труби 16 з атмосферою випускним патрубком-глушником 17.
Рама має і ручки 18 для перенесення і ніжки 19. Вигин труб, що утворюють раму, виконано плавним. Рух випускних газів показано темними стрілками.
У варіанті силової установки у вигляді моторного човна верх бортів човна являє собою трубу, до якої кріпиться лист, який утворює борт. З ділянкою зазначеної труби з'єднаний впускний тракт двигуна. На відстані від місця з'єднання, що забезпечує хвильової наддув, труба з'єднана з атмосферою. Випускний трубопровід плавно сполучений з іншим відрізком труби, а цей відрізок з'єднаний з атмосферою (через глушник) на відстані, що забезпечує прихід хвилі розрідження до циліндра в кінці випуску.
У варіанті виконання патрубки, що з'єднують трубу з атмосферою, мають можливість переміщення вздовж труби. Це дозволяє змінювати довжини впускного і випускного трактів.
У силовій установці у вигляді трактора з рамою, утвореної порожнистими всередині трубами або порожніми елементами іншої, але замкнутої форми перетину, двох або багатоблокових двигун з турбокомпресором на кожному блоці відповідно до даного винаходу встановлено так. Випускні трубопроводи кожного блоку з'єднані з порожнистої балкою в передній частині кабіни, а дана балка - з турбіною турбокомпресора. Впускні трубопроводи (на ділянці після компресорів) з'єднані з бампером (виконаним у вигляді труби), розміщеним у передній верхній частині трактора. (Такий бампер раціональний, наприклад, для трелювальних тракторів). Бампер з'єднаний з впускними колекторами блоків циліндрів. Зазначене з'єднання трубопроводів блоків може застосовуватися на двигунах з наддувом і без нього.
У розглянутих силових установках необхідні довжини трубопроводів (реалізовані відповідно до даного винаходу) забезпечують бажане протягом газів в трактах двигунів, що підвищує їх показники. У наведених на фіг. 1 і 2 двигунах і в човнової двигуні хвиля тиску приходить до органів впуску в кінці впуску, а хвиля розрідження - в кінці випуску. Це підвищує наповнення, покращує очищення циліндрів. Внаслідок зазначених та інших корисних ефектів і відбувається підвищення показників.
При роботі багатоблокових тракторного двигуна з турбокомпресорами гази з випускних колекторів блоків надходять в балку. В результаті суперпозиції коливань газів, які прийшли з різних колекторів, а й гасіння коливань при русі всередині балки тиск у випускному тракті стає ближче до Ізобаричний. Аналогічно зменшуються коливання у впускному тракті. Підвищення ступеня ізобарну газу в колекторах підвищують ККД турбокомпресорів і ідентичність роботи циліндрів. Останнє вирівнює теплонапряженность, т. Е. Теплонапряженность деталей найбільш нагрітого циліндра стає нижче, і трохи підвищує ККД.
У розглянутому прикладі виконання гази з випускного колектора (з тракту газообміну) надходять в балку трактора (порожнистий елемент установки), а потім в турбіну турбокомпресора, звідки гази випливають в атмосферу, тобто порожнисті елементи (балка) з'єднані з атмосферою через машину, що перетворює енергію газів через турбіну турбокомпресора.
Компресор цього турбокомпресора може бути пов'язаний з впускними каналами в голівках блоків циліндрів через порожнисті елементи рами або бампера трактора. Аналогічна зв'язок може бути використана і при інших пристроях наддуву - хвильовому обміннику тиску і т.п. машин, що перетворюють енергію газів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Силова установка з порожніми елементами конструкції, що містить моторний відсік з тепловим двигуном, що має систему подачі палива і, щонайменше, один тракт газообміну, частина якого, що виходить за габарити моторного відсіку, розміщена в порожнистих елементах конструкції, що відрізняється тим, що частина, щонайменше, одного тракту газообміну, що виходить за габарити моторного відсіку, виконана з геометрією, що забезпечує хвильові ефекти для поліпшення газообміну.
2. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що частина, щонайменше, одного тракту газообміну, що виходить по довжині за габарити моторного відсіку, виконана з геометрією, що забезпечує хвильові ефекти для поліпшення газообміну.
3. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що частина тракту, що знаходиться в порожніх елементах конструкції, поєднана з внутрішньою порожниною цих елементів.
4. Силова установка по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що частина тракту, що знаходиться в порожніх елементах конструкції, виконана у вигляді трубопроводів, що проходять через ці елементи.
5. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що порожнисті елементи конструкції з'єднані з атмосферою.
6. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що порожнисті елементи конструкції з'єднані з атмосферою через агрегати наддуву і агрегати, що перетворюють енергію газів.
7. Силова установка по п. 1, яка відрізняється тим, що хоча б один з під'єднаних порожнистих елементів конструкції має закритий торець.
8. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що порожнисті елементи конструкції забезпечені системою відводу тепла.
9. Силова установка по п.8, що відрізняється тим, що система відводу тепла виконана у вигляді оребрения.
10. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що, щонайменше, частина вузлів системи подачі палива розміщена в порожнистих елементах конструкції.
11. Силова установка по п.10, що відрізняється тим, що система подачі палива має не один пристрій введення палива, причому, щонайменше, одне з них розташоване в підлогою елементі конструкції на більшій відстані від двигуна, ніж інший пристрій введення.
12. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що при виконанні теплового двигуна з декількома блоками циліндрів тракти газообміну різних блоків циліндрів під'єднані до одного або сполучених порожнистим елементам конструкції.
13. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що тракти газообміну з'єднані з різними порожніми елементами конструкції і забезпечені пристроями перемикання для від'єднання трактів газообміну від одного порожнього елемента конструкції і з'єднання з іншим або для відключення тракту газообміну від полого елемента конструкції у функції режиму роботи.
14. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що в підлогою елементі конструкції розташований пристрій, що змінює розміри приєднаної до тракту газообміну двигуна частини полого елемента конструкції.
15. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що вона являє собою автомобіль, крила, пороги, стійки кузова, бампери, пристрої захисту від удару і декоративні вузли якого представляють собою порожні елементи конструкції.
16. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що вона являє собою автомобіль, трактор, човен, велосипед або генератор струму, порожніми елементами конструкції яких є елементи рами для підставки під теплової двигун.
17. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що вона являє собою ланцюгову пилку або сінокосарку, порожніми елементами яких є ручка або рама.
18. Силова установка по п.1, що відрізняється тим, що являє собою літак, порожніми елементами конструкції якого є стійки шасі, а механізм перемикання трактів газообміну розміщений в місці опори літака на стійки шасі.
Версія для друку
Дата публікації 27.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.