| 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 RU2122128
Двигуни внутрішнього згоряння З двофазним РОБОЧИХ ХОДОМ
Ім'я заявника: Абдулін Валерій Узбаковіч
Ім'я винахідника: Абдулін Валерій Узбаковіч
Ім'я патентовласника: Абдулін Валерій Узбаковіч
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1997.05.06
Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до двигунобудування, і може бути використано як силова установка в різних транспортних засобах (катерах і кораблях, легкових і вантажних автомобілях, автобусах і ін.), А й в мобільних джерелах енергії (дизель-електрогенератори, компресори та пр.). Пропонований двигун для кожної пари циліндрів містить додатковий циліндр, в якому продукти згорання розширюються і здійснюють механічну роботу. Газодинамічна схема пропонованого двигуна дозволяє по-новому сформулювати механізм, отримати істотне поліпшення економічності. Винахід забезпечує підвищення ККД за рахунок більш повного використання теплової енергії згоряння палива в робочому циклі.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до двигунобудування, і може бути використано як силова установка в різних транспортних засобах (катерах і кораблях, легкових і вантажних автомобілях, автобусах і ін.), А й в мобільних джерелах енергії (дизель-електрогенератори, компресори та пр.).
Відомий класичний 4-х тактний поршневий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), що складається з кривошипно-шатунного механізму, поршневий пари (поршень в циліндрі), пристрої сумішоутворення і механізму газорозподілу (Політехнічний словник. Гл. Ред. Акад. І.І. Артоболевский. М .: Радянська енциклопедія, 1976, с. 132). У циліндрі під час обертання коленвала по черзі протікають 4 такту: впуск, стиснення, згорання суміші з виконанням корисної механічної роботи (т.зв. робочий хід) і, нарешті, випуск.
Недолік пристрою - недостатньо ефективний процес використання енергії згорає палива.
Відомий і двигун внутрішнього згоряння, що містить пару циліндрів з зворотно-поступально рухомими поршнями і головку, в якій розміщений газорозподільний золотник, забезпечений загальної для обох циліндрів камерою згоряння і пов'язаний з колінчастим валом двигуна (см. А.с. N 828780, кл. F 02 B 41/02, 1982). Виконання циліндрів різного об'єму і зміщення кривошипа коленвала циліндра меншого обсягу в бік випередження по робочому ходу обертання на 9 - 72 o щодо кривошипа циліндра більшого обсягу дозволяє підвищити економічність ДВС шляхом забезпечення продовженого розширення продуктів згоряння.
Цей пристрій найближче до пропонованого (з наявного в фонді) і прийнято за прототип.
Недолік пристрою - складність забезпечення необхідної герметичності золотникового механізму при високих теплових навантаженнях та тисках, притаманних цьому вузлу конструктивно, складність мастила ковзної поверхні в зоні вікон золотника.
Мета винаходу - підвищити коефіцієнт корисної дії поршневого двигуна внутрішнього згоряння.
Для досягнення цієї мети пропонується конструкція двигуна внутрішнього згоряння з 2-х фазним робочим ходом (далі - ДВС з 2-х фазним РХ), що відрізняється від відомих поршневих ДВС наявністю додаткового циліндра, в який продукти згоряння потрапляють при русі поршня в провідному циліндрі.
Конструкція ДВС з 2-х фазним РХ пояснюється схемами (див. Фіг. 1, фіг. 2). Пристрій складається з насоса турбонаддува 1, однієї або декількох груп циліндрів, в кожній з яких два основних і один додатковий (розширювальний), зі зворотно-поступально рухомими в них поршнями, кінематично пов'язаними із загальним коленвалом. Термодинамічні процеси в основних циліндрах можуть протікати як по циклу Дизеля, так і по циклу Отто (т. Е. Бензиновий, 4-х тактний), різниця фаз між ними становить 360 o. Робочий газ з кожного основного циліндра, що є провідним в групі по черзі, потрапляє в додатковий з різницею в 360 o повороту коленвала, діаграма газорозподілу абсолютно однакова по відношенню до кожного з основних циліндрів, тому для визначення роботи в групі досить розглянути схему газообміну тільки одного основного циліндра з додатковим. В основному циліндрі 2 (на схемах другий не показаний) і в додатковому 3 знаходяться поршні 4 і 5, які через шатуни 6 і 7 відповідно пов'язані спільним коленвалом 8. Ставлення робочих обсягів додаткового циліндра до основного позначимо 
Циліндри з'єднані між собою в голівці блоку циліндрів перепускний трубою 9, яка має складну форму, через перепускний клапан 10. З метою кращого перемішування суміші, що особливо важливо для дизельного циклу, перепускна труба 9 має форму кругового каналу розташованого навколо осі клапана 10. Вона складена з внутрішньої стінки порожнини і поверхні тарілки перепускного клапана 10. Різниця фаз між процесами в основному і додатковому циліндрах становить 
градусів. Це означає, що після того як в основному циліндрі поршень 4 пройде верхню "мертву точку" (далі ВМТ), в додатковому циліндрі поршень 5 пройде ВМТ після повороту коленвала 8 на кут ( <180 o). Основний циліндр забезпечений впускним клапаном 11. Додатковий циліндр - випускним клапаном 12 і перепускним клапаном 13 для роботи з другим основним циліндром.
Пропонований ДВС з 2-х фазним РХ працює наступним чином. Вихідним станом є положення поршня 4 в ВМТ, в робочому циліндрі немає робочої суміші (див. Фіг. 3). Колінвал обертається. Після проходження поршнем ВМТ відкривається впускний клапан 11. При русі поршня вниз в циліндр надходить повітря (суміш - для карбюраторного циклу). Після досягнення поршнем НМТ клапан 11 закривається, "впуск" закінчений. Колінвал продовжує обертання, поршень рухається вгору, повітря в циліндрі стискається і витісняється в перепускний трубу 9, що є камерою згоряння. Повітря (суміш) потрапляє в порожнину під гострим кутом до осі каналу і починає в ньому циркулювати. Це такт - "стиснення". Поблизу ВМТ в перепускний трубу 9 впорскується паливо (при карбюраторному циклі - суміш запалюється). Воно згорає і розігрітий газ після проходження поршнем ВМТ розширюється, цей такт - "робочий хід". Робочий хід складається з двох фаз. Перша фаза протікає від положення поршня ВМТ до повороту коленвала 8 на кут (Див. Фіг. 1). Під час руху поршня 4 вниз гарячий газ через кривошипно-шатунний механізм виконує корисну механічну роботу. Назвемо таку фазу - "перепуск" (див. Фіг. 2). У цей момент поршень 5 в додатковому циліндрі 3 досягає ВМТ, механізм газорозподілу відкриває клапан 10, через перепускний трубу 9 обидва циліндра стають сполученими. Поршень 4 рухається вниз до досягнення НМТ, а потім вгору. Поршень 5 рухається вниз. Сумарний обсяг надпоршневого обсягів в циліндрах 2 і 3 безперервно збільшується до досягнення коленвалом кута повороту 
внутрішня енергія робочого тіла через поршні і кривошипно-шатунний механізм переходить в механічну енергію обертання коленвала 8. Після повороту коленвала на кут , Фаза "перепуск" завершується. Відкривається клапан 12, починається "випуск". Після досягнення поршнем 4 ВМТ закривається клапан 10. Деталі в основному циліндрі, який був ведучим, прийшли в початкове положення, газодинамический цикл в ньому замкнулося. Основний циліндр готовий до такту "впуск". У додатковому циліндрі 3 випуск триває до досягнення поршнем 5 ВМТ. У цей момент клапан 12 закриється, газодинамический цикл в ньому замкнеться. Додатковий циліндр готовий до початку перепуску розігрітого газу через клапан 13 і 2-го основного циліндра, що став провідним.
Перелік фігур:
Фіг. 1 являє собою кінематичну схему ДВС з 2-х фазним РХ в першій фазі такту "робочий хід"
Фіг. 2 являє собою кінематичну схему ДВС з 2-х фазним РХ в другій фазі такту
"Робочий хід" - перепуск
Фіг. 3 являє собою діаграму газорозподілу в ДВС з 2-х фазним РХ.
Пропонована конструкція ДВС дозволяє зменшити відношення обсягів основного циліндра 
, збільшуючи 
(Тобто відношення тиску всередині циліндра в кінці такту впуску до атмосферного), використовуючи наддув повітря (суміші) у впускному колекторі, що при незмінній потужності заряду означає зменшення геометричних розмірів основного циліндра і пов'язаних з ним деталей і, як наслідок, зменшення маси рухомих і нерухомих частин в найбільш напруженому (механічно і термічно) вузлі не погіршуючи показників економічності ДВС з 2-х фазним РХ.
Порівняльний аналіз з аналогами і прототипом показав, що заявляється пристрій відрізняється організацією термодинамічної циклу в двигуні, а саме: має місце спільна робота основного (ведучого) і додаткового циліндрів протягом робочого ходу, використовується порожнину складної конфігурації в голівці циліндрів в якості перепускний труби і камери згоряння з інтенсивним перемішуванням суміші. Таким чином, пристрій відповідає критерію "новизна" і "істотна відмінність".
Недоліком є деяке ускладнення конструкції двигуна пов'язане зі збільшенням числа циліндрів.
При рівній з двигуном традиційної конструкції, потужності заряду ДВС з 2-х фазним РХ матиме такі переваги:
а) більш повне використання теплової енергії згоряння палива за рахунок продовженого розширення продуктів згоряння, зменшення теплових втрат за рахунок більш оптимального побудови газодинамічного циклу (згоряння в малоизменяющейся обсязі, робочий хід з відносно швидкою зміною обсягу);
б) зменшення геометричних розмірів і механічних навантажень на деталі основного циліндра і приводу (їх перерозподіл між основними і додатковими циліндрами), що збільшить надійність і термін служби двигуна в цілому за інших рівних умов;
в) протягом робочого ходу крутний момент на валу змінюється більш плавно, як наслідок - зменшення зносу вузлів трансмісії, збільшення надійності її роботи при інших рівних умовах;
г) тому внутрішня енергія робочого газу на випуск менше, а час випуску більше, спрощуються пристрої придушення акустичного шуму (тобто глушники та резонатори).
Конструкція ДВС з 2-х фазним РХ не вимагає використання додаткових технологій при виробництві, принципово нових елементів конструкції (електричних, гідравлічних, хімічних і ін.), Інших мастильних матеріалів, інших видів палива, дорогих у виготовленні або рідкісних матеріалів, і дозволяє використовувати з ще більшою ефективністю все поліпшення традиційних ДВС (мікропроцесорне управління, застосування кераміки, уприскування, багатоклапанні механізми газорозподілу і ін.).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Двигун внутрішнього згоряння, що містить щонайменше одну пару циліндрів з зворотно-поступально рухомими поршнями, кінематично пов'язаними з колінчастим валом двигуна, циліндри виконані різного об'єму, причому один циліндр забезпечений воздуховпускнимі органами, а другий - газовипускнимі, і кривошип колінчастого вала першого циліндра зміщений в сторону випередження по ходу обертання на кут , Що відрізняється тим, що, з метою підвищення ККД шляхом більш оптимального використання теплової енергії згоряння палива, в такті робочого ходу беруть участь ведучий і додатковий циліндри, клапан, їх з'єднує, відкривається після досягнення кута ( <180 o) після проходження поршнем в провідному циліндрі верхньої мертвої точки, а камера згоряння, що знаходиться в головці блоку циліндрів, має форму кільцевого каналу, розташованого навколо осі перепускного каналу, поєднує функцію патрубка перепуску, причому додатковий циліндр патрубками з'єднаний з двома основними циліндрами, є ведучими почергово, через поворот колінчастого вала на кут 360 o.
Версія для друку
Дата публікації 26.12.2006гг
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.