Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: привод машин и механизмов преимущественно стационарного типа. Сущность изобретения: в предлагаемом двигателе роль поршня выполняет жидкость, выталкиваемая попеременно из одного цилиндра 1 в другой через лопасти гидротурбины 16 под действием расширяющихся продуктов сгорания сжатой топливовоздушной смеси. 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала.

Известны двигатели внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала (пат. Великобритании N 1380739, кл. F 02 B 75/32, 1975), содержащие по меньшей мере два цилиндра, частично заполненные жидкостью, систему питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан, смеситель и пневмокран сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра связана с гидравлическим приводом выходного вала.

В качестве гидравлического привода выходного вала здесь используется кривошипно-шатунный механизм, служащий для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого и связанного с ним выходного вала. Кривошипно-шатунный механизм содержит стандартный набор деталей известных двигателей внутренного сгорания (ДВС): цилиндры, поршни, кольца, втулки, пальцы и коленчатый вал. При работе двигателя значительная часть энергии затрачивается на преодоление трения между этими деталями, в результате чего величина механического КПД в ДВС нее превышает 85% . Кроме того, обилие подвижных и трущихся частей требует повышенных затрат на эксплуатацию двигателя, его техническое обслуживание и ремонт.

В конечном счете, указанные недостатки являются основной причиной невысоких показателей ДВС по экономичности, надежности и моторесурсу.

Целью изобретения является повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала, его надежности и долговечности.

Указанная цель достигается тем, что гидравлический привод выходного вала выполнен в виде по меньшей мере двух гидротурбин, согласно размещенных на выходном валу или соединенных с ним посредством приводного механизма и снабженных индивидуальными входными и выходными патрубками, при этом каждая турбина своим входным патрубком подключена к индивидуальному цилиндру посредством управляемого запорного элемента, а своим выходным патрубком подключена к другому цилиндру посредством обратного клапана.

На чертеже схематично изображен предлагаемый двигатель.

Двигатель содержит цилиндр 1, запальную свечу 2, выпускной клапан 3, впускной клапан 4, смеситель 5, пневмомагистраль 6 с пневмокраном 7, компрессор 8 с ресивером 9, дозатор 10 топлива с каналами 11 и 12, пневморукав 13, входной патрубок 14 с запорным элементом 15, гидротурбину 16, выходной патрубок 17 с обратным клапаном 18. На выходном валу двигателя с одной его стороны смонтирован маховик 19, а с другой - клиноременная передача 20 для передачи вращения от двигателя к компрессору 8.

Работает двигатель следующим образом.

Открывают вентиль топливного бака (не показаны) и горючее (например, бензин) поступает в дозатор 10 топлива. С помощью стартера (не показан) приводят в действие компрессор 8 и заполняют рессивер 9 сжатым воздухом до давления, например, 0,7-0,9 МПа. Включают зажигание и по сигналу датчика уровня, установленного в цилиндре не показан), открывается пневмокран 7 (например, двухпозиционный трехходовой с электроприводом). Поток сжатого воздуха устремляется из ресивера 9 через клапан 4 в полость над жидкостью в цилиндре 1. По пути в смесителе 5 воздух обогащается бензином из дозатора 10 и в цилиндр 1 поступает уже в качестве готовой горючей смеси. Часть сжатого воздуха одновременно поступает по пневморукаву 13 в корпус клапана 3, поднимает его шток и устанавливает тарелку клапана на гнездо, надежно перекрывая выпускное отверстие.

По достижении требуемого давления сжатия (например, 0,6-0,8 МПа) автоматически закрывается пневмокран 7 и одновременно от свечи 2 воспламеняется горючая смесь в цилиндре 1. Давление в нем возрастает до 5,0-6,0 МПа. Автоматически открывается запорный элемент 15 и жидкость расширяющимися газами вытесняется из цилиндра через патрубок 14 на лопатки рабочего колеса гидротурбины 16, приводя его во вращение. После гидротурбины жидкость по патрубку 17 и через клапан 18 напpавляется во второй цилиндр. Выпускной клапан 3 в этом втором цилиндре открыт, и жидкость беспрепятственно заполняет его полость.

В конце вытеснения жидкости, когда давление в цилиндре достигнет нижнего предела (например, 0,1-0,2 МПа), автоматически открывается клапан 3, отработанные газы сбрасываются наружу и давление в цилиндре падает до атмосферного. Автоматически закрывается запорный элемент 15 и цикл повторяется, но уже с обратным движением жидкости. Лопатки рабочих колес обеих турбин установлены с таким расчетом, чтобы обеспечивать вращение выходного вала в одном направлении.

Предлагаемый двигатель обладает более высокими показателями по экономичности, надежности и долговечности, поскольку КПД гидротурбин достигает 96-98% , а число подвижных и трущихся деталей в нем значительно сокращено. (56) Патент Великобритании N 1380739, кл. F 02 B 75/32, 1975.

Формула изобретения

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан, смеситель и пневмокран сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, отличающийся тем, что гидравлический привод выходного вала выполнен в виде по меньшей мере двух гидротурбин, соосно размещенных на выходном валу или соединенных с ним посредством приводного механизма и снабженных индивидуальными входным и выходным патрубками, при этом каждая турбина своим входным патрубком подключена к индивидуальному цилиндру посредством управляемого запорного элемента, а своим выходным патрубком подключена к другому цилиндру посредством обратного клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1