Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве силовой установки на автомобилях, тракторах, тепловозах. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок из трех цилиндров 1, 2, 3, два из которых 1 и 2 работают по четырехтактному циклу, в которых установлены впускные 4 и выпускные 5 клапаны, форсунки, причем поршень 6 второго цилиндра установлен с отставанием от поршня первого цилиндра, а третий цилиндр, поршень 6 которого через шатун 7 соединен с коленчатым валом 8 первого и второго цилиндров, установлен в противофазе с ним, содержит впускной 4 и выпускной 5 клапаны, при этом выпускные клапаны 5 первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном 4 третьего цилиндра посредством выпускного коллектора 9, а в нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна 10, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке одновременно с открыванием выпускного клапана 5 третьего цилиндра. Изобретение обеспечивает повышение эффективности двигателя за счет снижения затрат на удаление отработавших газов, уменьшение токсичности выхлопных газов. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве силовой установки на автомобилях, тракторах, тепловозах и т.п.

1. Известен комбинированный ДВС, содержащий турбину привода компрессора наддува, подключенную впускным патрубком к магистрали выпуска отработавших газов из цилиндров, и волновой преобразователь энергии, подключенный газовпускным каналом к выхлопному патрубку турбины привода компрессора, отличающийся тем, что с целью улучшения эффективных показателей, волновой преобразователь энергии выполнен в виде трансформатора давления отработавших газов с двумя выпускными каналами: первым - для выпуска газов пониженного давления и вторым - для выпуска газов повышенного давления, а двигатель снабжен потребителем энергии газов повышенного давления, причем первый выпускной канал трансформатора давления сообщен с атмосферой, в второй подключен к потребителю энергии газов.

2. Двигатель по п.1 отличается тем, что потребитель энергии газов повышенного давления кинематически связан с коленчатым валом и выполнен в виде силовой турбины.

3. Двигатель по п. 1 отличается тем, что потребитель энергии газов повышенного давления выполнен заодно с турбиной привода компрессора наддува в виде газовой турбины (N 1717853, F 02 B 33/42, F 02 B 37/00, F 02 B 41/10, F 02 K 11/02).

Недостатком данного устройства являются потери на удаление газов из установки, что снижает ее эффективность и не снижает токсичности выхлопных газов.

Наиболее близким к заявляемому устройству относится ДВС, который содержит блок из двух цилиндров с поршнями, коленчатым валом, головкой и камерой сгорания в ней, с форсунками для топлива, воздушный и выхлопной трубопроводы, воздушный трубопровод с установленным в нем воздушным клапаном размещен в головке двигателя и сообщен с полостью первого цилиндра через выпускной клапан со вторым цилиндром, при этом поршень второго цилиндра установлен с отставанием от первого цилиндра, и на два цилиндра установлен дополнительно третий, поршень которого через шатун соединен с тем же коленчатым валом и установлен в противофазе с поршнем первого и второго цилиндров, при этом впускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра, в головке которого находится выпускной клапан (Германия N 2704630, F 02 B 41/06, 1978).

Недостатками данного устройства являются энергетические затраты на отсос, сжатие и выталкивание из третьего цилиндра отработавших в первом и втором цилиндрах газов.

Задачей изобретения является повышение эффективности двигателя за счет снижения затрат на удаление отработавших газов, уменьшение токсичности выхлопных газов.

Поставленная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок, состоящий из трех цилиндров, два из которых работают по четырехтактовому циклу, в которых установлены впускные и выпускные клапаны, форсунки, причем поршень второго цилиндра установлен с отставанием от поршня первого цилиндра, а третий цилиндр, поршень которого через шатун соединен с коленчатым валом первого и второго цилиндров, установлен в противофазе с ним, содержит впускной и выпускной клапаны, при этом выпускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра посредством впускного коллектора, а в нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке, одновременно с открыванием выпускного клапана третьего цилиндра.

Новые существенные признаки: 1. Выпускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра посредством выпускного коллектора.

2. В нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке, одновременно с открыванием выпускного клапана третьего цилиндра.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правой охраны.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат, заключающийся в уменьшении затрат энергии на выпуск отработавших газов в обоих цилиндрах, что в итоге повышает эффективность двигателя. При этом в третьем цилиндре происходит догорание, что приводит к уменьшению токсичности выхлопных газов.

На чертеже схематически изображен чертеж двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) содержит блок из трех цилиндров 1, 2, 3 с обычным для поршневых двигателей кривошипно-шатунным механизмом. Цилиндры 1, 2, 3 представляют собой обычные для поршневого четырехтактного двигателя цилиндры с впускным 4 и выпускным 5 клапанами, поршнями 6 и шатунами 7, соединенными с коленчатым валом 8. Цилиндр 2 аналогичен цилиндру 1, но работает со смещением по фазе на два такта по отношению к первому, т. е. когда в первом цилиндре выпуск, во втором - сжатие. Поршень 6 цилиндра 3 через свой шатун 7 соединен с коленчатым валом 8, но в противофазе, т.е. когда поршень 6 в цилиндрах 1 и 2 движутся вверх (от коленчатого вала 8) поршень 6 цилиндра 3 перемещается вниз к коленчатому валу 8.

Выпускные клапаны 5 цилиндров 1 и 2 соединены с впускным клапаном 4 цилиндра 3 выпускным коллектором 9. В нижней части цилиндра 3 расположены выпускные окна 10.

Отработавшие газы в цилиндре 1 через выпускной клапан 5 попадают в выпускной коллектор 9, а через него - в цилиндр 3 через его впускной клапана 4. Отработавшие газы под давлением поршня 6 цилиндра 1 с затратами работы переходят в цилиндр 3. Здесь, давя на поршень 6 цилиндра 3, сами совершают работу, оказывая давление через поршень 6 и шатун 7 на коленчатый вал 8. При этом затраты на выталкивание газов из цилиндра 1 частично компенсируется. При подходе поршня 6 цилиндра 3 к нижней мертвой точке открываются перекрытые им выпускные окна 10 и газы под собственным давлением выходят наружу. В это же время открывается выпускной клапан 5 цилиндра 3. Остатки находящихся в нем газов удаляются при уже значительно более низком давлении, чем они поступили в этот цилиндр. Таким образом суммарная работа на удаление отработавших газов в рассматриваемом цилиндре значительно снижается.

Теперь открывается выпускной клапан 5 цилиндра 2 и отработавшие в нем газы поступают через выпускной коллектор 9 и выпускной клапан 4 цилиндра 3. Цикл повторяется.

За один цикл работы в цилиндрах 1, 2 в цилиндре 3 протекают два цикла и он обслуживает оба соединенных с ним цилиндра, способствуя снижению энергии на их очистку от отработавших газов, при этом вследствие догорания отработанных в цилиндрах 1 и 2 газов в атмосферу выбрасываются менее токсичные выхлопные газы.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок, состоящий из трех цилиндров, два из которых работают по четырехтактному циклу, в которых установлены впускные и выпускные клапаны, форсунки, причем поршень второго цилиндра установлен с отставанием от поршня первого цилиндра, а третий цилиндр, поршень которого через шатун соединен с коленчатым валом первого и второго цилиндров, установлен в противофазе с ним, содержит впускной и выпускной клапаны, отличающийся тем, что выпускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра посредством выпускного коллектора, а в нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке одновременно с открыванием выпускного клапана третьего цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1