Способ андреева работы двигателя внешнего сгорания

 

Г

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1ц 476369

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.71 (21) 1721491/24-6 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.07.75. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 25,11.75 (51) М. Кл. F 02g 1/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.4:629.114 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Андреев и Л. Г. Андреева (71) Заявитель (54) СПОСОБ АНДРЕЕВА РАБОТБ1 ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателям внешнего сгорания. Известны способы работы этих двигателей, снабженных связанными с общим коленчатым валом спаренными цилиндрами, путем последовательного осуществления в цилиндрах нагрева рабочего тела и его охлаждения.

Тепловой цикл известных двигателей недостаточно совершенен.

Целью изобретения является повышение к. п.д. раооты двигателя. Для этого после нагрева рабочего тела в первом из цилиндров е"o перепускают в другой цилиндр с последующим выпуском в ресивер, охлаждают и подают в первый цилиндр последовательно из ресивера и другого цилиндра, Рабочие циклы в спаренных цилиндрах осуществляют со сдвигом на 180 относительно поворота коленчатого вала.

На фиг. 1 представлена круговая диаграмма шеститактного цикла; на фиг. 2 схематически изображен двигатель, работающий по этому способу: а — поршень в верхней мертвой точке, когда происходит газообмен между цилиндрами, б — момент выхлопа из нижнего цилиндра в ресивер, в — поршень в среднем положении, когда цилиндры разобщены; на фиг. 3 — диаграмма изменения давлений в цилиндрах в зависимости от угла поворота коленвала; на фиг. 4 — диаграмма крутящих моментов двухцилиндровых двигателей с оппозитным расположением цилиндров (сплошной линией — крутящий момент при работе по предлагаемому способу, а штрих-пунктирной — при работе по способу

Стирлинга) .

Сущность описываемого способа заключается в том, что в двухцилиндровом двигателе

1о внешнего нагрева в течение одного цикла дважды происходит газообмен между рабочимп цилиндрами и по очереди — рабочих цилиндров с ресивером, т. е. осуществлен ступенчатый наддув: сначала из ресивера, а за15 тем из оппозитного цилиндра. В результате количество рабочего тела в рабочих цилиндрах периодически изменяется от максимума при рабочем коде до минимума при вспомогательном.

20 Этот способ реализуется в данном случае в виде шеститактного цикла. Как видно из диаграммы цикла (см. фиг. 1), в обоих рабочих цилиндрак двигателя протекают идентичные процессы, но сдвинутые по фазе на 180 .

25 Цикл состоит из следующих тактов:

I такт — рабочий код (нагрев и расширение рабочего тела при повышении давления);

II такт — выхлоп в оппозитный цилиндр (некоторое количество рабочего тела вытесЗО няется в другой цилиндр);

476369

III такт — выхлоп в ресивер (еще некоторое количество рабочего тела вытесняется в ресивер);

IV такт — вспомогательный ход (охлаждение оставшегося в цилиндре рабочего тела и уменьшение его объема с одновременным ггадением давления);

Ч такт — наддув из ресивера (приток некоторого количества рабочего тела из ресивера);

VI такт — наддув из оппозитного цилиндра (приток еще некоторого количества рабочего тела из другого цилиндра).

При положении поршней в верхней мертвой точке цилиндры сообщены и между ними происходит газообмен, т. е. перетекание части рабочего тела из нижнего цилиндра, где идет такт выхлопа, в верхний, где происходит такт наддува. Этот процесс протекает благодаря тому, что в нижнем цилиндре почти все рабочее тело находится в горячей полости «ГП», а в верхнем — в холодной «ХП».

В верхнем цилиндре 1 (см. фиг. 2 o) начинается рабочий ход, а в нижнем 2 — такт выхлопа в ресивер, где давление равно исходному. К концу такта в нижнем цилиндре и в ресивере 3 устанавливается одинаковое давление и к началу подготовительного такта охлаждения в нижнем цилиндре остается рабочего тела меньше, чем в верхнем.

Далее процессы в цилиндрах происходят автономно: в верхнем — рабочий ход, так как при движении поршней вниз в верхнем цилиндре рабочее тело вытесняется в горячую зону, т. е. расширяется, и в результате нагрева давление его возрастает. В нижнем цилиндре происходит вспомогательный ход, т. е. охлажденное рабочее тело вытесняется из горячей полости в холодную — объем уменьшается, а давление падает.

Этот процесс хорошо виден на диаграмме (см. фиг. 3) текущих значений давления в цилиндрах.

При достижении области нижней мертвой точки нижний цилиндр сначала сообщается с ресивером, и так как к этому моменту давление в цилиндре стало меньше, чем в ресивере, начинается такт наддува рабочего тела из ресивера. Затем цилиндр разобщается от

3О ресивера, а цилиндры сообщаются вновь и начинается обратное перетекание рабочего тела из верхнего цилиндра в нижний, т. е. происходит выхлоп из верхнего цилиндра и наддув в нижний цилиндр и т. д.

Индикаторное давление (см. фиг. 3) представляет собой разность давлений в цилиндрах, а его произведение на плечо кривошипа дает величину крутящего момента М,р, который в течение одного цикла не приобретает отрицательных значений и протекает, по сравнению с циклом Стирлинга, весьма благоприятно (см. график на фиг. 4).

Из вышеизложенного следует, что способ работы двигателя внешнего нагрева с газообменом по шеститактному циклу дает возможность получить более высокий термодинамичеокий к. п.д. и более благоприятный характер индикаторной диаграммы, т. е. избавиться от отрицательных значений крутящего момента, так как отсутствуют затраты механической энергии на сжатие рабочего тела.

Следовательно, можно снизить нагрузку на силовой механизм и получить двигатель с меньшим относительным весом и более простой по устройству по сравнению с двигателем, работающим .по принципу Стирлинга, с регулировкой мощности, числа оборотов и направления вращения при помощи газораспределительного механизма.

Предмет изобретения

1. Способ работы двигателя внешнего сгорания, снабженного связанными с общим коленчатым валом спаренными цилиндрами, путем последовательного осуществления в цилиндрах нагрева рабочего тела и его охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д., после нагрева рабочего тела в первом из цилиндров его перепускают в другой цилиндр с последующим выпуском в ресивер, охлаждают рабочее тело и подают его в первый цилиндр последовательно из ресивера и другого цилиндра.

2. Способ по п. 1, отлич а ющий ся тем, что рабочие циклы в опаренных цилиндрах осуществляют со сдвигом на 180 относительно поворота коленчатого вала.

476369 ль х;":0Г й/:х;;/; i// 9 /хла//

//арф 03

/,"аИу1 из ниж0Ра

I pec — — ODnenue 0 рЕСийрг

Такты д &рхн

И//.н0

$e исх

Уакти бнин. ии,пун5 рс,50 б0 /У /20 /б0 /Ы 2/0 24/О 270 300 .ц0 /" — Давление 5поластях берхнего алака — — — На& е/ /xe 0 70JIoc é x л IJEU!ezc/ Й Ока

476396

ЫИ

Составитель А. Белостоцкий

Техред Л. Казачкова

Корректор А. Галахова

Редактор Н. Вирко

Заказ 2912/1 Изд. № 928 Тира>к 648 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2