0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое свободно поршневой двигатель внутреннего сгорания

Виды поршневых ДВС

ЦИКЛЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС)

Краткие исторические сведения

Назначение любого теплового двигателя – превращение теплоты в работу. Необходимая для перевода в работу теплота получается при сгорании жидких, твердых или газообразных топлив. Топливо может сжигаться вне тепловой машины (паровые машины и турбины) – это так называемые двигатели внешнего сгорания. Двигатели, в которых процесс сгорания осуществляется в рабочем пространстве машины, называются двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Одним из первых указал на возможность создания ДВС Сади Карно в своей работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824 г.). В 1860 г. французский механик Ленуар построил первый ДВС, работающий на светильном газе, но без предварительного сжатия рабочего тела. Двигатель имел низкий КПД и не получил широкого распространения.

В 1877 г. немецкий инженер Отто построил бензиновый двигатель, работа которого осуществлялась по принципу, запатентованному французом Бо-де-Роша в 1862 г. В 1897 г. немецкий инженер Дизель разработал двигатель, работающий на керосине, который распылялся в цилиндре воздухом высокого давления от компрессора. В 1904 г. русским инженером Тринклером Г.В. был построен безкомпрессорный двигатель со смешанным сгоранием топлива. Этот двигатель получил самое широкое распространение во всем мире.

Реальные и идеальные циклы

Виды поршневых ДВС

Рабочим телом в ДВС являются в начале воздух или смесь воздуха с топливом, а в конце – смесь газов, образовавшаяся при сгорании топлива. Теплота к рабочему телу подводится от сжигаемого топлива внутри цилиндров двигателя, в которых расширяющийся от нагревания газ перемещает поршень. Полученная газом энергия частично расходуется на совершение механической работы, остальная часть отдается окру­жающей среде.

Основными элементами любого поршневого ДВС являются цилиндр 1 с поршнем 2, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 8 с помощью кривошипно-шатунного механизма 6, 7 (рис. 1). В верхней части цилиндра размещены впускной 4 и выпускной 5 клапаны, приводимые в движение от главного вала двигателя, а также свеча зажигания 3 топливной смеси (или форсунка для распыления топлива). Помимо этого у ДВС имеются механизм газораспределения, системы питания топливом, зажигания, смазки, охлаждения и регулирования (на рисунке не показаны).

Рис. 1. Схема поршневого ДВС

В возвратно-поступательном движении поршня различают два крайних положения: верхнее и нижнее, в которых поршень меняет направление движения на обратное. Эти положения называются мертвыми точками. Расстояние между мертвыми точками называют ходом поршня S, а перемещение поршня из ВМТ в НМТ или наоборот – тактом. Внутренний объем цилиндра в пределах хода поршня называют рабочим объемомцилиндра.

Часть объема цилиндра, заключенную между крышкой и торцом поршня, находящегося в ВМТ, называют камерой сгорания.

Для обеспечения наиболее полного сгорания топлива оно должно быть хорошо перемешано с воздухом. Смесь распыленного в воздухе топлива, предназначенного для сжигания, называют рабочей смесью, а процесс приготовления ра­бочей смеси – смесеобразованием.

По способу приготовления горючей смеси ДВС подразде­ляются на две группы: с внешним и внутренним смесеобразо­ванием.

К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные и газовыедвигатели. Рабочая смесь в них при­готавливается в специальном устройстве – карбюраторе (при работе на бензине или керосине) или смесителе(при работе на газовом топливе). В этом случае в камеру сгорания подается уже готовая рабочая смесь, которая воспламеняется принудительно от элект­рической искры (свечи зажигания).

В двигателях с внутренним смесеобра­зованием приготовление рабочей смеси происходит внутри рабочего цилиндра, куда воздух и топливо подаются раздельно. Сначала поршень сжимает чистый воздух до давления 3-4 МПа, вследствие чего его температура в конце сжатия до­стигает 600-650 °С, затем в камеру сгорания через форсунку впрыскивается жидкое топливо (дизельное или моторное), которое воспламеняется при смешении с раскаленным воздухом.

По способу осуществления цик­ла ДВС могут быть двух- и четы­рехтактными. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня (такта), т.е. за два оборота вала, а в двухтактном двигателе – за два хода (такта) поршня, т.е. один оборот коленчатого вала.

Исследование работы реального поршневого двигателя проводят по диаграмме, в которой дается изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня (объема) за весь цикл. Такую диаграмму, снятую с помощью прибора – индикатора, называют индикаторной диаграммой (рис.2).

Рис. 2. Действительная индикаторная диаграмма

0-1 – заполнение цилиндра воздухом (при внутреннем смесеобразова-нии) или рабочей смесью (при внешнем смесеобразовании) при давлении несколько ниже атмосферного из-за гидродинамического сопротивления впускных клапанов и всасывающего трубопровода,

1-2 – сжатие воздуха или рабочей смеси,

2-3′-3 – период горения рабочей смеси,

3-4 – рабочий ход поршня (расширение продуктов сгорания), совершается механическая работа,

4-5 – выхлоп отработавших газов, падение давления до атмосферного происходит практически при постоянном объеме,

5-0 – освобождение цилиндра от продуктов сгорания.

В реальных тепловых двигателях преобразование теплоты в ра­боту связано с протеканием сложных необратимых процессов (имеются трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен и др.) Термодинамический анализ такого цикла невозможен.

В связи с этим для выявления основных факторов, влияющих на эффективность работы установок, действительные процессы заменяют обратимыми термодинамическими процессами, допускающими приме­нение для их анализа термодинамических методов. Такие циклы на­зывают теоретическими.

Допущения, используемые для теоретических циклов:

1) циклы замкнуты (в действительности продукты сгорания удаляются в атмосферу, а на их место поступает новое рабочее тело).

2) Рабочее тело – идеальный газ с постоянной теплоемкостью

3) Подвод теплоты осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива (аналогично отвод теплоты)

4) Механические потери (трение, потери теплоты) отсутствуют.

5) Процессы 0-1 и 5-0 исключают из рассмотрения, т.к. работа в них практически одинаковая, только имеет разный знак.

Анализ циклов тепловых двигателей проводится в два этапа: сначала анализируется эффективность теоретического (обратимого) цикла, а затем — реальный (необратимый) цикл с учетом основных источников не­обратимости.

Для ДВС рассматривают следующие основные циклы:

а) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const) — цикл Отто;

б) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) — цикл Дизеля;

в) цикл со смешанным подводом теплоты, как при v =const и р=const — цикл Тринклера.

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

Поршень выполняет ряд важных функций:

  • обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
  • отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
  • обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

  1. Головка поршня ДВС
  2. Поршневой палец
  3. Кольцо стопорное
  4. Бобышка
  5. Шатун
  6. Юбка
  7. Стальная вставка
  8. Компрессионное кольцо первое
  9. Компрессионное кольцо второе
  10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Читать еще:  Что такое система запуска двигателя easy start

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

  • разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
  • движением масла по змеевику в поршневой головке;
  • подачей масла в область колец через кольцевой канал;
  • масляным туманом

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Двигатель внутреннего сгорания. Устройство и принцип работы

На дворе двадцать первый век, семимильными шагами развиваются информационные технологии, люди общаются, используя видео связь, корпорации грозятся колонизировать другие планеты. Кажется, в развитии человечество шагнуло так далеко, что от базовых технологий не осталось и следа и ничто не вернёт прошлого назад.

Но, стоит выйти на улицу, посмотреть по сторонам и первое проезжающее транспортное средство обдаст выхлопом, чётко указывающим на двигатель внутреннего сгорания. Вот уже полтора века человечество не находит замену мотору, принцип работы которого разработан во времена, когда обыватель ничего не знал о лампе накаливания.

Сегодня, двигатель внутреннего сгорания установлен на большинстве техники. В ближайшем будущем тенденция останется неизменной, поскольку новые наработки по сумме показателей уступают базовому принципу.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Развитие технологии

Попыток создать силовой агрегат, который смог бы заменить установку, работающую за счет пара, в те времена предпринималось много. До сих пор учёные спорят о том, кто изобрёл двигатель внутреннего сгорания. Вариантов несколько, поскольку базовая точка зрения вынашивалась в головах учёных того времени.

В седьмом году девятнадцатого века механик из Франции Франсуа Исаак де Риваз сконструировал первый двигатель с применением поршней. Установка приводилась в действие за счет сжигания водорода, элементы поршневой группы и поджигание топлива свечой использовались при дальнейшей работе над мотором.

Франсуа Исаак де Риваз (1752 – 1828 года жизни):

Считается, что первый двигатель внутреннего сгорания изобрёл в шестидесятом году девятнадцатого века изобретатель французского происхождения Этьен Ленуар. Этот двухтактный газовый агрегат вырабатывал одиннадцать лошадей. Камера объёмного вытеснения в единственном экземпляре размещалась горизонтально, работала благодаря окислению кислорода и светильного газа, заряд поджигался за счёт электрического разряда. Главная особенность заключалась в применении механизма кривошипов и шатунов. Коэффициент полезного действия составлял 4,65%.

Этьен Ленуар (1822 – 1900 года) и его газовый двигатель, 1860 год:

Позже, в 1863 году изобретатель немецкого происхождения Николай Аугуст Отто, изучив двигатель Ленуара, разрабатывает и создаёт атмосферный агрегат на два такта с внутренним сгоранием жидкого горючего. Цилиндр агрегата располагался вертикально, зажигание происходило открытым способом, а полезное действие составляло 15%. В семьдесят шестом году девятнадцатого века Отто построил четырёхтактный двигатель на газу.

Николай Аугуст Отто (1832 – 1891 года) и его четырёхтактный двигатель, 1876 год:

Двигатель, работающий на горючей смеси лёгких углеводородов нефти со смесеобразованием при помощи карбюратора создан в 1885 году. Авторы, конструкторы немецкого происхождения, Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах. Двигатель установлен в том же году на первом двухколёсном транспортном средстве, а годом позже, на первом агрегате с четырьмя колёсами.

Рудольф Дизель (1858 – 1913 года жизни):

Событием в автомобилестроении стала работа конструктора из Германии Рудольфа Дизеля. Поставив цель увеличить коэффициент полезного действия разработанных на тот момент двигателей, в девяносто седьмом году девятнадцатого века создатель придумал использовать сжатие для воспламенения рабочей смеси. Агрегаты, использующие аналогичный способ воспламенения ездят по улицам городов и сегодня.

Отличительная черта

Что бы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, разберёмся с главной особенностью агрегатов, которая делает их не такими, как остальные моторы. Дело в поджоге смеси горючего и воздуха. Что бы сделать процесс контролируемым, а выработанную энергию направить в правильное русло, сжигаемую субстанцию помещают внутрь камеры объёмного вытеснения, где происходит окисление. Окисление выделяет жар и отработку. Расширяясь в объёме, субстанция напирает на поршень. Через эту деталь и компоненты мощность температурного наращивания реорганизуется в работу силы.

Виды двигателей внутреннего сгорания

Агрегаты классифицируются по ряду отличительных признаков, которые напрямую влияют на устройство двигателя или принцип работы.

  • Способ образования смеси в двигателе:внешнее образование смеси (карбюратор, газовый двигатель);
  • внутреннее образование.

Количество ходок поршня, прежде чем выполнится рабочий процесс двигателя:

  • процесс работы за 4 хода;
  • процесс работы за 2 хода.

Количество камер объёмного вытеснения в двигателе:

  • 1 камера вытеснения;
  • 2 камеры вытеснения;
  • много камер вытеснения.

Размещение камер объёмного вытеснения в двигателе:

  • в ряд, перпендикулярно горизонту, а так же под небольшим углом;
  • угол между осями камер вытеснения составляет 90°;
  • угол между осями камер вытеснения составляет 180°.

Отвод избыточной температуры в двигателе:

  • посредством обдува воздушными массами;
  • посредством обтекания потоком жидкости.

Питание двигателя горючим:

  • бензин;
  • солярка;
  • газ;
  • питаются несколькими видами горючего.

Отношение полного объёма камеры к объёму пространства сгорания:

  • показатель равен 12-18 единиц (высокая степень);
  • показатель равен 4-9 единицам (низкая степень).

Способ наполнения цилиндра двигателя:

  • без наддува, атмосферные двигатели, подача разряжением;
  • с использованием наддува, подача сжатием.
  • низкая угловая частота;
  • средняя угловая частота;
  • высокая угловая частота.

Много других методов, по которым отфильтровывают силовые установки.

Действия в камере объёмного вытеснения разбиты на процессы:

  1. Такт, это передвижение поршня из одного крайнего положения в другое крайнее положение, обобщённо, движение детали в одну сторону.
  2. Цикл, это количество тактов, которое совершает агрегат, выполняя работу. Как правило, значение равно двум или четырём.
  3. Процесс работы: совершение действий над содержимым камеры объёмного вытеснения. Запускаем субстанцию, сжимаем, сжигаем, выпускаем.

Исполнение

Устройство двигателя автомобиля, в состав конструкции которого входят поршни, одинаково. Корпус силовой установки основа, в которой размещаются, крепятся и функционируют узлы, системы и механизмы агрегата.

Читать еще:  Что такое контроллер в инжекторном двигателе

Компоненты, или из чего состоит двигатель машины:

  • Остов двигателя. Место размещения камер объёмного вытеснения агрегата, играющих роль направляющих поршня;

Кривошипы и шатуны, передаточное и преобразующее звено между поршнем и коленчатым валом;
Поршни, кривошипы, шатуны, коленчатый вал:

  • Механизм распределения газов, отвечает за наполнение и очистку камер объёмного вытеснения, действия выполняются клапанами;

Механизм распределения газов:

Транспортировка горючего, вовремя доставляет нужную порцию топлива соответствующей консистенции;
Механизм подачи топлива:

  • Поджог горючего, зажигает заряд в установленный промежуток времени;

  • Ликвидация отработки, выводит сгоревшие продукты в окружающую среду.

Система выпуска отработанных газов:

Циклический процесс работы двигателя повторяет действия агрегата по «кругу». Частота повторения высокая, за счет чего вал вращается непрерывно и как следствие, автомобиль работает.

Двухтактные двигатели

Работа силовой установки на два такта следующая:

  1. Первый такт (процесс ввода и сдавливания горючего).Поршень из крайнего нижнего положения движется в крайнее верхнее положение, в этот момент в пространство сгорания вводится горючая субстанция. Движение вверх, сдавливает горючее, достигнув крайнего верхнего положения, субстанция поджигается электрической дугой, происходит моментальное расширение.
  2. Второй такт (процесс рабочего хода и вывода). Пары газа транспортируют поршень к крайнему нижнему положению. В этот момент происходит ликвидация отработки через открытый канал выпуска. Дойдя до крайнего нижнего положения, поршень начинает двигаться вверх, повторяя цикл. Таким образом, коленчатый вал движка на два такта за рабочий цикл совершает один оборот.

Учитывая то, что поршень совершает меньше перемещений для совершения полного цикла, потери на трение в моторе меньше, чес в аналогичном агрегате на четыре такта. Кроме того, поршень играет роль клапанного механизма, что упрощает конструкцию, исключая механизм распределения газов. Недостатки агрегата, хуже происходит смесеобразование и большие потери горючего.

Четырехтактные двигатели

Главное отличие, устройство двигателя внутреннего сгорания на четыре такта, это процессы, разделенные при движении поршня в одну сторону.

Фазы работы мотора:

  1. Такт введения. Перемещение поршня от крайнего верхнего положения к крайнему нижнему положению. Благодаря этому, камера объёмного вытеснения мотора разряжается, впускное отверстие открывается и поступает рабочая субстанция.
  2. Такт сдавливания. Перемещение поршня от крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение. Клапана закрыты, горючая смесь сдавливается, давление и температур увеличиваются.
  3. Рабочий ход. Поршень находится в крайнем верхнем положении, выполняется возгорание горючей субстанции, из-за которого выделяется много тепла и энергии. Давя на поршень, газы перемещают деталь в крайнее нижнее положение, что соответствует совершению работы.
  4. Такт очистки.

Перемещение поршня в крайнее верхнее положение при открытом выпускном отверстии, отработка выводится из полости камеры объёмного вытеснения в атмосферу.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания, укомплектован механизмом воспламенения, который поджигает рабочую субстанцию в камере. Моторы такого типа используют смесеобразование за счет карбюратора, или применяют впрыск.

Карбюраторные двигатели изготавливают рабочую смесь в специальном устройстве, называемом карбюратор, после чего смесь воздуха и бензина попадает во впускной коллектор и далее в цилиндр. Из-за низкой топливной экономичности и большого количества вредных веществ в выхлопе мотора, карбюраторные двигатели устарели и в сегодня выпускаются в малых количествах.

Механизмы впрыска двигателя различаются: распределённые, один распылитель на каждый цилиндр у впускного клапана, или одна форсунка во впускном коллекторе. В некоторых конструкциях, форсунка встроена непосредственно в цилиндр. За счёт этого горючее подаётся непосредственно в камеру, горение происходит с большим эффектом, на бедной смеси. Токсичность и топливная экономичность таких агрегатов выше.

Дизельный мотор

Конструктивно дизельный двигатель автомобиля отличается от того, как и из чего состоит бензиновый агрегат. Прежде, мотор такого типа использует тяжёлое топливо. Однако, главное отличие в отсутствии механизма зажигания агрегата. Возгорание поступившего горючего в установке происходит за счет давления.

Сначала мотор сжимает в цилиндре воздух, разогревая до высокой температуры. После достижения поршнем крайней верхней точки, в камеру впрыскивается порция топлива. Высокая температура воспламеняет смесь.

Отрицательный момент агрегата, вес, чувствительность к качеству топлива, меньшие скорости вращения. Вес обусловлен нагрузкой на детали и элементы конструкции.

Положительный момент топливная экономичность, повышенный коэффициент полезного действия и величина крутящего момента на заниженных оборотах.

Дизельный двигатель MTU 12V 2000 S96:

Роторный мотор

Устройство роторного двигателя представляет собой иной мотор. В агрегате отсутствуют поршни, место занимает ротор. Деталь вращается по специальной траектории, подвергаясь давлению газов. Конструктивно ротор выполняет функцию поршневой группы и функцию распределения газов.

Положительный аспект: ДВС компактный, мощный, быстро набирает обороты. Отрицательный аспект: ресурс установки ниже, чем у поршневых двигателей, а так же повышен расход топлива и выбросы вредных веществ.

Роторный мотор Mazda RX8:

Гибридный мотор

Гибридный двигатель, это симбиоз поршневого силового агрегата, работающего на бензине или дизеле, и электрического мотора. Кроме того, в схему включена батарея, питающая электромотор. В принцип работы гибрида заложена экономия горючего. В случае, когда работа происходит от электрического мотора, ДВС не используется. Двигатель подключается при разрядке батареи, или необходимости резкого ускорения автомобиля.

Газотурбинный мотор

В газотурбинном двигателе энергия от сгоревшего топлива поступает в виде потока газов на клиновидные лопатки ротора. Лопатки вращением увлекают за собой вал турбины, превращая тепловую энергию в механическую энергию.

Многочисленные попытки отказаться от двигателя внутреннего сгорания не увенчались успехом. Силовая установка еще будет состоять на службе у человечества. Какой бы хитроумный агрегат не пришёл на смену, он не составит конкуренции, пока не сравняется с ДВС в простоте, надёжности и долговечности.

Свободнопоршневой двигатель

Номер патента: 1724912

Текст

(56)Шнеэ Я. И. Газовгиз, 1960, с. 544, фиг раневые дви Сущность изо еля внутренне крайней мер бразующий е камеры сго ктивными со тенках и уста ения вокруг гатели бретего сгое один две опрания, плами, новлен своей онный институт И, Мангушев и Ю Маше турбин463. й две оппозитнорания, газовую тгазу с выхлопом нные Я оедигора- (Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, к поршневым, оппозитным его вариантам.Известны ДВС с оппозитным расположением цилиндров, в которых прямолинейное перемещение поршней в неподвижных цилиндрах преобразуется во вращение выходного вала с помощью различных механизмов, в основном кривошипно-шатунными механизмами.Такие двигатели имеют сравнительно большие габариты из-за необходимости, размещения кривошипно-шатунных механизмов. Кроме того, такие двигатели обладают усложненной технологией изготовления поршней и повышенной вибрацией из-за наличия сложных переменных усилий, возникающих в процессе работы в результате взаимодействия поршней и шатунов.Известен поршневой оппозитный двигатель, содержащий двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого установлен по крайней мере один плавающий поршень,(54) СВ О БОД Н ОПОР ТЕЛЬ(57) Использование: по внутреннего сгорания. ния: в цилиндре двигат рания установлен по плавающий поршень, о позитно расположенны цилиндр снабжен реа размещенными в его с с возможностью вращ оси. 2 ил. образую щи расположе камеры сго урбину, с ненную по из камер с ния.Однако газовая турбина выполнена в отдельном агрегате, что увеличивает габариты всей двигательной установки, усложняет конструкцию и увеличивает гидравлические потери в газоподводящих патрубках большой длины.Цель изобретения — уменьшение габаритов, упрощение конструкции и уменьшение гидравлических потерь,Свободнопоршневой двигатель содержит двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого установлен по. крайней мере один плавающий поршень, образующий две оппозитно расположенные камеры сгорания, газовую турбину, соединенную по газу с выхлопом из камер сгорания. Газовая турбина выполнена в виде реактивных сопел, размещенных в стенках цилиндра, причем последний установлен с возможностью вращения вокруг своей оси,1724912 40 45 50 55 Меньшие габариты, более простая конструкция и меньшие гидравлические потери предлагаемого двигателя по сравнению с известным обусловлены размещением газовой турбины не в отдельном агрегате, а на боковых стенках цилиндра и за счет того, что цилиндр установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, Вращающийся цилиндр выполняет одновременно роль ротора турбины, а патрубки подвода выхлопа к турбине практически исключены из конструкции.На фиг. 1 приведена схема предлагаемого свободнопоршневого двигателя; на фиг, 2 — сечение А — А на фиг. 1.Свободнопоршневой двигатель содержит двигатель внутреннего сгорания, который состоит из установленного на основании 1 вращающегося цилиндра 2. На торцовых стенках 3 и 4 цилиндра 2 выполнены пустотелые полуоси 5 и 6, которыми цилиндр 2 с помощью подшипников 7 и 8 установлен на основании 1. Внутри вращающегося цилиндра 2 установлен свободный поршень 9, вблизи торцовых стенок 10 и 11 установлены уплотнительные кольца 14. На торцовых стенках 3 и 4 цилиндра 2 выполнены окна, соединяющие внутренние полости пустотелых полуосей 5 и 6 с камерами 12 и 13 сгорания, Окна прикрыты впускными клапанами 15 и 16, в центре которых установлены топливные форсунки 17 и 18. По окружности середины стенок цилиндра 2 выполнены отверстия 19 с тангенциальным сужающимся выходом наружу (фиг. 2), Отверстия 19 являются радиальной реактивной турбиной и служат для отвода выхлопных газов попеременно из обеих камер 12 и 13 сгорания.Двигатель работает следующим образом.Для запуска двигателя через один из впускных клапанов, например 15 подают сжатый воздух в левую камеру 12 сгорания. Воздух, расширяясь в полости камеры 12 сгорания, перемещает поршень 9 в крайнее правое положение, если давление сжимаемого при этом воздуха в полости правой камеры 13 сгорания достигает заданного, то 5 10 15 20 25 30 35 срабатывает форсунка 18 камеры 13 сгорания и впрыскивает в полость камеры со сжатым воздухом топливо(этот момент показан на фиг. 1), Подача сжатого воздуха в левую камеру 12 сгорания прекращается. Одновременно в правой камере 13 происходит воспламенение и сгорание топлива в сжатом воздухе. Поршень 9 начинает перемещаться влево и перекрывает выхлопные отверстия 19.С этого момента часть энергии, образованной в результате сжигания топлива в правой камере 13, расходуется как на перемещение поршня 9 влево, так и на сжатие с помощью поршня 9, воздуха в левой камере 12. Впускные клапаны 15 и 16 обеих камер 12 и 13 при этом закрыты. Поршень 9 перемещается в крайнее левое положение, сжимая воздух в левой камере, одновременно открываются выхлопные отверстия 19 и из правой камеры 13 через них происходит выхлоп сжатого газа, часть энергии которого уже использована для сжатия воздуха в левой камере 12; Оставшаяся часть энергии используется для вращения цилиндра 2 с помощью реактивной радиальной турбины в виде реактивных сопел. При этом выхлопные газы (фиг. 2) ускоряются в сужающихся отверстиях 19 турбины и выбрасываются в тангенциальном направлении наружу, создавая реактивный момент вращения цилиндра 2. Для привода двигателя или другого потребителя могут служить как любая из полуосей 5 или 6, так и сам цилиндр 2. Формула изобретения Свободнопоршневой двигатель, содержащий двигатель внутреннего сгорания, вцилиндре которого установлен по крайней мере один плавающий поршень, образующий две оппозитно расположенные камеры сгорания, газовую турбину, соединенную по газу с выхлопом из камер сгорания, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, газовая турбина выполнена в виде реактивных сопл, размещенных в стенках цилиндра, причем последний установлен с возможностью вращения вокруг своей оси,1724912 1 Я 1 Ф оставитель В.Точилкехред М,Моргентал дактор Н.Тупица ектор С.Ше каз 1161 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва,. Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат «Патент», г, Ужгород, ул.Гагарина, 10

Читать еще:  Как установить двигатель таврии на заз

Заявка

КАЗАНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА

ТОЧИЛКИН ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ, МАНГУШЕВ НАИЛЬ ИБРАГИМОВИЧ, ВИНОГРАДОВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Приспособление для автоматического регулирования подачи воды в цилиндр двигателей внутреннего горения

Номер патента: 20402

. входят в камеру горения, нри чем при изменении темпера-туры поршень одного из цилиндров пере-мещается, открывая .при помощи рычажного механизма доступ воды в другой пияиидр, снабженный цилиндрической перегородкой, где вода нагревается и затем поступает в цилиндр двигателя в парообразном состоянии.Цилиндры а и а, приспособления, изображенного на чертеже в разрезе, ввинчены в стенку цилиндра двигателя, при чем .днища этих цилиндров входят в камеругорения. Цилиндр а снабжен поршнем в, нагруженным пружиной д и соединенным при посредстве рычагов е и с 1 и пружины д с краном с цилиндра а 1 служащим для впуска в него воды из рубашки двигателя. .Цилиндр а, снабжен трубкой м, соединенной с цилиндром двигателя, и цилиндри; ческой перегородкой м.

Способ определения количества топлива, попадающего на стенку камеры сгорания дизельного двигателя

Номер патента: 1244539

. на стенку камеры сгорания. Установка включает не показано) одноцилиндровый дизельный двигательэлектротормоз, топливную систему,системы смазки и охлаждения, а также блок автоматического управлениядвигателем. Во впускной системе двигателя установлен распределительныйклапан с электрогидравлическим управлением, к одному из каналов которого подсоединен реаивер, заполненный инертным газом, например азотом, Во время работы дзигателя ресивер подпитывается из баллона высокого давления через редуктор. В топ»ливной системе. двигателя, кроме рабочей форсунки, установлена холостаяО 15 20 25 30 Далее отключают посторонний источЗ 5 ник энергии и одновременно подают в 40 45 50 55 форсунка, которая включается при выходе двигателя на рабочий режим.

Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя

Номер патента: 1434898

1. ЖАРОВАЯ ТРУБА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая обечайку с отверстиями для подвода охлаждающего воздуха и прикрепленные к ней изнутри посредством зацепов и заклепок вставки, образующие с обечайкой каналы для прохода воздуха и имеющие продольные ребра, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, ребра расположены в каналах, вставки снабжены Г-образными уступами, размещенными на зацепах с образованием кольцевой полости, сообщенной с отверстиями, и имеющими радиальные отверстия, расположенные в окружном направлении между ребрами и сообщающие упомянутую полость с каналами.2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что вставка снабжена уплотнительным элементом, размещенным между уступом и обечайкой.

Уплотнение пары поршень-цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Номер патента: 1820110

. и динамическомшень-цилиндр оцениваются по величине коэффициенте вязкости рабочего телаутечек рабочего тела через зазоры: 30 р = 2,5 10кгс/м 2, рассмо 1 рим основ 0 Р ные параметры нового уплотнения:)1 1 +Ь — зазоры при нормальном теплогде 0 — диаметр, цилиндра; вом состоянии уплотнения;Ь — диаметральный зазор в паре Ь — зазоры при нагреве деталей уппоршень-цилиндр; лотненил;Р — перепад давления по длине за— утечки рабочего тезора; ла через зазоры при 6 = О,О — динамический коэффициент вяз- О , О , — утечки рабочегокости рабочего тела;40тела через зазоры при Б =. 1,Ь, мм Ь, мм сумин) мэ/с (л/мин) о) мэ/с. (л/мин)0,0323 0,0135 0,000465 (27,9) 0,0000339 (2,03)0,0342 0 0155 О 000552 (33)12) 0 0000513 (3 07)0,04085 0,0222 0,000941 (56,4).

Уплотнение пары поршень-цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Номер патента: 1820111

. с поверхностьюнаправляющего цилиндраДля материалов деталей уплотнения:20 направляющий цилиндр — серый чугунСЧ 25 ГОСТ 1412-79, 0(ц = 122 10К , уплотнительное кольцо — сталь40:ФЛ ГОСТ 4543-71, ф= 11 10-,К , при Э = 190 им, перепадах тем 25 ператур: ЬТц = 193 К и ЬТ = 223 К(О,0 150,030)Л = (0,0150,030)хх 190 = 3 мм, принимаем3, тогдапри перепаде давления рабочего тела30 по длине зазора 5 кг/см 2 (см, Устинов Л.Н,с.28) и динамическом коэффициенте вязкости рабочего тела о= 2,5 10 ь кгс/м рассмотрим основные параметры нового уплотнения; Ь35 зазорР нормальном тепловом состоянии уплотнения, Ь — зазоры при нагрове деталей уплотнения, О0,1- утечки рабочего тела ч с ре з9 мизазоры при Е = О1 у моксОч ма кс40 утечки рабочего тела через.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector