Патент на изобретение №2152523
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к двигателестроению и непосредственно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции, уменьшении размеров двигателя и повышении его КПД. Содержит поршневой блок, состоящий из соединенных штоком рабочего и компрессионного поршней с системами питания и зажигания, а также преобразователь энергии. Компрессионный поршень выполнен из магнитопроницаемого материала и установлен в полости, в которой закреплен вытеснитель воздуха, с возможностью регулирования объема вытесняемого из полости воздуха, например, с помощью винтового соединения, причем размеры вытеснителя воздуха выбраны из условия сжатия воздуха поршнем на величину, достаточную для возврата рабочего поршня в исходное положение начала сгорания топлива, а преобразователь энергии состоит из обмоток возбуждения и генерации, причем компрессионный поршень может быть выполнен из магнитного материала, а преобразователь энергии – из обмотки генератора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к двигателестроению и непосредственно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Известен ДВС, в котором газы от сгорания горючей смеси толкают поршень, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение выходного вала двигателя /1/. Недостатки двигателя по /1/: сложность конструкции, что связано с большим числом деталей, наличие боковых усилий в шатунах и поршневых втулках, что увеличивает рабочую температуру и затраты мощности на трение, сложность регулирования частоты хода поршня, значительные затраты топлива и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания. Известен предельно простой двигатель Штельцера /2/, имеющий поршневой блок, состоящий из трех поршней: двух рабочих на концах блока и компрессионного в средней части, а также преобразователь энергии. Недостатки /2/ заключаются в громоздкости конструкции и необходимости согласования фаз работы рабочих поршней. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и, соответственно, меньшие размеры ДВС, повышение его коэффициента полезного действие, а также обеспечение возможности регулирования частоты хода поршня. Это достигается тем, что компрессионный поршень выполнен из магнитопроницаемого материала и установлен в полости, в которой закреплен вытеснитель воздуха с возможностью регулирования объема вытесняемого из полости воздуха, например, с помощью винтового соединения, причем размеры вытеснителя воздуха выбраны из условия сжатия воздуха поршнем на величину, достаточную для возврата рабочего поршня в исходное положение начала сгорания топлива, а преобразователь энергии состоит из обмоток возбуждения и генерации, при этом компрессионный поршень может быть выполнен из магнитного материала, а преобразователь энергии – из обмотки генератора. Предлагаемое устройство изображено на прилагаемом чертеже. ДВС состоит из корпуса 1 с двумя расточками разного диаметра и поршневой блок, состоящий из соединенных штоком 2 рабочего поршня 3 и компрессионного поршня 4, являющегося демпфером. Последний имеет втулку 5, выполненную из магнитопроводящего материала. С наружной торцовой части рабочего поршня 4 в корпусе 1 имеется рабочая полость 6 (камера сгорания), а с противоположной стороны между рабочим поршнем 3 и перегородкой 7 в корпусе 1 – рабочая полость 8, имеющая впускные патрубки 9 и 10, а также выпускной патрубок 11. В камеру 6 ввинчена свеча зажигания 12. За перегородкой 7 имеется свободное пространство 13. С внешней стороны поршня 4 в корпусе 1 установлен вытеснитель воздуха 14, представляющий собой цилиндр с диаметром, меньшим диаметра втулки 5, внутри которого располагается рабочая полость 15 демпфера, включающая также кольцевую полость 16, в которой движется втулка 5 и снаружи которой расположена обмотка возбуждения 17, обмотка генератора 18 и магнитопровод 19. С торца полости 15 и 16 ограничены крышкой 20 из магнитопроводящего материала, 21 – уплотнительное устройство. Вытеснитель воздуха 14 установлен с возможностью перемещения внутрь полости 15, например, с помощью винтового соединения 22. Работа устройства заключается в следующем. При сжатии топливо воздушной смеси поршнем 3 и ее воспламенения от свечи зажигания 12 давление газов перемещает блок поршней 3 и 4, связанных штоком 2, вправо. При этом за счет перемещения втулки 5 в обмотке возбуждения 17 увеличивается магнитный поток, а в обмотке генератора 18 соответственно электрический ток (индуктируется половина общей синусоиды переменного тока). В конце хода блока поршней отработавший газ выпускается из полости 6 в открывшееся отверстие патрубка 11, а сама полость 6 заполняется свежим зарядом топливовоздушной смеси через патрубок 10, куда она поступает из полости 8, в которую смесь поступает через впускной патрубок 9 после выпуска отработавших газов через выпускной патрубок 11 и соответствующего падения давления в рабочей полости 8. Трение в парах “корпус 1 – поршень 3”, “шток 2 -перегородка 7” и др. при движении поршневого блока минимально в связи с действием на них только продольных сил. Уплотнительные устройства 21 не допускают неконтролируемых потерь компрессии. Сжатый поршнем 4 в полости 15 воздух (степень сжатия определяется объемом вытеснителя 14) в момент, когда продукты сгорания из камеры 6 вытеснены, перемещает блок поршней влево, двигаясь в свободном пространстве 13. При этом в обмотке генератора 18 возбуждается вторая половина общей синусоиды, и одновременно происходит сжатие нового заряда топливовоздушной смеси в рабочей полости 6. Разряд свечи 12 обеспечивает начало нового такта. Магнитопровод 19 и крышка 20 обеспечивают концентрацию магнитных силовых линий. Регулирование объема полостей 15 и 16, что определяет частоту хода поршня, осуществляется за счет введения вытеснителя 14, например, за счет вращения винтового соединения 22. Втулка 5 может быть выполнена как из магнитопроводящего материала, так и из материала постоянного магнита (кобальт-самарий или др.). В последнем случае обмотка возбуждения 17 отсутствует – ток индуцируется непосредственно в обмотке генератора 18. Заявленное предложение позволяет существенно уменьшить габариты и вес ДВС при рациональном преобразовании энергии в электрический ток, что делает его оптимальным при разнообразном использовании (для фермеров, аварийных агрегатов, электромобилей и др.), а также позволяет простое регулирование частоты хода поршня. Источники информации 1. Двигатели внутреннего сгорания. т.т. 1-3. – М., 1957-1962. 2. Двувходовой двигатель внутреннего сгорания имеет всего лишь одну подвижную деталь, ИР N 5/90, c. 16. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.03.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 2-2003
Извещение опубликовано: 20.01.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
