Двигатель внутреннего сгорания двойного действия

 

Изобретение относится к ДВС в частности к дизелям, предназначенным для использования в различных отраслях народного хозяйства, и может найти применение в автотракторостроении, сельхозмашиностроении и т.п. Двигатель является двигателем двойного действия и содержит корпус 1 с крышками 2 и 3, на которых установлен вал 4, жестко скрепленный с поворотной лопастью и задающим устройством 6. На крышке 2 установлены насосы 10, связанные с задающим устройством 6 и соединенные топливопроводами с форсунками 11. В диаметральной плоскости корпуса выполнены два ряда отверстий а, в плоскости, перпендикулярной ей, установлены перегородки, жестко скрепленные с корпусом 1. На противоположном от задающего устройства 6 конце вала 4 выполнено глухое осевое отверстие г, соединенное со сквозными отверстиями д. Между корпусом 1 и валом 4 при помощи перегородок и поворотной лопасти образовано попарно четыре камеры. Работа двигателя основана на попеременной организации газообмена и сгорания топлива в указанных камерах по обе стороны поворотной лопасти. Лопасть при этом совершает возвратно-вращательное движение. Каждый ход лопасти является рабочим, что позволяет на порядок повысить удельную мощность ДВС как за счет двойного действия, так и за счет существенного сокращения массы и объема ДВС по сравнению с конструкцией классического дизеля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к дизелям, предназначенным для использования в различных отраслях народного хозяйства, и может найти применение в автотракторостроении, сельхозмашиностроении и т.п.

Известны поршневые дизельные ДВС, основанные на кинематическом преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала [1]. Как правило, такие двигатели выполняются двухтактными при односторонней работе поршня. Имеется опыт эксплуатации двухтактных двигателей двойного действия, что позволяет удвоить удельную мощность двигателя. Однако такие двигатели имеют сложную конструкцию, что приводит к большим массе и габаритам на единицу мощности.

Известен роторный насос, содержащий корпус с выполненными в нем сквозными отверстиями, крышки, вал, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом, и шибер [2]. Такой насос в принципе может работать в режиме двигателя. Однако в реальных условиях работа такого насоса в режиме ДВС роторного типа из-за больших технических проблем практически невозможна.

Известен роторный двигатель двойного действия, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно корпусу, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом [3].

Недостатком указанного двигателя является сложность вращения и качания лопастей относительно друг друга с различными скоростями, что приводит к снижению массовых и габаритных характеристик двигателя на единицу мощности.

Задачей изобретения является повышение удельной мощности двигателя на единицу массы и объема.

Эта задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания двойного действия, содержащем цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно корпусу, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом, согласно изобретению ряды сквозных отверстий в корпусе расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости корпуса, а перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса и установлены в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения сквозных отверстий в корпусе, поворотная лопасть с помощью уплотнительных элементов дополнительно сопряжена с внутренними поверхностями крышек, на одном конце вала вне корпуса установлено задающее устройство, а на другом конце выполнено глухое осевое отверстие, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий, расположенных вдоль образующих вала в плоскости, перпендикулярной плоскости продольной симметрии поворотной лопасти, на крышке со стороны задающего устройства установлены связанные с ним насосы, соединенные с помощью топливопроводов с форсунками, установленными в симметрично расположенных сквозных отверстиях крышки.

Кроме того, уплотнительные элементы выполнены из термостойкого материала, а задающее устройство выполнено в виде профилированного кулачка.

На фиг. 1 изображен общий вид ДВС в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

ДВС имеет цилиндрический корпус 1, в котором выполнено два ряда сквозных отверстий а. Эти отверстия расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости O-O. На торцах корпуса 1 установлены крышки 2 и 3. Между крышками соосно корпусу установлен вал 4. На валу установлена жестко скрепленная с ним поворотная лопасть 5. Эта лопасть выполнена симметричной относительно продольной плоскости М-М поворотной лопасти, а также плоскости N-N, перпендикулярной плоскости М-М. Обе плоскости М-М и N-N проходят через саму поворотную лопасть и ось вала. На одном конце вала 4 вне корпуса установлено задающее устройство 6, выполненное в виде профилированного кулачка.

Две перегородки 7 установлены в плоскости Р-Р, перпендикулярной диаметральной плоскости O-O. Эти перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса 1 и с помощью уплотнительных элементов 8 сопряжены с валом 4. Поворотная лопасть 5 с помощью аналогичных уплотнительных элементов 9 сопряжена с внутренними поверхностями корпуса 1 и крышек 2 и 3. Уплотнительные элементы 8 и 9 выполнены из термостойкого материала.

На крышке 2 со стороны задающего устройства установлены связанные с ним топливные насосы 10, а в симметрично расположенных сквозных отверстиях этой крышки установлены форсунки 11, соединенные с насосами топливопроводами 12.

Между корпусом 1 и валом 4 с помощью поворотной лопасти 5 и двух перегородок 7 образовано попарно четыре камеры б и в. На другом конце вала 4 (противоположном от задающего устройства 6) выполнено глухое осевое отверстие г, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий д, расположенных вдоль образующих вала 4 в плоскости N-N.

На фиг. 1, 2 показано одно из крайних положений поворотной лопасти 5. В представленном положении в камерах б осуществляется газообмен: воздух от воздушного насоса (на чертеже не показан) через осевое отверстие г и сквозные отверстия д поступает в указанные камеры. Одновременно газ, образовавшийся при предыдущем такте, через отверстия а выходит в атмосферу. В камерах в находится сжатый при предыдущем такте воздух. В этот момент задающее устройство 6 воздействует на насос 10 и топливо через топливопровод 12 и форсунки 11 поступает в камеры в. Давление в этих камерах возрастает и поворотная лопасть 5 начинает вращательное движение по часовой стрелке. При этом в камерах б перекрываются сквозные отверстия д перегородкой, а сквозные отверстия а поворотной лопастью. Газообмен в камерах б перекрывается и находящийся в них воздух сжимается до момента прихода поворотной лопасти в новое крайнее положение. В это время открываются сквозные отверстия а и д в камерах в и в них происходит газообмен. В камерах б происходит впрыск топлива и поворотная лопасть начинает движение против часовой стрелки. Каждый ход поворотной лопасти является рабочим, что и определяет двойное действие двигателя. Последнее, а также существенное сокращение массы и объема ДВС по сравнению с конструкцией классического дизеля позволяют на порядок повысить удельную мощность ДВС.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий цилиндрический корпус с выполненными в нем двумя рядами сквозных отверстий, крышки, установленные на торцах корпуса, вал, установленный в крышках соосно с корпусом, поворотную лопасть, жестко скрепленную с валом и выполненную симметричной относительно продольной и перпендикулярной ей плоскостей, проходящих через саму лопасть и ось вала, перегородки, расположенные вокруг вала между лопастями поворотной лопасти, причем поворотная лопасть и перегородки с помощью уплотнительных элементов сопряжены соответственно с внутренней поверхностью корпуса и валом, отличающийся тем, что в нем ряды сквозных отверстий в корпусе расположены вдоль образующих в диаметральной плоскости корпуса, а перегородки жестко скреплены с внутренней поверхностью корпуса и установлены в плоскости, перпендикулярной к плоскости расположения сквозных отверстий в корпусе, поворотная лопасть с помощью уплотнительных элементов дополнительно сопряжена с внутренней поверхностью крышки, на одном конце вала вне корпуса установлено задающее устройство, а на другом конце выполнено глухое осевое отверстие, соединенное с двумя рядами сквозных отверстий, расположенных вдоль образующих вала в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольной симметрии поворотной лопасти, на крышке со стороны задающего устройства установлены связанные с ним насосы, соединенные с помощью топливопроводов с форсунками, установленными в симметрично расположенных сквозных отверстиях крышки.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены из термостойкого материала.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что задающее устройство выполнено в виде профилированного кулачка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2