Свободнопоршневой двигатель

 

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания, и позволяет расширить область применения свободнопоршневых двигателей. Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания содержит размещенный в цилиндре поршень, кинематически связанный с энергоаккумулятором, амортизатор, систему клапанов, амортизатор двигателя, в котором между амортизатором двигателя и потребителем энергии дополнительно размещен шатун. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известен свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания (прототип), в котором энергия воспламенения топливной смеси через поступательное движение составляющих его масс преобразуется в линейное перемещение транспортного средства [1].

В современной технике наибольшее распространение получили силовые установки, дающие потребителю энергию через вращательное движение [2].

Задача изобретения состоит в совмещении инерционного способа преобразования энергии поступательного движения масс с вращательным движением, удовлетворение потребностей потребителя энергии в широком диапазоне мощности, расширение области применения свободнопоршневого двигателя до такой же, как и двигатель внутреннего сгорания с классической схемой компоновки.

Это достигается тем, что свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий размещенный в цилиндре поршень, кинематически связанный с энергоаккумулятором, амортизатор, систему клапанов, амортизатор двигателя, дополнительно снабжен шатуном, размещенным между амортизатором двигателя и потребителем энергии.

Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг.1 - схема двигателя, фиг. 2 - общий вид многоцилиндровой силовой установки. На чертежах обозначены: цилиндр 1, выпускной клапан 2 системы высокого давления, амортизатор 3, масляный клапан 4, энергоаккумулятор 5, поршень 6, выпускной клапан 7, воздушный клапан 8, клапан 9 топливный, масляный клапан 10, клапан 11 системы высокого давления, агрегаты двигателя 12, амортизатор 13 основной, шатун 14, потребитель энергии 15.

Для осуществления работы двигателя предполагается наличие всех систем обеспечения рабочего процесса обычного двигателя внутреннего сгорания и дополнительно нерасходная система высокого давления, которые едины для всех агрегатов двигателя 12, работающих в двухтактном режиме и независимо друг от друга.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После продувки цилиндра 1 воздухом через клапан 8 при открытом клапане 7 и закрытом клапане 9, происходит заполнение топливной смесью полости II цилиндра 1, клапаны 7, 8 закрыты, клапан 9 открыт.

Из нерасходной системы высокого давления газы через дозирующий жиклер и клапан 11 поступают в полость I, что обеспечивает сжатие топливной смеси в полости II поршнем 6, кинематически связанным с энергоаккумулятором 5. Клапаны 7, 8, 9 закрыты.

Под воздействием сжатия от системы высокого давления, различного для любого жидкого или газообразного топлива, происходит его воспламенение.

Из-за давления на поршень 6 усилие передается энергоаккумулятору 5, который через клапан 2 возвращает газы в систему высокого давления.

Клапан 11 закрыт.

Клапаны 4, 10 обеспечивают смазку поверхностей между кольцами поршня 6 и энергоаккумулятора 5 и охлаждение этих деталей.

Энергоаккумулятор 5 принимает и отдает энергию амортизатору 3 и далее цилиндру 1, рубашке охлаждающей жидкости, головке и пр.

Агрегат двигателя 12 перемещается по шасси возвратно-поступательно.

Суммируется вектор тяги каждого агрегата двигателя 12 основным амортизатором 13 и передается потребителю 15 через шатун 14.

Передача и преобразование энергии идет по вышеописанной цепочке за счет вовлечения в поступательное движение масс деталей их составляющих с поэтапным уменьшением ускорения и увеличением времени действия силы.

Преобразованный импульс силы от поршня 6 до силы от основного амортизатора 13 позволяет перевести энергию из поступательного движения во вращательное с помощью шатуна 14 и использование ее потребителем без трансмиссии в любых режимах за счет регулируемой подачи количества топлива и числа включенных в работу агрегатов двигателя 12.

Далее вышеописанные процессы повторяются.

Необходимая мощность набирается количеством установленных агрегатов двигателя 12.

Недостатком в предложенном механизме работы двигателя является несколько увеличивающиеся его размеры по длине.

Устраняется это возможностью различных инженерных решений по расположению всех служб обеспечения рабочего процесса с их приводом как от поступательных движений, так и от вращения.

К преимуществам относятся новые свойства двигателя: простота, агрегатный способ ремонта и обслуживания, многотопливность, возможность работы при детонационном сгорании топливной смеси. При изготовлении свободнопоршневого двигателя применяются уже известные технологии и материалы. Отсутствие металлоемких, точных и сложных в исполнении деталей значительно сокращает трудовые затраты при изготовлении по сравнению с двигателем с классической схемой построения при сохранении и расширении области использования.

Источники информации 1. Патент RU 2107831, кл. F 02 В 71/00, F 03 G 3/00, 1998 г.

2. Под общей редакцией А.С. Орлин, М.Г. Круглов. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. Третье издание. М. , 1985.

Формула изобретения

Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий размещенный в цилиндре поршень, кинематически связанный с энергоаккумулятором, амортизатор, систему клапанов, амортизатор двигателя, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен шатуном, размещенным между амортизатором двигателя и потребителем энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2