Двухтактный аксиальный двигатель

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве электро-гидрогенератора и теплогенератора. Техническим результатом является улучшение экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит две противолежащие ступенчатые цилиндровые группы с подвижными цилиндрами. Торцы рабочего цилиндра выполнены с буртиком, являющимся пневмопоршнем и разделяющим корпус двигателя на продувочную и компрессионную камеры поршневого компрессора. Согласно изобретению буртик и цилиндрическая поверхность корпуса выполнены с пазами для размещения обратимого линейного генератора. На якорях генераторов, а также на концах штоков магнитных впускных клапанов установлены постоянные магниты, выполненные на основе Nd-Fe-B. Двигатель снабжен двумя каталитическими камерами в виде стальных цилиндров с насадкой из гранул никеля, при этом входные патрубки камер связаны с коллекторами выхлопных окон рабочих камер двигателя, а выходные топливные патрубки каталитических камер через впускные клапаны связаны с камерами сгорания. Кроме того, каждая из каталитических камер снабжена газоводом для подачи метана и трубопроводом для выхлопных газов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть применен в качестве электро-гидрогенераторов и теплогенераторов,

Широко известны различные конструкции двухтактных двигателей, которые обладают недостаточной эффективностью работы и часто не обеспечивают экономичность и экологическую безопасность двигателя.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является «Двухтактный аксиальный двигатель», содержащий корпус с компрессионными камерами, две противолежащие ступенчатые цилиндровые группы, соединенные штоками и цилиндром гидронасоса, имеющие два рабочих цилиндра с продувочными и выпускными окнами, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения с размещенным в каждом из них неподвижным поршнем со сферической рабочей поверхностью, имеющим рубашки охлаждения и разделенную камеру сгорания с топливной форсункой и впускными клапанами, сообщенную с рабочей камерой, при этом разделенная камера сгорания выполнена сферической с горловиной в виде сопла Лаваля, а внутренняя поверхность днища каждого рабочего цилиндра спрофилирована под рабочую поверхность поршня и выполнена с насадкой, спрофилированной под сопло Лаваля, имеющей наружную коническую поверхность, сопряженную с внутренней поверхностью днища цилиндра с образованием овальной выемки, и внутреннюю осевую проточку, образующую полость охлаждения, причем торцы рабочего цилиндра выполнены с буртиком, разделяющим корпус двигателя на продувочную и компрессионную камеры, составляющие поршневой пневмокомпрессор, и служащим для него пневмопоршнем, причем золотник гидронасоса выполнен в виде эксцентриковой клапанной мембраны с осью, установленной перед всасывающим патрубком на его осевой, и с седлами, образованными противолежащими стенками всасывающего и нагнетающего патрубков, связанных через магистрали с гидротурбиной, а поршнями гидронасоса служат днища двух противолежащих рабочих цилиндров (Патент РФ №2121586 МКИ:6 F 02 В 71/04 публ. 10.11.98 бюл.№31).

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении скорости сгорания топливной смеси, следовательно, в повышении экономичности и эффективности работы двигателя за счет использования каталитических камер, обеспечивающих возврат в форкамеру смеси, обогащенной СО и Н₂, и снижение вредных примесей в выхлопных газах, что в свою очередь ведет к повышению экологической безопасности двигателей.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что двухтактный аксиальный двигатель, содержащий корпус с компрессионными камерами, две противолежащие ступенчатые цилиндровые группы, соединенные штоками и цилиндром гидронасоса, имеющие два рабочих цилиндра с продувочными и выпускными окнами, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения. В каждом рабочем цилиндре размещен неподвижный поршень со сферической рабочей поверхностью, имеющий рубашки охлаждения, разделенную камеру сгорания с топливной форсункой и впускными клапанами, сообщенную с рабочей камерой. Разделенная камера сгорания выполнена сферической с горловиной в виде сопла Лаваля. Внутренняя поверхность днища каждого рабочего цилиндра спрофилирована под рабочую поверхность поршня и снабжена насадкой из вольфрама в виде сопла Лаваля со сквозными микроотверстиями. Наружная коническая поверхность насадки сопряжена с внутренней поверхностью днища цилиндра и образует овальную выемку. Насадка снабжена внутренней осевой проточкой, образующей полость охлаждения. Торцы рабочего цилиндра выполнены с буртиком, разделяющим корпус двигателя на продувочную и компрессионную камеры, составляющие поршневой пневмокомпрессор, и служащим для него пневмопоршнем. Золотник гидронасоса выполнен в виде эксцентриковой клапанной мембраны с осью, установленной перед всасывающим патрубком на его осевой, и с седлами, образованными противолежащими стенками всасывающего и нагнетающего патрубков, связанных через магистрали с гидротурбиной. Поршнями гидронасоса служат днища двух противолежащих рабочих цилиндров. Буртик и цилиндрическая поверхность корпуса выполнены с пазами для размещения обратимого линейного генератора и вибратора запуска. На якорях генераторов, а также на концах штоков магнитных впускных клапанов установлены постоянные магниты, выполненные на основе Nd-Fe-B. Двигатель снабжен двумя каталитическими камерами в виде стальных цилиндров с насадкой из гранул никеля, при этом входные патрубки камер связаны с коллекторами выхлопных окон рабочих камер двигателя, а выходные топливные патрубки каталитических камер через впускные клапаны связаны с камерами сгорания. Каждая из каталитических камер снабжена газоводом для подачи метана и трубопроводом для выхлопных газов. Постоянные магниты, установленные в буртиках якорей генераторов и на концах штоков магнитных выпускных клапанов, экранированы друг от друга двухслойными крышками, которые выполнены из меди и стали и снабжены отверстиями для впускных и выпускных клапанов.

На чертеже изображен предлагаемый двухтактный аксиальный двигатель.

Двигатель содержит корпус 1 с двумя противолежащими цилиндровыми группами, каждая из которых содержит компрессионную камеру 2 и камеру 3 продувочного воздуха, составляющие поршневой пневмокомпрессор. Через органы газораспределения в виде выпускных клапанов 4 и продувочных окон 5 эти камеры соединены с разделенной камерой 6 сгорания и топливной форсункой 7, причем камера 6 имеет горловину в виде сопла Лаваля 8 и рубашку охлаждения 9, размещенные в полости неподвижного со сферической рабочей поверхностью поршня 10, причем камера 6 сгорания расположена по осевой в центре днища 10, к которому пригнан свободнопоршневой цилиндр 11 с днищем 12 и продувочными и выпускными окнами 13, расположенными против продувочных окон 5, сообщающимися с коллектором (не показано) продувочных впускных окон 5. В нижней части рабочей камеры 14, ограниченной внутренней поверхностью цилиндра 11 и его днищем 12, имеется разъем 15, внутренняя поверхность днища 12 спрофилирована под рабочую поверхность поршня и выполнена вогнутой до разъема 15, в котором крепится насадка 16, спрофилированная под сопло Лаваля и имеющая наружную коническую поверхность, сопряженную с внутренней поверхностью днища 12 с образованием овальной выемки, и внутреннюю осевую проточку, образующую полость 17 охлаждения. Компрессионная камера 2 и камера 3 продувочного воздуха разделены буртиком 18, действующим как двусторонний пневмопоршень поршневого компрессора. Буртик 18 и неподвижный поршень 10 снабжены поршневыми кольцами 19, для обеспечения компрессии между компрессорной камерой 2 и камерой 3 продувочного воздуха установлены L-образные цилиндровые кольца 20, охлаждаемые поверхности рабочих цилиндров 11 связаны с двумя парами боковых штоков 21, проходящих через полость центрально расположенного гидроцилиндра 22, снабженного всасывающей 23 и нагнетающей 24 магистралями, соединенными с гидротурбиной, и установленным перед всасывающей магистралью 23 золотником в виде клапанной мембраны 25, насаженной на эксцентриковую ось 26, цилиндрические поверхности корпуса 1 и буртика 18 выполнены с пазами 27 для размещения обратимого линейного генератора и вибратора запуска. На якорях генераторов установлены постоянные магниты 28, такие же магниты 29 установлены на концах штоков магнитных впускных клапанов. Выхлопные окна рабочих камер двигателя связаны коллектором 30 с входными патрубками 33 каталитических камер 31, наполненных гранулами никеля 32. В свою очередь выходные топливные патрубки 34 связаны с камерами сгорания 6. Каждая из каталитических камер снабжена газоводом для подачи метана 35 и трубопроводом для выхлопных газов 36.

При работе предложенного усовершенствованного двухтактного аксиального двигателя, снабженного двумя каталитическими камерами 31, наполненными гранулами никеля 32, происходит каталитическая реакция окисления метана водяными парами с образованием водорода и окиси углерода:

При этом обогащенная топливная смесь через выходные топливные патрубки 34 подается в камеры сгорания 6, что способствует повышению скорости сгорания топливной смеси и, следовательно, повышению эффективности и экономичности работы двигателя, а также снижению вредных примесей в выхлопных газах.

1. Двухтактный аксиальный двигатель, содержащий корпус с компрессионными камерами, две противолежащие ступенчатые цилиндровые группы, соединенные штоками и цилиндром гидронасоса, имеющие два рабочих цилиндра с продувочными и выпускными окнами, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения, с размещенными в каждом из них неподвижным поршнем со сферической рабочей поверхностью, имеющим рубашки охлаждения, разделенную камеру сгорания с топливной форсункой и впускными клапанами, сообщенную с рабочей камерой, при этом разделенная камера сгорания выполнена сферической с горловиной в виде сопла Лаваля, а внутренняя поверхность днища каждого рабочего цилиндра спрофилирована под рабочую поверхность поршня и снабжена насадкой из вольфрама в виде сопла Лаваля со сквозными микроотверстиями и имеющей наружную коническую поверхность, сопряженную с внутренней поверхностью днища цилиндра с образованием овальной выемки, и внутреннюю осевую проточку, образующую полость охлаждения, причем торцы рабочего цилиндра выполнены с буртиком, разделяющим корпус двигателя на продувочную и компрессионную камеры, составляющие поршневой пневмокомпрессор, и служащим для него пневмопоршнем, причем золотник гидронасоса выполнен в виде эксцентриковой клапанной мембраны с осью, установленной перед всасывающим патрубком на его осевой, и с седлами, образованными противолежащими стенками всасывающего и нагнетающего патрубков, связанных через магистрали с гидротурбиной, а поршнями гидронасоса служат днища двух противолежащих рабочих цилиндров, отличающийся тем, что буртик и цилиндрическая поверхность корпуса выполнены с пазами для размещения обратимого линейного генератора и вибратора запуска, при этом на якорях генераторов, а также на концах штоков магнитных впускных клапанов установлены постоянные магниты, выполненные на основе Nd-Fe-B, причем двигатель снабжен двумя каталитическими камерами в виде стальных цилиндров с насадкой из гранул никеля, при этом входные патрубки камер связаны с коллекторами выхлопных окон рабочих камер двигателя, а выходные топливные патрубки каталитических камер через впускные клапаны связаны с камерами сгорания, кроме того, каждая из каталитических камер снабжена газоводом для подачи метана и трубопроводом для выхлопных газов.

2. Двухтактный аксиальный двигатель по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты, установленные в буртиках якорей генераторов и на концах штоков магнитных выпускных клапанов, экранированы друг от друга двухслойными крышками.

3. Двухтактный аксиальный двигатель по п.2, отличающийся тем, что двухслойные крышки выполнены из меди и стали и снабжены отверстиями для топливных и воздушных клапанов.