Двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд

25.08.2015

Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд

Вледельцы патенту:

Коротков Іван Васильович (UA)

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до двигунобудування. Двигун внутрішнього згоряння містить камеру згоряння, утворену внутрішньою поверхнею циліндра і днищами поршнів. Поршні розведені на деякий кут, оптимальна величина якого становить 35 — 60 o. фіксуються шляхом зачеплення однакових шестерень, нерухомо закріплених на кінцях колінчастих валів з центральної шестернею-маховиком, пристосованої для стартерного пуску двигуна та відбору потужності її валу. Винахід дозволяє підвищити ККД двигуна внутрішнього згоряння. 4 з.п. ф-ли, 3 іл.

Винахід відноситься до машинобудування, а точніше до двигунобудування та способом роботи.

Може застосовуватися всюди, де нині використовуються ДВС.

Головний недолік сучасних ДВЗ — низький ККД.

Для карбюраторних двигунів він становить 25-30%, для дизельних — 35-40%. Такий низький ККД пояснюється трьома причинами: перша — робочий такт починається до приходу поршня у верхню мертву точку (ст.м. т.), тобто з негативною роботи; друга — максимум тиску в циліндрі при робочому такті припадає на момент, коли поршень знаходиться поблизу в. м. т. що дуже істотно знижує ефективність перетворення теплової енергії тиску в механічну; третя — малої робочою площею, використовуваної для звершення крутного моменту (площа нижнього днища поршня).

Відомий двигун внутрішнього згоряння, камера згоряння якого утворена внутрішньою поверхнею циліндра і днищами поршнів, останні мають не взаимовстречное рух і вони розведені на деякий кут зміщення (див. пат. США N 3868931, F 02 B 75/04, 1975).

Однак цей двигун має невисокий коефіцієнт корисної дії (ККД).

Технічною задачею винаходу є підвищення ККД двигуна.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що двигун містить камеру згоряння, утворену внутрішньою поверхнею циліндра і днищами поршнів, останні мають не взаимовстречное рух, а розведені на деякий кут (кут зміщення), при цьому оптимальна величина його становить від 35 до 60 градусів і фіксується шляхом защепления однакових шестерень, нерухомо закріплених на кінцях валів, з центральною шестернею-маховиком, пристосованої для пуску двигуна і відбору потужності з її валу. Крім того, один з поршнів (робочий), випереджаюче інший поршень (допоміжний), має подовжений шатун, величина якого визначається кутом зміщення поршнів і кутом Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
для робочого поршня. Об’єм камери згоряння визначається як співвідношенням довжин шатунів, так і зміною (збільшенням) радіуса кривошипа допоміжного поршня. Двигун виконаний з збільшеною робочою площею за рахунок збільшення діаметра циліндра, має максимальне зближення поршнів, при цьому в їх днищах виконані виїмки, які забезпечують необхідний ступінь стиснення. Робочий такт у двигуні починається з позитивної роботи, яка визначається кутом Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
положення робочого поршня при оптимальному вугіллі зміщень поршнів, величина якого встановлюється дослідним шляхом для кожного типу двигуна і використовуваного палива, що забезпечує в результаті розвитку двигуном максимального крутного моменту.

Слід зауважити, що при зворотному русі обидва поршня будуть рухатися в одному напрямку, причому у робочого поршня лінійна швидкість буде зростати, а у допоміжного сповільнюватися. Таке взаємне розташування при їх максимальному зближенні і створює необхідну ступінь стиску, величина якої визначається шляхом співвідношення довжини шатунів і зміною (збільшенням) радіуса кривошипа допоміжного поршня.

Останнім робиться з метою згладжування лінійних швидкостей.

Відомо, що в замкнутому об’ємі тиск газу в усіх напрямках однаково на одиницю площі. Отже, чим більше робоча площа в двигуні, тим ефективніше буде використовуватися теплова енергія тиску. З цією метою в двигуні передбачається деяке збільшення діаметра циліндра при максимально допустимому зближенні поршнів при робочому такті з одночасним пристроєм виїмок в днищах поршнів з метою забезпечення необхідного ступеня стиснення. Таким прийомом забезпечується значна перевага робочої площі над неробочою.

У сучасних двигунах з одним поршнем у циліндрі початкова фаза робочого такту, в кращому випадку, починається за 50% частку робочої площі з подальшим її зменшенням в міру видалення поршня від ст.м. т.

У пропонованому двигуні рівняння площ відбудеться тільки тоді, коли відстань між поршнями складе половину діаметру циліндра. А це суттєво важливо, якщо врахувати, що 80% всієї роботи припадає на 60 градусів повороту колінчастого валу при робочому такті. Оптимальні розміри циліндра приймаються дослідним шляхом в залежності від типу двигуна і виду використовуваного палива.

Принципова особливість роботи двигуна полягає в наступному: наявність кута зміщення поршнів дозволяє до початку робочого такту вивести робочий поршень на деякий заданий кут, при якому досягається максимальний крутний момент. Необхідною умовою для цього є, щоб максимум поділу в циліндрі збігався з виходом допоміжного поршня з в. м. т.

Оптимальна величина кута зсуву поршнів знаходиться в межах 35-60 градусів.

Підвищення ККД в пропонованому двигуні буде визначатися наступними факторами: кутом зміщення поршнів і кутом Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
для робочого поршня, більшою робочою площею і більш ефективним способом перетворення теплової енергії тиску в механічну. Крім цього слід зазначити, що робочий такт в новому двигуні буде починатися з позитивної роботи, а на досягнення необхідного ступеня стиснення буде витрачатися менше енергії внаслідок одностороннього напрямку руху поршнів.

Даний принцип пристрою двигуна і пропонований спосіб роботи поршнів може бути використаний і при зовнішньому підводі теплової енергії.

На фіг.1 схематично показаний загальний вигляд дизельного двигуна.

Він складається з циліндра 1; робочої 2 і допоміжного 3 поршнів; форсунки 4; шатунів 5 і 6; вихлопних вікон 7; продувних щілин 8; колінчатих валів 9 і 10; однакових шестерень 11 і 12; центральної шестерні 13; вала відбору потужності 14.

На фіг. 2, 3 показані можливі варіанти положення поршнів в момент початку робочого такту. Позначення див. фіг.1.

З малюнка видно, що кут Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
для робочого поршня становить 20 градусів, допоміжний поршень знаходиться на відстані 15 градусів до його приходу у в. м. т. Сума вказаних кутів дає кут зміщення поршнів — 35 градусів.

З теорії відомо, що крутний момент визначається формулою Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
де P — сила тиску поршня; R — радіус кривошипа; Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
— кут повороту кривошипа; Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
— кут повороту шатуна.

(див. «Автомобільні двигуни» під ред. М. С. Ховаха, Москва, «Машинобудування», 1977, стор 346).

Якщо припустити, що максимум тиску в звичайному двигуні відповідає куту Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
15 o. у нашому прикладі це відбудеться при куті в 35 градусів. У цьому випадку геометричний множник зросте в два рази (див. таблицю 3, стор 575, «Автомобільні двигуни»). А якщо врахувати, що і твір також зросте, то в цілому підсумкова величина крутного моменту ще більше збільшиться.

При максимальному куті зміщень поршнів геометричний множник зросте багаторазово, що в підсумку перевищить 100% значення ККД. Цей парадокс пояснюється тим, що його величина для нині експлуатованих двигунів явно завищена.

Співвідношенням діаметрів шестерень колінчатих валів c центральної шестернью можна у великих межах змінювати передаточне число, що робить двигун більш універсальним і стабільною в роботі.

Найбільш технологічно простими виглядають дизельні варіанти двигунів. Що ж стосується двигунів з іскровим запалюванням, то в цьому випадку клапани і свічка запалювання повинні встановлюватися в формкамере, влаштовується в центральній частині циліндра.

Перехід на новий тип двигунів крім чисто економічних вигод, дозволить значно оздоровити і екологічну обстановку, яка нині набуває катастрофічного характеру.

Формула винаходу

1. Двигун внутрішнього згоряння, що містить камеру згоряння, утворену внутрішньою поверхнею циліндра і днищами поршнів, останні мають не взаимовстречное рух, а розведені на деякий кут (кут зміщення поршнів), відрізняється тим, що оптимальна величина його становить 35 — 60 o C і фіксується шляхом зачеплення однакових шестерень, нерухомо закріплених на кінцях колінчастих валів, з центральною шестернею-маховиком, пристосованої для стартерного пуску двигуна та відбору потужності з її валу.

2. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що один з поршнів (робочий), що випереджає у своєму русі інший поршень (допоміжний) має подовжений шатун, величина якого визначається кутом зміщення поршнів і кутом Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
для робочого поршня.

3. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що об’єм камери згоряння визначається як співвідношенням довжин шатунів, так і зміною (збільшенням) радіуса кривошипа допоміжного поршня.

4. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що він виконаний з збільшеною робочою площею за рахунок збільшення діаметра циліндра, має максимальне зближення поршнів, при цьому в їх днищах виконані виїмки, які забезпечують ступінь стиснення.

5. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що робочий такт у ньому починається з позитивної роботи, яка визначається кутом Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд
положення робочого поршня при оптимальному вугіллі зміщень поршнів, величина якого встановлюється дослідним шляхом для кожного типу двигуна і використовуваного палива, що забезпечує в результаті розвитку двигуном максимального крутного моменту.

Короткий опис статті: двигун внутрішнього згоряння Винахід відноситься до машинобудування, а саме до двигунобудування новий двигун внутрішнього згоряння, опис двигуна внутрішнього згорання, двигун внутрішнього згорання складається з, сучасні двигуни внутрішнього згоряння, ккд двигуна внутрішнього згоряння, принцип роботи чотиритактного двигуна, робота чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння, крутний момент двигуна внутрішнього згоряння, що дає крутний момент двигуна, принцип роботи чотиритактного карбюраторного двигуна

Джерело: Двигун внутрішнього згоряння з підвищеним ккд

Також ви можете прочитати