close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335648

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 335 648
(13)
C1
(51) МПК
F02B 75/32
F02D 17/02
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
На основании пункта 1 статьи 1366 части четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации патентообладатель
об зуетс заключить договор об отчуждении патента на услови х, соответствующих установившейс практике, с любым
гражданином Российской Федерации или российским юридическим лицом, кто первым изъ вил такое желание и уведомил об
этом патентообладател и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности.
(21), (22) За вка: 2007105655/06, 14.02.2007
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
14.02.2007
(73) Патентообладатель(и):
Печкин Иль Петрович (RU)
R U
(72) Автор(ы):
Печкин Иль Петрович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
2 3 3 5 6 4 8
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2258819 С2, 10.02.2005. SU 1502867
A1, 23.08.1989. RU 2163681 C2, 27.02.2001. US
3301244 A, 31.01.1967. RU 2228452 C2,
10.05.2004. RU 2046972 С1, 27.10.1995. FR
2491147 А, 02.04.1982.
C 1
(57) Реферат:
Изобретение
относитс к
области
энергомашиностроени . Технический результат
заключаетс в улучшении основных характеристик
поршневого двигател внутреннего сгорани .
Сущность изобретени заключаетс в том, что
неподвижное
положение
и
возвратнопоступательное движение поршень совершает при
помощи подпружиненного коромысла, один конец
которого св зан с валом нагрузки, а другой его
конец может фиксироватьс на одном из зубьев
зубчатой собачки, в результате чего в цилиндре
двигател происход т процессы впуска, сжати ,
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (СПОСОБ ПЕЧКИНА)
R U
сгорани , рабочего такта и выпуска газов
продуктов сгорани . В двигателе предусмотрен
также управл ющий вал с барабаном, на котором
вращают с помощью электродвигател полукольцадатчики.
Вокруг
барабана
установлены
электроприемники.
В
случае
объединени одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый
двигатель автоматическа система управлени обеспечивает работу электроприводов пружин
коромысел таким образом, что одноименные
процессы
в
цилиндрах
многоцилиндрового
двигател осуществл ютс либо поочередно, либо
одновременно, либо группами. 15 ил.
Страница: 1
RU
C 1
(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
2 3 3 5 6 4 8
Адрес дл переписки:
690080, г.Владивосток, ул. Космонавтов, 1,
кв.40, И.П. Печкину
C 1
C 1
2 3 3 5 6 4 8
2 3 3 5 6 4 8
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 648
(13)
C1
(51) Int. Cl.
F02B 75/32
F02D 17/02
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
According to Art. 1366, par. 1 of the Part IY of the Civil Code of the Russian Federation, the patent holder shall be
committed to conclude a contract on alienation of the patent under the terms, corresponding to common practice, with any
citizen of the R ussian Federation or Russian legal entity who first declared such a willingness and notified this to the
patent holder and the Federal Executive Authority for Intellectual Property.
(21), (22) Application: 2007105655/06, 14.02.2007
(24) Effective date for property rights: 14.02.2007
(73) Proprietor(s):
Pechkin Il'ja Petrovich (RU)
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
(54) METHOD OF INCREASING INTERNAL COMBUSTION ENGINE EFFICIENCY (PECHKIN'S
2 3 3 5 6 4 8
R U
(57) Abstract:
FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: pistons stays and reciprocates
driven by spring-loaded rocker with its one end
linked to the load shaft and the other one
engaged with one of the teeth of the pawl to
allow the engine intake, compression, combustion,
working
and
exhaust
cycles.
The
engine
incorporates also a control shaft with a drum
whereon half-rings-pickups are rotated driven by
the motor. Current collectors are arranged around
the drums. Given the integration of singlecylinder engine into multi-cylinder engine, the
automatic control system controls the rocker
spring motors so that the like processes in multicylinder engine cylinders occur either in turns,
or at a time, or by groups.
EFFECT: improved primary characteristics of
internal combustion engine.
15 dwg
Страница: 3
EN
C 1
C 1
METHOD)
2 3 3 5 6 4 8
Mail address:
690080, g.Vladivostok, ul. Kosmonavtov, 1,
kv.40, I.P. Pechkinu
R U
(72) Inventor(s):
Pechkin Il'ja Petrovich (RU)
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к области энергомашиностроени , в частности усовершенствует
способ повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани ,
предназначенного дл энергетических установок, например, на электростанци х, на
корабл х, тепловозах, автомобил х и в авиации.
В двигателестроении широко известен способ преобразовани вращательного движени коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршн , в результате чего в
цилиндре поршневого двигател внутреннего сгорани осуществл ютс процессы впуска,
сжати , рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорани (Ваншейдт В.А. Судовые
двигатели внутреннего сгорани . - Л.: Судпромгиз, 1962 - с.81).
Недостатком способа повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани вл етс то, что коленчатый вал, вл сь движителем поршн ,
совершает восемь тактов за цикл в четырехтактном двигателе.
Однако термодинамический цикл четырехтактного двигател имеет два скоростных и
два зат жных процесса. Таким образом, устройства дл реализации известного способа
работают по нескоординированным диаграммам. Это не позвол ет получить высокую
эффективную мощность (Ne) в устройстве дл реализации способа, потому что детали
цилиндропоршневой группы выполн ют две функции, работа в режиме компрессора, а
затем - двигател .
Известен также способ работы поршневого двигател внутреннего сгорани (описание
изобретени к патенту RU №2163681 С2, 7 F02В 75/32 за 2001 г.). Сущность способа
состоит в том, что кулачковый вал преобразует вращательное движение в неподвижное и
возвратно-поступательное движение поршн , в результате этого в цилиндре двигател происход т процессы впуска, сжати , рабочего такта и выпуска газов продуктов
сгорани . При этом цикл управл ющего вала стал иметь два скоростных и два зат жных
такта. Это позволило улучшить работу устройства дл реализации способа.
Недостатком известного способа вл етс то, что механический способ управлени двигателем не позвол ет эффективно осуществл ть отбор мощности в широких пределах
от цилиндров многоцилиндрового двигател . Поэтому дл этих целей используют коробки
передач.
Наиболее близким к за вленному изобретению вл етс способ повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани (описание
изобретени к патенту RU 2258819 С2, 7 F02В 75/32 за 2005 г.). Сущность данного
способа состоит в том, что неподвижное и возвратно-поступательное движение поршень
совершает за счет преобразовани механической энергии пружины и кулачка,
вращающегос на валу сельсина-приемника синхронно с сельсином-датчиком, в
результате этого в цилиндре двигател происход т процессы впуска, сжати , рабочего
такта и выпуска продуктов сгорани , причем при объединении одноцилиндровых
двигателей в многоцилиндровый двигатель используют сельсин-датчик, сельсин-приемник
и электрически цепи, в результате этого одноименные процессы в разных цилиндрах
многоцилиндрового двигател осуществл ют либо поочередно, либо одновременно, либо
группами.
Использование сельсинов в устройстве дл осуществлени известного способа
позвол ет осуществл ть отбор мощности у многоцилиндровых двигателей в широких
пределах без вспомогательных устройств. Однако сельсинный способ управлени двигателем мало изучен, поэтому не имеет хорошего комплектующего оборудовани .
Кроме того, сельсинный способ непригоден дл двигателей большой мощности.
Исход из вышеизложенного была поставлена задача разработать такой способ работы
поршневого двигател внутреннего сгорани , который улучшит основные технические
характеристики параметров поршневого многоцилиндрового двигател внутреннего
сгорани .
Поставленна задача решаетс за вленным способом повышени эффективности
работы поршневого двигател внутреннего сгорани , включающим преобразование
механической энергии пружины в неподвижное и возвратно-поступательное движение
Страница: 4
DE
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
поршн , в результате чего в цилиндре двигател происход т процессы впуска, сжати ,
сгорани , рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорани . Пружины осуществл ют
движени по команде полуколец-датчиков, вращающихс на барабане. Путем
автоматической системы управлени (АСУ) с помощью электроприемников,
расположенных в веерном пор дке вокруг барабана, при объединении одноцилиндровых
двигателей в многоцилиндровый двигатель одноименные процессы в разных цилиндрах
многоцилиндрового двигател совершают либо поочередно, либо одновременно, либо
группами.
В за вленном способе признаками изобретени , общими дл него и его наиболее
близкого аналога, вл ютс :
- управл ющий кулачок обеспечивает неподвижное положение и возвратнопоступательное движение поршн , в результате чего в рабочем цилиндре двигател происход т процессы впуска, сжати , сгорани , рабочего такта и выпуска газов
продуктов сгорани ;
- при объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель
одноименные процессы в разных цилиндрах осуществл ют либо поочередно, либо
одновременно, либо группами;
- использован электрический способ управлени двигателем.
В за вленном способе признаками изобретени , отличающими его от его наиболее
близкого аналога, вл ютс :
- неподвижное положение и возвратно-поступательное движение поршн обеспечивает
пружина, в результате чего в рабочем цилиндре двигател происход т процессы впуска,
сжати , сгорани , рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорани ;
- управл ющий вал выполн ют в виде барабана, на котором размещены полукольцадатчики;
- вокруг управл ющего барабана в веерном пор дке установлены электроприемники;
- автоматическа система управлени с помощью полуколец-датчиков и
электроприемников обеспечивает соединение одноцилиндровых двигателей в
многоцилиндровый двигатель таким образом, что одноименные процессы в разных
цилиндрах многоцилиндрового двигател осуществл ют либо поочередно, либо
одновременно, либо группами.
Данна совокупность отличительных признаков изобретени вместе с общими
признаками за вленного способа и наиболее близкого его аналога обеспечивают
получение положительного эффекта изобретени во всех случа х, на которые
распростран етс испрашиваемый объем правовой охраны.
На фиг.1 изображена кинематическа схема устройства дл реализации способа
повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани .
На фиг.2 - идеальна диаграмма работы четырехтактного одноцилиндрового ДВС,
построенна по способу Гриневецкого-Мазинга в координатах: давление (Р) кгс/см 2; угол
поворота коленчатого вала (?°) в градусах.
На фиг.3 - диаграмма хода поршн четырехтактного одноцилиндрового ДВС,
построенна по способу Брикса в координатах: ход поршн (n) в мм, угол поворота
коленчатого вала (?°) в градусах.
На фиг.4 - реальна индикаторна диаграмма работы четырехтактного
одноцилиндрового ДВС в координатах: давление (Р) кгс/см 2, угол поворота коленчатого
вала (?°) в градусах.
На фиг.5 - индикаторна диаграмма работы четырехтактного четырехцилиндрового
двигател в координатах: давление (Р) кгс/см 2, угол поворота коленчатого вала (?°) в
градусах.
На фиг.6 - индикаторна диаграмма работы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС
при 1500 об/мин, а после переключени скорости - при 5000 об/мин, в координатах:
давление (Р) кгс/см 2, угол поворота коленчатого вала (?°) в градусах.
Страница: 5
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
На фиг.7 - силы, действующие на коленвал со стороны поршней во врем работы
четырехтактного четырехцилиндрового ДВС при 1500 об/мин, а после переключени скорости при 5000 об/мин:
1. силы, возникающие во врем протекани вспомогательных процессов (F1);
2. силы, возникающие во врем протекани рабочих тактов в цилиндрах ДВС (F2);
3. силы, возникающие во врем протекани процессов сгорани топливовоздушной
смеси (F3);
4. силы, действующие на коленвал во врем отключени нагрузки в момент
переключени скорости.
На фиг.8 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового
ДВС, одни и те же процессы в которых совершаютс одновременно (по аналогии
параллельного соединени электрических источников).
На фиг.9 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одни и те же процессы в
которых совершаютс одновременно.
На фиг.10 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового
ДВС, одноименные процессы в которых совершаютс поочередно (по аналогии
последовательного соединени электрических источников).
На фиг.11 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одноименные процессы в
которых совершаютс поочередно.
На фиг.12 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового
ДВС, одноименные процессы в которых совершают группами (по аналогии смешанного
соединени электрических источников).
На фиг.13 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одноименные процессы в
которых совершаютс группами.
На фиг.14 изображена однолинейна электрическа схема управлени устройством дл реализации способа повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани .
На фиг.15 - кинематическа схема газораспределени первого рабочего цилиндра на
управл ющем барабане.
Устройство дл реализации способа повышени эффективности работы поршневого
двигател внутреннего сгорани содержит цилиндр 1, поршень 2, шатун 3 и коромысло 4.
Один конец коромысла жестко соединен с храповым колесом 5. Пружина 9 позвол ет
коромыслу 4 качатьс относительно оси 11. Второй конец коромысла 4 в хвостовой части
имеет возможность фиксироватьс в нижнем положении на одном из зубьев зубчатой
собачки 8. Пружина 12 позвол ет зубчатой собачке 8 качатьс относительно оси 13 между
приводом 1С и опорой пружины 12. С помощью ролика 15 рычаг 17 замыкает контакты
сигнальной лампочки 1Л. На верхней крышке цилиндра 1 установлены форсунка 10, клапан
14 выпуска газов продуктов сгорани с приводом 1 КВ, а также клапан 16 наполнени цилиндра воздухом с приводом 1КН. Зубчатый обод храпового колеса 5 вращает малое
зубчатое колесо 6, которое св зано с валом 7 нагрузки.
Устройство дл реализации способа имеет управл ющий барабан, на котором
размещены полукольца-датчики. Каждый рабочий цилиндр обслуживают три полукольцадатчика (см. фиг.15).
Вокруг управл ющего барабана р дами с интервалом в 90° на отметках 0°, 90°, 180° и
270° установлены электроприемники. Таким образом, первый рабочий цилиндр смогут
обслужить двенадцать электроприемников. Водитель (оператор) с помощью одного лишь
выключател задает нужный режим, и автоматическа система управлени (АСУ) быстро и
безошибочно осуществит нужные процессы во всех рабочих цилиндрах ДВС.
Перед запуском устройства дл реализации способа повышени эффективности работы
поршневого двигател внутреннего сгорани оператор (водитель) провер ет готовность
двигател к пуску. В этом он убеждаетс по сигнальным лампочкам 1Л, 2Л, 3Л и 4Л. Если
лампочки не гор т, оператор включает сначала выключатель 1П. Это позволит через
выключатель 1П подать напр жение 12V (вольт) на катушку 1KH клапана 16 наполнени и
Страница: 6
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
тем самым подать сжатый воздух из ресивера (на фиг.1 не показан) в первый рабочий
цилиндр (см. фиг.1 и фиг.14).
О подаваемом количестве воздуха в цилиндр оператор узнает по сигнальной лампочке
1Л, котора должна загоретьс по окончании данной операции. Аналогичные операции
произойдут с каждым рабочим цилиндром четырехцилиндрового двигател , если оператор
включит поочередно выключатели 2П, 3П и 4П.
Далее оператор включает в работу управл ющий барабан путем подачи напр жени 12V
к электродвигателю ЭДП посто нного тока через выключатель ДБ и один из резисторов R
(см. фиг.15). После включени выключател ДБ напр жение 12V по витс также на
сплошном кольце 18 барабана через щеткодержатель Щ.
От кольца 18 напр жение распределитс по всем полукольцам-датчикам, закрепленным
на барабане. Затем оператор включает выключатель 1ВР режима магнитного пускател 1P.
После включени магнитного пускател 1P напр жение по витс в катушках магнитных
пускателей: 1МП-0; 2МП-90; 3 МП-180 и 4МП-270. Это позволит во врем запуска
двигател включить в работу цилиндры четырехцилиндрового двигател таким образом,
чтобы одноименные процессы в разных цилиндрах совершались поочередно через
интервал в 90°. Дл примера рассмотрим, каким образом начнет работать первый рабочий
цилиндр при запуске. Во врем вращени барабана полукольцо-датчик 19 приближаетс , а
затем коснетс электроприемника 1С-0. Это позволит подать напр жение 12V с
полукольца-датчика 20, замкнутые контакты 1С1 магнитного пускател 1МП-0 в катушку
привода 1С зубчатой собачки 8 первого рабочего цилиндра. После этого привод 1С сожмет
пружину 12, повернет зубчатую собачку 8 влево и освободит хвостовик коромысла 4. Под
воздействием пружины 9 коромысло 4 вместе с шатуном 3, поршнем 2 поднимутс вверх, а
поршень 2 сожмет при этом воздух в цилиндре 1. В районе верхней точки хода поршн в
полость цилиндра с помощью форсунки 10 поступит топливо, которое воспламенитс и
сгорит. Под действием высокого давлени поршень помен ет свое направление и начнет
двигатьс вниз, увлека за собой шатун 3 с коромыслом 4. При этом коромысло 4 будет
поворачивать храповое колесо 5 против часовой стрелки. Храповое колесо 5 передаст
вращательное движение малой шестерне 6, котора св зана с валом 7 нагрузки. Кроме
того, коромысло 4 сожмет пружину 9, а в нижнем положении его хвостовик повернет
зубчатую собачку 8 влево и зафиксируетс на одном из зубьев собачки 8. В это врем полукольцо-датчик 20 приблизитс , а затем коснетс электроприемника 1КВ-0 на
отметке 0°, после чего напр жение 12V, мину замкнутые контакты 1КВ1 магнитного
пускател 1МП-0, поступит в катушку 1KB привода клапана 14 выпуска отработанных газов
в первом рабочем цилиндре. В последнем начнетс процесс выпуска газов продуктов
сгорани в атмосферу. Затем полукольцо-датчик 21 коснетс электроприемника 1КН-0
первого рабочего цилиндра на отметке 0°. После чего напр жение 12V через контакты
1КН1 магнитного пускател 1МП-0 поступит в катушку 1КН привода клапана 16 наполнени первого рабочего цилиндра. Это позволит сжатому воздуху из ресивера направитьс в
первый рабочий цилиндр, вытесн при этом отработанные газы. Вскоре конец полукольцадатчика 20 приблизитс , а затем покинет отметку 0° на барабане. После этого
прекратитьс подача электроэнергии в катушку 1KB привода выпускного клапана 14
первого рабочего цилиндра. Затем аналогичным образом исчезнет ток в катушке 1КН
привода клапана 16 наполнени первого рабочего цилиндра воздухом.
Таким образом, в первом рабочем цилиндре закончитс полный цикл, и рабочий цилиндр
снова будет готов выполнить следующий четырехтактный цикл. Об этом будет
сигнализировать лампочка 1Л. За один оборот управл ющего барабана во всех четырех
цилиндрах совершатс аналогичные процессы, причем одноименные процессы с
интервалом в 90° будут происходить в разных цилиндрах по мере вращени управл ющего
барабана.
При таком режиме выходна мощность двигател будет небольшой, так как рабочие
процессы в цилиндрах двигател будут совершатьс поочередно. Поэтому в любой момент
времени на выходной вал будет действовать только цилиндрова мощность одного
Страница: 7
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
цилиндра. Дл того чтобы увеличить выходную мощность двигател в два раза, оператор
должен отключить выключатель режима 1ВР, а затем включить выключатель режима 2 ВР.
Это позволит отключить катушку магнитного пускател 1P и включить под напр жение
катушку магнитного пускател 2Р. После включени магнитного пускател 2Р напр жение
по витс в катушках магнитных пускателей: 1МП-0; 2МП-0, а также 3МП-180; 4МП-180. Это
позволит совершать одноименные процессы сразу в двух цилиндрах, то есть в первом и во
втором на отметке 0°. И в третьем и четвертом цилиндрах на отметке 180°. Дл примера
рассмотрим, каким образом будут совершать одноименные процессы сразу два цилиндра.
Во врем вращени управл ющего барабана полукольцо-датчик 19 приблизитс , а затем
прикоснетс к электроприемнику 1С-0. Это позволит подать напр жение 12V с полукольцадатчика 19, замкнутые контакты 1С1 магнитного пускател 1МП-0 в катушку привода 1С
зубчатой собачки 8 первого рабочего цилиндра. Одновременно напр жение 12V по витс в
катушке привода 2С зубчатой собачки 8 второго рабочего цилиндра, с полукольца-датчика
22, замкнутые контакты 2С1 магнитного пускател 2МП-0. После этого зубчатые собачки 8
синхронно повернутс в первом и во втором цилиндрах и освобод т хвостовики коромысел
4 в обоих цилиндрах. Под воздействием пружин 9 коромысла 4 вместе с шатунами 3 и
поршн ми 2 поднимутс вверх, сжима при этом воздух в двух цилиндрах одновременно. В
районе верхней точки хода поршн через форсунки 10 в первый и второй цилиндры
поступит топливо. Благодар высокой температуре от сжатого воздуха топливо в
цилиндрах одновременно воспламенитс и сгорит. Под воздействием высокого давлени поршни первого и второго цилиндров помен ют свое направление и опуст тс вниз вместе
с шатунами 3, коромыслами 4. При этом коромысла 4 первого и второго цилиндров
одновременно повернут храповые зубчатые колеса 5 против часовой стрелки. Это позволит
повернуть в несколько раз быстрее вал 7 нагрузки сразу двум малыми шестерн ми 6
первого и второго цилиндров. Кроме того, коромысла 4 первого и второго цилиндров
синхронно сожмут пружины 9, а в нижних положени х, повернув зубчатые собачки 8 влево,
зафиксируютс на отдельных зубцах собачек 8.
В это врем полукольцо-датчик 20 первого цилиндра вместе с полукольцом-датчиком 23
второго цилиндра приблиз тс , а затем коснутс электроприемников 1КВ-0 и 2КВ-0 на
отметке 0°. После чего напр жение 12V через контакты 1КВ1 магнитного пускател 1МП-0
поступит в катушку 1KB привода клапана 14 выпуска отработанных газов первого рабочего
цилиндра. Одновременно напр жение 12V по витс в катушке привода 2КВ клапана 14
выпуска отработанных газов второго цилиндра, с полукольца-датчика 23 замкнутые
контакты 2КВ1 магнитного пускател 2МП-0. После чего отработанные газы начнут
покидать первый и второй цилиндры. Далее полукольца-датчики 21 первого и 24 второго
цилиндров коснутс электроприемников 1КН-0 первого и 2КН-0 второго цилиндров на
отметке 0°. После чего напр жение 12V через контакты 1КН1 магнитного пускател 1МП-0
поступит в катушку 1КН клапана 16 наполнени первого цилиндра, а через контакты 2КН1
магнитного пускател 2МП-0 - в катушку 2КН привода клапана 16 наполнени второго
рабочего цилиндра. Это позволит сжатому воздуху из ресивера направитьс сразу в
полости первого и второго цилиндров и начать вытесн ть отработанные газы в обоих
цилиндрах. После конец полукольца-датчика 20 приблизитс , а затем покинет отметку 0
на барабане. После этого прекратитс подача электроэнергии в катушку 1KB привода
выпускного клапана 14 первого рабочего цилиндра. Одновременно исчезнет
электропитание в катушке 2KB привода выпускного клапана 14 второго рабочего цилиндра.
Затем аналогичным образом исчезнет ток в катушке 1КН привода клапана 16 наполнени первого рабочего цилиндра после того, как полукольцо-датчик 21 покинет отметку 0°.
Одновременно исчезнет ток в катушке 2КН привода наполнени клапана 16 второго
цилиндра после того, как полукольцо-датчик 24 покинет отметку 0°. Таким образом, в
первом и во втором цилиндрах совершатс синхронно одноименные процессы. За один
поворот управл ющего барабана одноименные процессы будут совершатьс при данном
режиме сразу в двух цилиндрах, то есть в первом и во втором на отметке 0°. И в третьем
и четвертом на отметке 180° (см. фиг.15). Если обстановка потребует увеличени Страница: 8
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
мощности двигател , оператор отключит выключатель режима 2 ВР, а затем включит
выключатель 3 ВР. Это позволит совершать одноименные процессы во всех четырех
цилиндрах одновременно на отметке 0°. Таким образом, мощность двигател возрастет в
четыре раза, то есть будет равна сумме цилиндровых мощностей всех цилиндров. Кроме
того, на данном режиме оператор сможет увеличивать выходную мощность путем
увеличени скорости вращени управл ющего барабана. Это позволит получить
максимальную мощность ДВС.
Прежде чем перейти к изложению технико-экономических преимуществ, подкреплю
убедительными примерами цель изобретени . В насто щее врем в мире выпускают ДВС
транспортных средств по проектам, которые были предложены более века назад и были
созданы без научных, технических знаний. Это привело к тому, что отрасль
двигателестроени отстала от других отраслей, в частности от энергетики,
железнодорожного транспорта, более чем на век.
Согласно теоретическим основам, разработанным русским ученым В.И.Гриневецким и
его последовател ми, ДВС (см. фиг.2) должен работать по индикаторной диаграмме
Гриневецкого-Мазинга. Это, по сути дела, идеальна диаграмма работы четырехтактного
ДВС в координатах: давлени (Р) кгс/см 2; угол поворота коленчатого вала (?°) в
градусах. Если посмотреть на диаграмму фиг.2, то станет сно, что четырехтактный
двигатель должен иметь два скоростных (2с) и два зат жных (2з) такта в цикле.
Схематически это можно будет выразить так: 2с Ч 2з Ч 2с Ч...
Однако коленчатый вал, вл сь движителем поршн , не позвол ет последнему
осуществл ть нужные процессы (такты) в цилиндре ДВС. Это св зано с тем, что коленвал
может двигать поршень по диаграмме, построенной по способу Брикса (см. фиг.3) в
координатах: ход поршн (n) в мм; угол поворота коленчатого вала (?°) в градусах. Из
диаграммы фиг.3 видно, что цикл коленчатого вала четырехтактного двигател имеет иное
чередование тактов: один скоростной (1с); далее идет один зат жной (1з); потом снова
один скоростной (1с) и т.д. Схематически это будет выгл деть так: 1c Ч 1з Ч 1c Ч... Если
сравнить диаграммы термодинамического и механического циклов, приведенных на фиг.2 и
3, то станет сно, что включать в параллельную работу их нельз , так как они
нескоординированы. Очевидно, первооткрыватели ДВС об этом не знали, поэтому
поручили детал м цилиндропоршневой группы выполн ть функции нескольких механизмов
путем коленвала: компрессора высокого давлени (процесс сжати отработанных газов);
вентил тора (процесс наполнени ) и, наконец, двигател (процесс сжати , сгорани и
рабочий такт).
Таким образом, реальна диаграмма четырехтактного двигател прин ла иной вид (см.
фиг.4), отличающийс от диаграмм фиг.2 и 3. На диаграмме фиг.4 видно, что в одном
зат жном (1з) такте наполнени (термодинамического цикла фиг.2) размещаютс : один
скоростной (1с) и два зат жных (2з) такта коленчатого вала (диаграммы фиг.3). Далее
скоростной (1с) такт - сжати (термодинамического цикла фиг.2) совпал со скоростным
(1с) тактом коленвала (диаграммы фиг.3). Вместе с этим сверхскоростной (1сс) рабочий
такт (термодинамического цикла фиг.2) опережает рабочий скоростной такт (1с)
коленчатого вала (диаграммы фиг.3) на зат жной (1з) процесс.
По опытным данным рабочий такт в ДВС протекает наиболее эффективно при
достижении максимальных параметров: давлени и температуры газов продуктов сгорани в цилиндре двигател . Очевидно, в этот момент и нужно как можно быстрее осуществл ть
процесс преобразовани внутренней энергии в механическую работу. Однако если
посмотреть на диаграмму фиг.4, то станет сно, что в момент, когда продукты сгорани имеют высокие параметры, поршень-механизм, осуществл ющий преобразование
внутренней энергии в механическую работу, «отдыхает» в «мертвой зоне» - зат жном
такте коленвала. А когда поршень с коленвалом начнут двигатьс «быстро», то есть
совершать скоростной такт, продукты сгорани остынут, отдав большую долю энергии
стенкам цилиндра, который в этот момент омывалс водой. Кроме того, во врем получени энергии во втором цилиндре двигател (см. фиг.5) в результате процесса
Страница: 9
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
сжати , а потом процесса сгорани топливовоздушной смеси образуетс механическа энерги , котора с силой F - давит на шейку кривошипа коленвала второго цилиндра с
другой стороны.
Напротив, процесс преобразовани внутренней энергии в механическую работу, который
совершаетс в первом цилиндре в этот момент, с силой F2 направлен на шейку кривошипа
первого коленвала, но только с противоположной стороны верхней мертвой точки
коленвала. Двигателисты знают, что эффективна мощность (Ne) двигател возрастает с
увеличением частоты вращени коленвала. Это объ сн етс , прежде всего, тем, что при
быстром сжатии топливовоздушной смеси она рационально сгорает, образу при этом
больше энергии.
Однако с увеличением частоты вращени резко уменьшаетс врем , отведенное на
протекание вспомогательных (зат жных) процессов. Это вызывает сжатие диаграммы (см.
фиг.6 и 7). Из этого следует, что при увеличении частоты вращени значение
эффективной мощности возросло незначительно, а вот коэффициент наполнени цилиндра (?V) уменьшилс сильно.
Кроме того, возросли потери энергии на работу ДВС в режиме компрессора высокого
давлени (процесс сжати продуктов сгорани и разрежени ). Вместе с этим по вились
резонансные влени во всасывающем и выпускном трактах.
Вот поэтому газы и топливовоздушна смесь (или воздух), двига сь с большой
скоростью в трубопроводах, создают сильные звуки при этом.
В насто щее врем двигателисты классифицируют мощность ДВС транспортных
средств по объему (V) или диаметру (Д) цилиндра. Они считают, что это единственный
основной параметр, определ ющий мощность двигател . Это заблуждение породило массу
существенных недостатков, а вернее, парадоксов. Так, при создании судовых ДВС
диаметры цилиндров возросли до астрономических размеров (более 1 метра). Очевидно
поэтому на флоте по вились ДВС - «великаны». Цилиндры таких двигателей работают
поочередно, т.е. в одноцилиндровом режиме. Это значит, что обща мощность такого ДВС
огромна , а используетс дл работы режим с наименьшей мощностью. Вот почему
коэффициент полезного действи (КПД) современных ДВС транспортных средств ниже
КПД паровоза, умершего около века назад.
В устройстве дл реализации способа повышени эффективности работы поршневого
двигател внутреннего сгорани использованы принципиальные электрические схемы,
которые были созданы на основе известных законов природы более века назад и
используютс энергетиками и железнодорожниками.
Судите сами. Например, если нам нужно будет получить большую эффективную
мощность в многоцилиндровом двигателе, водитель транспортного средства путем одного
лишь выключател с пульта управлени сможет заставить все рабочие (вход щие в состав
многоцилиндрового ДВС) цилиндры работать таким образом, чтобы в разных цилиндрах
одни и те же процессы совершались одновременно. Это позволит получить общую
цилиндровую эффективную мощность (Ne) двигател путем сложени цилиндровых
мощностей цилиндров, вход щих в состав многоцилиндрового двигател . Результат этой
операции можно будет увидеть на фиг.8 и 9.
Очевидно, все цилиндры многоцилиндрового ДВС при таком режиме будут работать
синхронно (одновременно) по аналогии одноцилиндрового двигател . Естественно, при
таком режиме все цилиндры смогут работать на высоких скорост х (современные
одноцилиндровые двигатели развивают до 30000 об/мин) и выдавать наибольшую
мощность. Это позволит отказатьс от больших цилиндров в многоцилиндровых ДВС
благодар повышению коэффициента загруженности, а также повышению основных
технических параметров устройства дл реализации способа.
Если нам не нужна будет больша эффективна мощность, достаточно будет
переключить полукольца-датчики на управл ющем барабане таким образом, чтобы в
разных цилиндрах одноименные процессы совершались поочередно. Результат этой
операции можно увидеть на фиг.10 и 11.
Страница: 10
RU 2 335 648 C1
5
10
15
20
Очевидно, при последовательной работе цилиндров многоцилиндрового ДВС
эффективна мощность будет наименьша . Это объ сн етс тем, что все цилиндры при
таком режиме будут работать поочередно. Кроме того, при таком режиме нельз развивать
большие обороты потому, что частота повторени циклов приведет к снижению
коэффициента наполнени (см. фиг.6) и другим негативным эффектам. Вместе с этим,
при таком режиме использовать большое количество цилиндров нельз . Результат этого
утверждени можно увидеть на фиг.11. Если рабочие цилиндры многоцилиндрового
двигател соединить таким образом, чтобы в разных цилиндрах многоцилиндрового
двигател одноименные процессы совершались группами. Это позволит получить
эффективную мощность двигател в промежутке от мощности, полученной при синхронной
работе цилиндров, до мощности поочередного рабочего режима. Результат этого режима
можно увидеть на фиг.12 и 13.
Все эти операции можно будет осуществить при работающем двигателе с помощью
автоматической системы управлени (АСУ). Вместе с тем, в устройстве дл реализации
способа с электрическим управлением исчезнут сложнейшие «надстройки»: кривошипношатунный механизм с коленвалом; коробки передач; полуавтоматы; автоматы; мощна система охлаждени будет заменена обыкновенным вентил тором. Исчезнут резонансные
влени в трубопроводах, поэтому глушители шумов также станут не нужны.
Благодар вышеизложенным преимуществам устройства дл реализации предлагаемого
способа повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани будут иметь большую агрегатную мощность по сравнению с современными ДВС (при
меньших размерах), которую при этом можно будет неограниченно увеличивать,
удовлетвор растущие потребности использовани двигателей дл решени многочисленных научных и технических проблем, а также в обороне страны.
25
30
35
40
Формула изобретени Способ повышени эффективности работы поршневого двигател внутреннего сгорани путем обеспечени неподвижного положени и возвратно-поступательного движени поршн , св занного с валом нагрузки, в результате чего в цилиндре двигател происход т процессы впуска, сжати , сгорани , рабочего такта и выпуска газов
продуктов сгорани , при этом управл ющий вал вращает сельсин-приемник, а при
объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель управл ющие
валы отдельных цилиндров соедин ют с помощью сельсинов-датчиков таким образом, что
одни и те же процессы в цилиндрах многоцилиндрового двигател осуществл ют либо
поочередно, либо одновременно, либо группами, отличающийс тем, что неподвижное
положение и возвратно-поступательное движение поршень совершает при помощи
подпружиненного коромысла, один конец которого св зан с валом нагрузки, а другой его
конец может фиксироватьс на одном из зубьев зубчатой собачки, управл ющий вал
выполн ют в виде барабана, на котором вращают полукольца-датчики, вокруг барабана
установлены в веерном пор дке электроприемники, а соединение одноцилиндровых
двигателей в многоцилиндровый с поочередными, либо одновременными, либо группами
одноименными рабочими процессами в разных цилиндрах осуществл ют при помощи
полуколец-датчиков с электроприемниками и автоматической системы управлени .
45
50
Страница: 11
CL
RU 2 335 648 C1
Страница: 12
DR
RU 2 335 648 C1
Страница: 13
RU 2 335 648 C1
Страница: 14
RU 2 335 648 C1
Страница: 15
RU 2 335 648 C1
Страница: 16
RU 2 335 648 C1
Страница: 17
RU 2 335 648 C1
Страница: 18
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
723 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа