ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С УНИВЕРСАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ ПОДАЧИ СЖАТОГО ВОЗДУХА (УУПСВ)

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) любого типа (двухтактные, четырехтактные), независимо от вида топлива (газ, бензин, соляра и т.п.).
ДВС с универсальным устройством подачи
сжатого воздуха (УУПСВ), включает цилиндр, ограниченный днищем головки, впускной и выпускной клапаны, размещенные в головке цилиндра, поршень с шатуном и коленчатый вал. Дополнительно снабжен устройством подачи сжатого воздуха, содержащим корпус с крышкой, клапан подачи сжатого воздуха с пружиной и направляющей втулкой, установленными в головке цилиндра, канал подачи сжатого возду-ха, трубку компенсации давления, размещенную в корпусе и сообщающуюся с каналом подачи сжатого воздуха, коромысло с опорой, кулачок с валом, съемную выходную трубку, и входную трубку подачи сжатого воздуха. Количество УУПСВ зависит от количества цилиндров двига-теля и соответственно может быть одно- или многосекционным. УУПСВ может быть установлено в любом месте цилиндра (сверху, сбоку вверху или сбоку в средней части).

Изобретение относится к области тепло-техники, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) любого типа (двухтактные, четырехтактные), независимо от вида топлива (газ, бензин, соляра и т.п.).
Прототипом заявляемого устройства может послужить двигатель внутреннего сгорания (Архаров А.М., Исаев С.И., Кожинов И.А. и др. Теплотехника. Изд-во «Машиностроение». Москва. 1986), который состоит из цилиндра, ограниченного днищем головки, впускного и выпускного клапанов, размещенных в головке цилиндра, поршня с шатуном и коленчатого вала.
Недостатками данного устройства являются низкий КПД, малая мощность, низкое рабочее давление в цилиндре, неполное сгорание топливной смеси.
Цель изобретения - увеличение удельной мощности поршневых двигателей внутреннего сгорания (двухтактных, четырехтактных) и уменьшение токсичности выбросных газов, независимо от применения вида горючего (газ, бензин, дизтопливо и т.д.) не изменяя рабочий объем двигателя.
Для достижения указанной цели создано универсальное устройство подачи сжатого воздуха (УУПСВ) в двигатели внутреннего сгорания, устраняющее имеющиеся недостат-ки в аналогах.
Заявляемое изобретение изображено на прилагаемых чертежах (Фиг. 1 -Фиг. 8) и состоит из следующих узлов и деталей: цилиндр 1, го-ловка 2, клапаны впускной 3 и выпускной 4, поршень 5, шатун 6, коленчатый вал 7, клапан подачи сжатого воздуха 8, корпус 9, направляющая втулка 10, трубка компенсации давления 11, сообщающаяся с каналом подачи сжатого воздуха 12, опора коромысла 13, коромысло 14 на оси 24, кулачок 15, крышка 16, съемная выходная трубка 17, входная трубка подачи сжатого воздуха 18, смазочный материал 19, пружина 20, гнездо 21 подшипника и сальни-ка высокого давления, шкив 22, распредели-тельный вал 23, кулачковый вал 25 УУПСВ, соб-ственно УУПСВ 24.
Рабочий цикл устроства совершается за че-тыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчато-го вала. Поршень 5 (фиг.1) перемещается от верхней мёртвой точки (ВМТ) к нижней мерт-вой точки (НМТ), впускной клапан 3 открыт, а выпускной клапан 4 закрыт. В цилиндре 1 созда-ётся разряжение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха (в дизельном ДВС - чистый воздух) поступает в цилиндр. Поршень 5 перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. В тот момент, когда поршень находится в НМТ, в УУПСВ открывается клапан подаваемого сжатого воздуха 8, давление которого, намного больше имеющегося давления в рабочем цилиндре.
Благодаря большому давлению в УУПСВ, в короткий момент времени, в рабочий объём цилиндра с большой скоростью поступает дополнительное количество свежего заряда воздуха, позволяющее увеличить мощность двигателя без изменения диаметра цилиндра и рабочего хода. При этом уменьшается выброс токсичных газов за счет максимального сгорания горючей смеси.
Трубка 11, сообщающаяся с каналом подачи сжатого воздуха 12, компенсирует давление в рабочей секции УУПСВ и не позволяет сливу и убеганию смазочного материала 19.
Привод устройства осуществляется от коленчатого вала или от вращающегося газорас-пределительного вала ДВС посредством шкива 22 (фиг. 3 и 5).
При движении поршня к НМТ крутящая сила (от коленчатого вала или от вращающего газораспределительного вала) передаётся на шкив 22 (фиг. 3 и 5) и через ось 26 передаётся на кулачковый вал 25. Усилием сжатия (фиг. 2 и 3) коромысло 14 открывает клапан 8, тем самым подается воздух с высоким давлением. При этом с большой скоростью заряжается рабочий объём цилиндра 1.
Количество секций, устанавливаемых УУПСВ, равно числу имеющихся цилиндров в ДВС (фиг. 5). На многоцилиндровых ДВС один кулачковый вал (количество кулачков равно количеству цилиндров) может обслуживать УУПСВ нескольких цилиндров, которые создают одинаковое давление во всех секциях.
Клапан подачи сжатого воздуха 8 является аналогичным клапанам в газораспределитель-ном механизме.
В заявляемом устройстве есть возможность изменять геометрическое очертание поперечно-го сечения кулачка. Из расчёта времени и до какого хода поршня в сторону ВМТ кулачок мо-жет открыть клапан до того момента, когда уравновешивается давление внутри рабочего цилиндра и давление УУПСВ. Геометрическое очертание сечения кулачка может изменяться в зависимости от подачи воздуха от верха цилин-дра, по высоте цилиндра и по середине рабочего цилиндра.
Поэтому в отдельности УУПСВ можно заряжать сжатым воздухом рабочий цилиндр из любого места (сверху, снизу или по середине) по высоте объёма рабочего цилиндра. Когда в УУПСВ подача воздух не требуется, то его клапан на главной магистрали закрывается. Сжатый воздух поступает в УУПСВ от компрессора через воздушные баллоны.
УУПСВ можно изготовить, в отдельности, односекционным и многосекционным. Количество секций равно количеству цилиндров ДВС. Учитывая технические факторы можно изготовить УУПСВ различного геометрического очертания (цилиндрического, призменного и т.п.).
УУПСВ можно в отдельности заряжать сжатым воздухом с любого места цилиндра (фиг.5). Самые благоприятные условия подачи воздуха с верхней части цилиндра, если при такой подаче нет влияния на камеру сгорания (фиг. 6).
При установке трубки подачи сжатого воздуха сбоку вверху цилиндра, (сбоку в средней части) посередине хода поршня (фиг. 7 и 8), УУПСВ работает как было сказано выше, в обычном режиме, но завершает открытие и закрытие клапана при ходе поршня от НМТ на расстоянии 0,58 - 0,758 (фиг. 7 и 8). При таком расположении УУПСВ на камеру сгорания влияния не оказывается.
УУПСВ не требует охлаждения.

1. Архаров A.M., Исаев С.И., Кожинов И.А. и др. Теплотехника. Изд-во «Машиностроение». Москва. 1986
2. GB 560735 А
3. RU 2062335 С1
4. RU 2023181 С1
5. SU 62828 А
6. ER 0271130 А1