Принцип работы двигателя со встречным движением поршней. Двигатель со встречными поршнями
Зачем инженеры возвращают встречные поршни — ДРАЙВ
 | Леонид Попов, 26 июля 2010. Иллюстрации: EcoMotors, Green Car Congress, Wikimedia Commons |
| За последнее десятилетие изобретатели в разных странах выдали кучу самых экзотических схем ДВС, некоторые даже удалось воплотить в металле. Но массовая индустрия продолжает выпускать моторы классического вида. Проблема в конструкторских просчётах новичков или в отсутствии у них финансирования? |
Недавнее известие о том, что миллиардер Билл Гейтс и инвестиционная фирма Khosla Ventures решили вложить миллионы в компанию EcoMotors, проектирующую двигатели со встречным движением поршней, заставило нас детально рассмотреть заокеанскую разработку. У подобных моторов давняя история, но широкого распространения они не получили, во всяком случае на автомобильном транспорте. EcoMotors придала, казалось бы, известному блюду новый вкус.
Свой двигатель с двумя оппозитными цилиндрами, в каждом из которых работает по два встречных поршня, EcoMotors назвала незамысловато — OPOC, что значит Opposed Piston Opposed Cylinder — «оппозитные поршни, оппозитные цилиндры». В принципе, по такой схеме может работать как бензиновый мотор (или ДВС, потребляющий спирт), так и дизельный, но пока компания сосредоточила усилия на втором варианте.
Первый двигатель типа OPOC — дизельную модель EM100 (число означает диаметр цилиндров в миллиметрах) американская компания впервые показала общественности весной 2010 года. По информации EcoMotors, весит агрегат 134 кг, размеры его составляют 58 (длина) х 105 (ширина) х 47 (высота) см, развивает он мощность 325 лошадиных сил и выдаёт крутящий момент 900 Н•м.
Двигатель OPOC — двухтактный, так что за один оборот коленчатого вала встречные поршни каждого из цилиндров совершают рабочий ход. При движении к своим мёртвым точкам они открывают окна в стенках цилиндров. Причём один из поршней заведует впуском, второй — выпуском. На рисунке ниже их легко распознать по цветам — синему и красному соответственно. При этом окна расположены так, что выпускное открывается чуть раньше впускного и закрывается также раньше. Это важно для хорошего газообмена.
Ключевые компоненты OPOC, вид сверху и спереди. Обратите внимание на несимметричное расположение впускных и выпускных патрубков относительно коленвала.
Устранение головок цилиндров, клапанов и механизма их привода упростило мотор, сделало его легче, снизило потери на трение и даже расход масла (по оценке компании, вдвое против обычного дизеля). Но ведь такими преимуществами вроде бы могут похвастать и другие двухтактные моторы со встречными поршнями?
Изюминка новинки в том, что все поршни в ней соединены с единственным центральным коленвалом, в то время как раньше схожие конструкции требовали двух коленчатых валов по краям движка. Соответственно, они были заметно крупнее и тяжелее, и неудивительно, что применение нашли в основном на тепловозах и судах. Ну а OPOC, схема работы которого представлена в ролике ниже, нацелен на куда более широкий спектр машин.
Как любой двухтактник, OPOC нуждается во внешнем устройстве, которое продувало бы цилиндры в момент открытия окон. В рассматриваемом случае конструкторы решили возложить эту обязанность на турбонаддув. Но очевидно, он не поможет при запуске мотора, а сами цилиндры «вдохнуть» и «выдохнуть» не способны.
Решение опять же нашлось в давней идее, которую ряд компаний обкатывал, но до ума никто так и не довёл. На вал классической турбинки инженеры поставили электродвигатель. При запуске и до тех пор, пока ДВС не набрал обороты, этот моторчик получает энергию от батарей, обеспечивая «дыхание» OPOC. А далее мотор отключается, и турбонаддув превращается в самый обычный. Более того, на высоких оборотах, когда поток выхлопных газов велик, электромотор в турбине может превращаться в генератор, подпитывающий батареи машины.
Электрический турбонаддув — один из самых спорных элементов новинки. Для его раскрутки нужно приличное количество энергии, что приводит к необходимости ёмких и мощных батарей, а значит, удорожает конструкцию.
Новая схема, по утверждению её создателей, отличается очень хорошей продувкой цилиндров, а потому позволяет извлечь наибольшую выгоду из самого двухтактного цикла, теоретически позволяющего достичь вдвое большей литровой мощности двигателя, по сравнению с четырёхтактным. Хотя на практике такого показателя ещё не достигалось. Система OPOC обладает рядом иных любопытных особенностей.
При новой конфигурации для того, чтобы обеспечить заданный рабочий объём, каждому из поршней за один ход требуется пройти вдвое меньшее расстояние. Это означает и меньшую скорость движения при фиксированных оборотах, следовательно, и меньшие потери на трение. Всеми этими особенностями двигатель OPOC обязан в первую очередь Петеру Хофбауэру. Основатель, председатель и технический директор EcoMotors ранее много лет возглавлял разработку перспективных двигателей в компании Volkswagen. К примеру, на его счету смещённо-рядный мотор VR6 с малым (15 градусов) углом развала цилиндров. И хотя фирма EcoMotors была основана в 2008 году, сам Хофбауэр начал размышлять над OPOC на несколько лет раньше.
Идея Петера Хофбауэра хотя сама по себе и свежа, но корнями уходит в 1930-е годы. Отправной точкой его изысканиям послужили созданный Гуго Юнкерсом авиационный дизель со встречными поршнями Junkers JUMO 205 (вверху) и бензиновые «оппозитники» Фердинанда Порше (внизу), в числе которых мотор автомобиля, получившего после войны всемирную известность под именем «Жук». Фактически Хофбауэр скрестил эти две конструкции.
Компания сообщает, что OPOC в дизельном варианте на 30–50% легче, чем обычный турбодизель той же мощности, содержит на 50% меньше деталей, занимает в два-четыре раза меньше места под капотом и при этом может быть (при определённых условиях) на 45–50% экономичнее. Последняя цифра вызывает у специалистов самые большие сомнения, однако, даже если выигрыш в расходе преувеличен, основания для оптимистичных заявлений у EcoMotors имеются. Первый образец ДВС OPOC, по утверждению фирмы, провёл на динамометрическом стенде свыше 500 часов. Можно констатировать, что схема работает. С характеристиками дело обстоит не так однозначно. Модель EM100, которую ныне испытывают инженеры, выдаёт заявленные параметры по мощности и крутящему моменту только при настройках, не учитывающих токсичность выхлопа. Такую версию OPOC компания предлагает ставить на военную технику, для которой отношение отдачи к весу важнее прочего.
Для обычного транспорта EcoMotors предлагает настраивать те же движки несколько иначе: на 300 л.с. и 746 Н•м. Улучшение экономичности против обычных дизелей в таком случае обещано «всего» 15-процентное, но и оно выглядит огромным шагом вперёд, так как обычно компании борются за каждый процент. Дальнейшая экономия возможна при объединении пары таких моторов в четырёхцилиндровый агрегат. То, что раньше было самостоятельным мотором, превращается в модуль. Между ними EcoMotors намерена ставить управляемую электроникой муфту. При малой нагрузке, мол, будет работать только один модуль, при большой — подключится второй. А так как OPOC хорошо уравновешен, все действующие силы тут компенсируют друг друга и мотор отличается минимумом вибраций, то и активация «спящей» половинки в любой момент пройдёт гладко.
Замысел этот похож на известное отключение цилиндров в больших V-образных двигателях. Вот только там «холостые» поршни всё равно продолжают движение вверх-вниз, здесь же половина мотора останавливается полностью, а вторая продолжает трудиться в выгодном режиме. Кроме того, в такой бинарной схеме инженеры предлагают ещё немного снизить предельную отдачу каждого модуля — до 240 «лошадок» (480 будет развивать весь агрегат). По соотношению мощности и веса это всё ещё будет очень достойный мотор, причём, мол, удастся добиться максимальной экономии горючего (тех самых 45%) и соответствия самым строгим нормам по токсичности выхлопа, уверяют разработчики.
Пока OPOC — система сырая, а её конструкторы больше раздают обещания. Но они оптимисты и приступили к расширению линейки. На чертежах уже вырисовывается 75-сильный двухцилиндровый мотор EM65 чуть меньшего размера и массы, чем EM100. Его, кстати, хотят перевести на бензин. Сферы же применения EM65 вполне очевидны: лёгкие грузовики и легковушки, в том числе гибриды. Определённым залогом, но не стопроцентной гарантией успеха экзотического ДВС является репутация его главного конструктора: Петер отдал Фольксвагену 20 лет жизни. И удивительно ли, к слову, что его нынешняя работа перекликается с проектами Порше, стоявшего у истоков знаменитой немецкой марки?
www.drive.ru
Самый невероятный поршневой мотор » Военное обозрение
В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.
Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.
Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка – высокое качество наполнение цилиндров.
Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.
Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой – огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально - на режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).
Ко всему прочему мотор был многотопливным, то есть мог работать на дизтопливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.
Плюс к этому еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером, как у гоночных автомобилей.
Все ухищрения преследовали две цели: сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность.
И результат получился впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение – прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».
Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор – даже от Bugatti Veyron – кажется каким-то до нельзя банальным. И чем черт не шутит, техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску.
Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных машин…
topwar.ru
Двигатель со встречным движением поршней
Двигатели этой схемы двухтактные с турбонаддувом или с воздуходувкой. Применяются в авиации, на танках (5ТДФ — Т-64; Т-80УД; 6ТД-2 — Т-84; Chieftain), на тепловозах (ТЭ3 — 2Д100, 2ТЭ10 — 10Д100 — самые массовые серии в СССР) и как судовые двигатели средней мощности и вспомогательные. Встречается и другое название этого типа двигателей — двигатель с противоположно-движущимися поршнями (двигатель с ПДП).
Первый карбюраторный ПДП-двигатель с одним коленвалом и штанговым приводом поршней верхнего ряда был серийно выпущен французской компанией Gobron-Brillié в 1900 году. В 1903 году автомобиль Gobron Brillié с этим двигателем впервые достиг скорости 100 миль в час. Такая конструкция не позволяла обеспечить разность углов открытия впускных и выхлопных окон, кроме того, конкретная конструкция ввиду особенностей компоновки не позволяла построить, допустим, шестицилиндровый двигатель. Однако, именно эта конструкция была принята за основу Юнкерсом при построении двигателей ЮМО-201 (копия Gobron-Brillié) и ЮМО-203. В последнем Юнкерс помимо поршней верхнего ряда приводил от штанги ещё дополнительные квадратные продувочные поршни в дополнительном верхнем ряду цилиндров.
Gobron-Brillié opposed-piston engine, with overhung yoke, from 1900Дизель с противоположно-движущимися поршнями с двумя коленвалами впервые был построен на Коломенском заводе. Конструктор, главный инженер Коломенского завода Раймонд Александрович Корейво, 6 ноября 1907 года запатентовал двигатель во Франции, потом демонстрировал его на международных выставках. После этих демонстраций аналогичные двигатели начал выпускать Юнкерс и, по чертежам Юнкерса, завод Нобеля. Поданная Корейво претензия даже не рассматривалась, так как этому помешал директор-распорядитель Коломенского завода А. Мещерский, не пожелавший ссориться с влиятельными иностранцами. В Советском Союзе такую схему стали использовать только после знакомства с немецкими авиационными дизелями Junkers Jumo 205. Как тепловозные адаптировались дизели Фербенкс-Морзе, попавшие в СССР на военных катерах, поставленных по ленд-лизу.
Схема M4+2
Основная статья: Шеститактный двигатель Анимация рабочего цикла двигателя M4+2Двигатели M4+2 реализованы в двигателях Beare Head, содержащих два противоположно расположенных поршня в одном цилиндре. Один из поршней движется с частотой, равной половине частоты другого поршня. Основной функцией второго поршня является замена клапанного механизма обычного четырёхтактного двигателя.
Литература
- Г. П. Ефремцев, История Коломенского завода. М., «Мысль», 1973 г.
- В. Н. Балабин. На путях созидания. ж-л «Локомотив», 4, 2003, с. 42..43
- В. Т. Цветков. Двигатели внутреннего сгорания. МАШГИЗ, 1953 г.
- Журнал «Теплоход», 1912 г., № 1-2, стр.4.
Двигатели внутреннего сгорания (кроме турбинных)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| См. также: Вечный двигатель • Мотор-редуктор • Резиномотор | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Двигатель со встречным движением поршней Информацию О
Двигатель со встречным движением поршней Комментарии
Двигатель со встречным движением поршнейДвигатель со встречным движением поршней Двигатель со встречным движением поршней Вы просматриваете субъект
Двигатель со встречным движением поршней что, Двигатель со встречным движением поршней кто, Двигатель со встречным движением поршней описание
There are excerpts from wikipedia on this article and video
www.turkaramamotoru.com
Принцип работы двигателя со встречным движением поршней
Уникальные двигатели с поршнями напротив друг друга: Видео
Двигатели с расположенными напротив друг друга горизонтально лежащими поршнями имеют два распространенных в мире названия. У нас их называют оппозитными моторами. На английский же манер их название звучит как «boxer engine», поскольку движение их противолежащих цилиндров напоминает боксерскую пробивку. Но на самом деле, не тому двигателю американцы дали «боксерское» название. Уж, если кто и был достоин носить такой титул, так это герой нашей сегодняшней небольшой статьи, у которого поршни и в самом деле летят на встречу друг другу, в большом едином для них цилиндре. Это силовые агрегаты со встречным движением поршней (ПДП, двигатель с противоположно-движущимися поршнями) или как их еще называют: противоположено-поршневые двигатели. Их работа действительно завораживает:
Эти силовые агрегаты насчитывают историю протяженностью более 117 лет (паровые аналоги схожей по концепции конструкции были замечены уже в конце 1800-х годов). Причем самое поразительное, что с момента появления первого экземпляра карбюраторного двигателя подобной конструкции во Франции (концепцию и рабочий прототип был разработан компанией Gobron-Brillie), до последних наработок до 2015 года включительно, компанией «Achates Power» занимающейся проблемой внедрения оппозитно-поршневых силовых агрегатов, этот тип двигателей непрерывно улучшался и множество раз попадал в поле зрения как гражданских (редко), так и военных производителей (чаще всего, разработки для военных ведутся по сей день). Но реальной популярности уникальный поршневой двигатель внутреннего сгорания так и не добился.
Интересно, что большой вклад в такую необычную конструкцию ДВС внес инженер Коломенского завода, Раймонд Александрович Корейво, построивший первый в мире дизельный прототип подобного двигателя. Модель оказалась настолько удачной, что немецкая компания Junkers не смогла устоять от соблазна перенять конструкцию. Не остановил немцев даже патент, дальновидно полученный русским инженером во Франции. Патентное право в те времена в будущем ЕС работало не очень хорошо.
Далее и параллельно с этим конструкция двигателей развивалась в США, Англии, Германии. Позднее, работы по модернизации и применению моторов на военной технике, в том числе на самолетах, судах и танках проводились в СССР.
По своей конструктивной сути, двигатель внутреннего сгорания с движущимися навстречу друг другу поршнями, это двухтактный мотор без головки блока цилиндров у которого установлены два отдельных коленчатых вала, на которых две пары поршней соединены с поршнями, работающими в одном цилиндре.
Поршни встречаются (зазор при работе получается настолько минимальный, что они буквально касаются друг друга) в центре цилиндра. Там расположена верхняя мертвая точка (ВМТ) обоих поршней. Топливовоздушная смесь подается через отверстия по бокам цилиндра. Через них же, выпускаются отработавшиеся газы, толкаемые движением поршней.
Вот упрощенная схема работы данного типа ДВС:
Поскольку эти двигатели двухтактные, они редко использовались в автомобильной промышленности, поскольку не соответствовали элементарным экологическим допускам и подходили только для дешевых автомобилей низшего класса в прошлом. Они много дымили, надрывно рычали, но ехали посредственно.
К минусам также можно было отнести повышенный расход топлива и сложность конструкции с двумя кривошипами двухпоршневой системы. Это сделало конструкцию прошлых лет неоправданно дорогой и сложной в изготовлении по сравнению с небольшими компактными двухтактными моторами.
Однако, со современными материалами и опытом доводки более чем столетней конструкции у подобных поршневых ДВС есть и неоспоримые преимущества. Так, прототипы дизельных двигателей с вертикально ориентированными цилиндрами от компании Achates Power имеют крайне высокую степень тепловой эффективности, от 40 до 50%, в основном за счет меньшей площади стенок цилиндров. При условии, что обычный четырехтактный дизельный мотор обладает лишь 35 процентной эффективностью, прибавка в 5 или даже 15% является значительной.
Плюс к этому, конструкция облегчается и несколько упрощается за счет отсутствия головки блока цилиндров, коромысел распредвала, клапанов, пружин клапанов и т.д.
У мотора также лучшее соотношение внутреннего диаметра цилиндра к ходу поршня, что позволяет совершать максимально большое количество полезной работы. Смешивание и возгорание смеси здесь происходит быстрее.
Achates Power в настоящее время разрабатывает двигатели для военных автомобилей, но они выпустили видеоролики, которые свидетельствуют о том, что массовое производство дизельных двигателей также может быть не за горами:
У 2.7-литрового дизельного ДВС 270 л. с. (!) и 650 Нм крутящего момента.
В общем, интересно, как современные инженеры решат давние проблемы концепции у истоков которой стояли французы и русские изобретатели и каким образом двухтактные движки смогут быть использованы на гражданских транспортных средствах, при том условии, что экологические нормы постоянно ужесточаются, а экология этих ДВС никогда не была на высоте.
Источник
carsliga.ru
Встречные поршни
Двигатель со встречным движением поршней — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с расположением цилиндров в два ряда один напротив другого (обычно один над другим) таким образом, что поршни расположенные друг напротив друга в цилиндре движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания. Коленвалы механически синхронизированы, причем выхлопной вал вращается с опережением относительно впускного на 15-22°, мощность отбирается либо с одного из них, либо с обоих (например, при приводе двух гребных винтов или двух фрикционов).
Двигатели этой схемы двухтактные с турбонаддувом или с воздуходувкой. Применяются в авиации, на танках (Т-64, Т-80УД, Т-84, Chieftain), на тепловозах (ТЭ3 - 2Д100, 2ТЭ10 - 10Д100 - самые массовые серии в СССР) и как судовые двигатели средней мощности. Встречается и другое название этого типа двигателей — двигатель с противоположно-движущимися поршнями (двигатель с ПДП).
Первый карбюраторный ПДП-двигатель с одним коленвалом и штанговым приводом поршней верхнего ряда был серийно выпущен французской компанией Gobron-Brillié в 1900 году. В 1903 году автомобиль Gobron Brillié с этим двигателем впервые достиг скорости 100 миль в час. Такая конструкция не позволяла обеспечить разность углов открытия впускных и выхлопных окон, кроме того, конкретная конструкция ввиду особенностей компоновки не позволяла построить, допустим, шестицилиндровый двигатель. Однако, эта конструкция была принята за основу Юнкерсом при построении двигателя ЮМО-203. Юнкерс помимо поршней верхнего ряда приводил от штанги еще дополнительные квадратные продувочные поршни в дополнительном верхнем ряду цилиндров.
Дизель с противоположно-движущимися поршнями с двумя коленвалами впервые был построен на Коломенском заводе. Конструктор и главный инженер Коломенского завода Раймонд Александрович Корейво, 6 ноября 1907 года запатентовал двигатель во Франции, потом демонстрировал его на международных выставках. После этих демонстраций аналогичные двигатели начал выпускать Юнкерс и, по чертежам Юнкерса, завод Нобеля. Поданная Корейво претензия даже не рассматривалась, так как этому помешал директор-распорядитель Коломенского завода А. Мещерский, не пожелавший ссориться с влиятельными иностранцами. В Советском Союзе такую схему стали использовать только после знакомства с немецкими авиационными дизелями Junkers Jumo 205. Как тепловозные адаптировались дизели Фербенкс-Морзе, попавшие в СССР на военных катерах, поставленных по ленд-лизу.
unspeople.ru
 Опубликовать | скачать Реферат на тему: Дизель 2Д100 со встречным движением поршней, использовался на тепловозах ТЭ3. Двигатель со встречным движением поршней — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с расположением цилиндров в два ряда один напротив другого (обычно один над другим) таким образом, что поршни расположенных друг напротив друга цилиндров движутся навстречу друг другу и имеют общую камеру сгорания. Коленвалы механически соединены, мощность отбирается с одного из них, или с обоих (например, при приводе двух гребных винтов). Двигатели этой схемы в основном двухтактные с турбонаддувом. Эта схема применяется на авиадвигателях, танковых двигателях (Т-64, Т-80УД, Т-84, Chieftain), двигателях тепловозов (ТЭ3, 2ТЭ10) и больших морских судовых дизелях. Встречается и другое название этого типа двигателей - двигатель с противоположно-движущимися поршнями (двигатель с ПДП). Первый дизель с противоположно-движущимися поршнями был построен на Коломенском заводе в 1907г. Конструктор - главный инженер Коломзавода Раймонд Александрович Корейво. В том же году двигатель был запатентован во Франции. Однако в Советском Союзе такую схему стали использовать только после знакомства с немецкими авиационными дизелями http://en.wikipedia.org/wiki/Junkers_Jumo_205 Принцип действия:1 впуск2 приводной нагнетатель3 воздухопровод4 предохранительный клапан5 выпускной КШМ6 впускной КШМ (запаздывает на ~20° относительно выпускного)7 цилиндр со впускными и выпускными окнами8 выпуск9 рубашка водяного охлаждения10 свеча зажиганияАнимация здесь (587 kB), в изометрии здесь. Схема M4+2Анимация рабочего цикла двигателя M4+2 Двигатели M4+2 реализованы в двигателях Бир Хэд, содержащих два противоположно расположенных поршня в одном цилиндре. Один из поршней движется с частотой, равной половине частоты другого поршня. Основной функцией второго поршня является замена клапанного механизма обычного четырёхтактного двигателя. скачатьДанный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии. Синхронизация выполнена 13.07.11 06:46:55Похожие рефераты: Управление воздушным движением, Комплекс управления воздушным движением, Система управления воздушным движением, АЛ-7 (двигатель), М-5 (двигатель), М-11 (двигатель), М-17 (двигатель), Д-30 (двигатель), М-22 (двигатель).Категории: Двигатель внутреннего сгорания. Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike. |
wreferat.baza-referat.ru
Двигатель внутреннего горения - компрессора со встречно
« -Д сц
kgacc. 4б а4, б;
27b, 2 № 44203
TE т HA иЗОБРЕтяниК
ОПИСАНИЕ двигателя внутреннего горения-компрессора со встречнодвижущимися диференциальнь1ми поршнями.
К патенту ин-ной фирмы „Варшавское акц. о-во паровозостроения", в г. Варшаве, Польша (Warszawska Spolka Akcyjna Budowy Parowosow), заявленному
22 декабря 1932 года (спр. о перв. № 120724).
Действительные изобретатели ин-цы R. Вичикский (А. Wicinckr) и Р. Виткевич (R. Witkiewicz).
0 выдаче патента опубликовано 31 августа 1935 года.
Действие патента распространяется на 15 лет от 31 августа 1935 года, (224) Двигатели внутреннего горения-компрессоры со встречно-движущимися диференциальными поршнями известны, однако применяемые до сих пор типы бескривошипных моторных компрессоров обладают недостатком в том отношенчи, что объем хода компрессора не может быть полностью использован, так как. наружу подается (определенным эффектом) только часть воздуха, заключающегося в компрессоре. Остаток расширяющегося воздуха служит для производства работы, идущей на образование в моторе сжатия. В результате получается на стороне мотора уменьшение давления сжатия, зависящее от нагрузки компрессора. Получаются неудобства из-за необходимости автоматического изменения точки впрыска в зaBèñèìoñòè от нагрузки, а также в зависимости от слабой стабильности процесса автоматической регулировки, каковая слабость выражается в том, что при переходах из одного состояния равновесия в другое все время могут происходить нарушения работы.
Этот недостаток предполагается устранить, согласно настоящему изобретению, достижением постоянного или приблизительно постоянного давления сжатия с помощью работы расширения газов, не ушедших из компрессора, и вместе с тем в соединении с работой расширения воздуха в специальном воздушном буфере. Последний служит для аккумулирования энергии в течение периода сжатия на стороне компррссора и притом в таком количестве, что сумма энергии, сообщенной поршнем воздушному буферу, и энергии расширения газа в компрессоре в течение движения поршня к моторной сторэие дает постоянную или приблизительно постоянную величину, независимую от нагрузки. В то же время потери воздуха, могущие произойти вследствие не плотности в буфере, покрываются тем, что воздух извне или из сосуда с повышенным давлением поступает при обнажении окон, сделанных в цилиндре, при помощи кромок поршня, и именно в начале движения последнего.
Кроме того возможно пополнение потерь воздуха в буфере посредством автоматического всасывающего клапана, устроенного в пространстве сжатия буфера (например, в крышке буфера).
Предлагаемый моторный компрессор имеет еще то преимущество, что не прбизводится дроссели рова нйя воздуха, засосанного компрессором, так какуменьшение нагнетаемого количества воздуха достигается путем уменьшения поданного топлива, в результате чего ход поршня автоматически уменьшается в отношении пространства сжатия компрессора.
На прилагаемом чертеже показан прибор выполнения двухтактного моторного компрессора, Фиг. 1 является вертикальным продольным разрезом, а фиг. 2 — частично план, частично горизонтальный продольный разрез по моторному компрессору.
Моторный компрессор состоит из цилиндра 7 с полостью 2, где происходит цикл работы двигателя внутреннего горения, например, по принципу Дизеля.
Окна 3 служат для выпуска, а окна 4— для продувки полости 2, причем воздух для продувки берется из резервуара 5.
Расположенные по концам цилиндры 6 и I имеют полости 8 и 9, где происходит компрессия. В расширенной части цилиндров б и 7 движутся буферные поршни 72 и 13 возвратно-поступательно, каковые поршни с внешними компрессорными поршнями и с внутренними моторными поршнями составляют одно целое. Поршни 12 и 13 связаны между собою посредством тяг 74, 15, а также коромыслом 16 благодаря чему обеспечивается синхронность взаимных движений обоих поршней, Сделанные в цилиндрах 6, 7, окна 17, 18 служат для засасывания воздуха к воздушному насосу по кольцевому пространству 19, находящемуся между поршнями 12, 13 и окружающему пространство 2 среднего цилиндра. Окна 17, 18 служат также для пополнения потерь воздуха в результате неизбежных неплотностей пространств 10, 11.
Клапаны 20, 21 служат для засасывания сжатого воздуха обоими компрессорами, а клапаны 22, 23 являются нагнетательными клапанами компрессора, для пополнения рабочим веществом компрессора и пространства 10 служат окна 26, равно как трубы 27, 28.
При ходе поршней 12, 13 из изображенного наружного положения внутрь, освобождается оставшийся в пространствах 8, 9 воздух, после чего засасывается свежий воздух. В то же время расширяетсл воздух, заключающийсй в буферны. .; пространствах 10, 11, причем сумма обеих одновременно произведенных работ переводится в кинетическую энергию поршней 12, 13. Эта кинетическая энергия в дальнейшем превращается в работу, необходимую для сжатия воздуха в моторном пространстве 2, и в работу воздушного насоса.
Незадолго перед достижением внутренней мертвой точки кромка 24 поршня 13 открывает окна 4 в стороне воздушного насоса, благодаря чему получается нагрузка резервуара 5 воздухом продувания. Буферные поршни 12, 13 открывают окна 17, 18, в течение какового времени получается пополнение потерь от неллотности в полостях буфера.
Непосредственно перед достижением внутренней мертвой точки поршнями 12, 13 получается впрыск горючего в полость 2 при помощи топливного клапана 25.
После впрыска в этой же полости получается сжигание, причем поршни меняют направление своего движения, и продукты горения расширяются в пространстве 2.
В момент открывания окон 3 вну. тренним поршнем продукты горения уходят, и поршень 13 открывает после наступления атмосферного давления в цилиндре 1 продувочные окна 4. При этом продувочный воздух поступает из резервуара 5 в цилиндр 2 и выталкивает через окна 3 продукты горения.
При этом обратном ходе воздух в воздушном насосе расширяется, и в момент открывания окон 17, 78 воздушным насосом засасывается такое количество воздуха, которое, необходимо для дальнейшей загрузки резервуара 5. Одновременно производится сжатие воздуха в бу. ферных пространствах И, 11, каковой процесс начинается тотчас же после закрытия окон 17, 18 поршнями 12, 73.
В это время, после достижения рабочего давления, воздух выталкивается через нагнетательные клапаны 22, 23.
В конце хода всасывания компрессорные поршни открывают окна 26, которые сообщаются при помощи трубопроводов 27, 28 с пространством 19 продувочного насоса, вследствие чего компрессоры дополнительно загружаются этим продувочным насосо ч. Последний во время только что упомянутой дополнительной загрузки имеет несколько повышенное давление по сравнению с продувочным воздухом. Можно устроить также сообщение этих окон 26 для дополнительной загрузки с резервуаром 5 для продувочного воздуха. В этом случае, однако, загрузка компрессора происходила бы при несколько пониженном давлении по сравнению с продувочным воздухом.
Во время движения поршня, при котором происходит расширение газов в моторе, кинетическая энергия поршней 12, 13 тем больше, чем больше впрыскиваемое количество горючего.
В результате и ход поршня, и нагнетаемое количество воздуха в пространстве сжатия компрессора тем больше, чем больше впрыснутое количество горючего. Энергия, отданная газами, расширяющимися в компрессоре, правда, в этом случае несколько уменьшается, но одновременно возрастает энергия, отданная поршню в буферном пространстве в виду увеличения хода и связанного с этим увеличения давления в буферном пространстве. Нетрудно величину буферного пространства по отношению к размерам компрессора рассчитать таким образом, чтобы сумма энергии, полученной компрессором и буфером от поршней, оставалась постоянной или же чтобы она менялась весьма незначительно в зависимости от нагрузки.
Если пополнение потерь воздуха или газа из-за неплотности в буфере производится воздухом с пониженным давлением, меньшим 0,8 атм. избыточного давления (воздух атмосферного давления или же давления продувочного насоса), то осуществление примерно постоянного давления сжатия в моторе только в том случае возможно, если эффективная буферная поверхность больше поперечных сечений моторного цилиндра. Если, наоборот, применять в буфере давление выше 0,8 атм, избыточного давления, то эффективная буферная поверхность может быть сделана меньше поперечного сечения моторного цилиндра. Однако, учитывая опасность вспышки смазки, а также тепловые потери в буфере, соотношение окончательного давления сжатия и начального давления, при максимальной возможной нагрузке, не должно превышать 10.
Из вышесказанного следует, что характерные признаки моторного компрессора заключаются в следующем: а) отношение давлений в буфере ниже 10 и б) эффективная поверхность буфера больше поперечного сечения моторного цилиндра, если начальное давление в буфере меньше 0,8 атм. избыточного давления, Вышеописанный бескривошипный моторный компрессор не нуждается в регуляторе для пригонки моторной мощности к нагрузке компрессора. Дозировка топлива, обусловленная нагрузкой, может происходить автоматически в зависимости от избыточного давления в резервуаре для уводимого воздуха.
Отсутствие дросселирования засосанного воздуха при переменной нагрузке не влечет за собой дополнительных потерь. Топливный насос может быть приведен в движение, например, с помощью криволинейной шайбы, находящейся в связи с коромыслом 16, или же уже известным образом пневматическим путем.
Предмет патента.
1. Двигатель внутреннего горениякомпрессор со встречно-движущимися диференциальными поршнями, отличающийся тем, что пространство сжатия 19 продувочного насоса окружает со всех сторон рабочий цилиндр 2 двигателя и соединяется с резервуаром 5 для продувочного воздуха через окна 4, открываемые рабочим поршнем при его внутреннем положении.
2. Форма выполнения двигателя по и. 1, отлпчающаяся тем, что пространство 10, 11 с нерабочей стороны иродувочных поршней служит буферами и воздух в них впускается через окна 17 и 18, при открытии их нерабочей стороной продувочных поршней.
3. Форма выполнения двигателя по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что пространство 19 продувочного насоса соединяется трубами 27, 28 с цилиндрами компрессоров через окна 26, открываемыми поршнями компрессоров при их внутреннем положении.
Б патенту ин-ной фириы „Варшавское акц. о-во паровозостроения" Л!: 44203 жиг. (Тип. „Пенатннй Труд . Зак. 4486 — 4
www.findpatent.ru
