Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

 

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Задача заявляемой полезной модели является обеспечение надежной смазки трущихся поверхностей, увеличение срока службы двухтактного двигателя при повышении его экологических характеристик и сокращении затрат на изготовление. Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер с коленчатым валом, цилиндр с крышкой, в котором расположен поршень, при этом поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, цилиндр снабжен впускным и выпускным окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, элемент топливоподачи, нагнетатель, согласно предлагаемого решения, введена система смазки, состоящая из соединенных маслопроводами маслоприемника, насоса, фильтра, радиатора, а картер, коленчатый вал и шатун снабжены каналами для подвода масла к трущимся поверхностям двигателя от радиатора, маслоприемник расположен в нижней части катера, нагнетатель соединен с впускным окном цилиндра.

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с выпускным окном, размещенным в нем поршнем, который соединен при помощи шатуна с коленчатым валом, камеру сгорания, образованную поршнем и головкой цилиндра, расположенную под поршнем кривошипную камеру и свечу зажигания. В головке цилиндра размещены первое и второе впускные каналы с клапанами, форсунка, датчик контрольного давления воздуха, а также второе выпускное окно и устройства управления клапанами, каждое из которых содержит последовательно и кинематически связанные коромысло, штангу, толкатель, противовес коленчатого вала с эксцентриком и пружину возврата клапана в исходное состояние, размещенную на клапане между головкой цилиндра и коромыслом. В картере кривошипной камеры размещают масло для смазки и охлаждения стенок цилиндра, поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма (Заявка на изобретение РФ №2002121856, МПК: F 02 D 19/00).

Однако данное устройство не отличается надежностью, поскольку снабжено трудоемкими в изготовлении деталями, требующими постоянного обслуживания — это детали привода клапанов, особенно подверженные износу, такие как коромысло, штанга и толкатель.

Известен двухтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, коленчатый вал, цилиндр, крышку цилиндра, поршень, соединенный с коленвалом крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, впускные окна в цилиндре, сообщенные с компрессором, выпускные окна, форсунки, установленные в крышке цилиндра, одна из них соединена с топливным насосом высокого давления, другая — с водяным насосом высокого давления. Двигатель дополнительно снабжен термодатчиком, размещенным в крышке цилиндра, плунжерным переключателем с электромагнитами, соединенным трубопроводами с соответствующими насосами и емкостями для топлива и воды, электронным блоком управления, соединенным электропроводами с термодатчиком и электромагнитами, крышкой, разделяющей полости цилиндра и картера каналом, соединяющим дополнительное окно в нижней части цилиндра с впускными окнами (заявка на изобретение РФ №2002113972, МПК: F 02 B 47/00).

Однако данный двигатель характеризуется конструктивной сложностью.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является двигатель внутреннего сгорания двухтактный поршневой, содержащий цилиндр с впускными и выпускными окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, и нагнетатель, от которого воздух подводится к впускным окнам. При этом впускные окна расположены в осевом направлении так, что они закрываются поршнем при его движении к верхней мертвой точке после закрытия поршнем выпускных окон. Перед впускными окнами на линии подвода воздуха от нагнетателя установлен самодействующий впускной клапан.

В данных конструкциях двухтактных двигателей смесь бензина с маслом проходит через картер. Однако это не обеспечивает надежной смазки трущихся поверхностей, что отрицательно сказывается на ресурсе двигателя. Кроме того, при сгорании масла в камере сгорания и выпускной системе образуется нагар. Двигатель также характеризуется повышенной токсичностью отработавших газов.

Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение надежной смазки трущихся поверхностей, увеличение срока службы двухтактного двигателя при повышении его экологических характеристик и сокращении затрат на изготовление.

Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер с коленчатым валом, цилиндр с крышкой, в котором расположен поршень, при этом поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, цилиндр снабжен впускным и выпускным окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, элемент топливоподачи, нагнетатель, согласно предлагаемого решения, введена система смазки, состоящая из соединенных маслопроводами маслоприемника, насоса, фильтра, радиатора, а картер, коленчатый вал и шатун снабжены каналами для подвода масла к трущимся поверхностям двигателя от радиатора, маслоприемник расположен в нижней части катера, нагнетатель соединен с впускным окном цилиндра.

Предлагаемая конструкция лишена недостатков, обозначенных в прототипе, так как изолированный картер позволяет применять полноценную систему смазки кривошипно-шатунного механизма, включающую насос, фильтр и радиатор, соединенных маслопроводами.

Кроме того, заявляемое устройство универсально и позволяет создавать двигатели, работающие на бензине, газе, дизельном топливе. Соответственно, возможно использование карбюратора и форсунки, впрыскивающей топливо непосредственно в цилиндр.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид двигателя в разрезе, на фиг.2 и фиг.3 — схема двигателя при положении поршня в нижней и верхней мертвой точке соответственно.

Позициями на чертеже обозначены: 1 — цилиндр, 2 — крышка цилиндра, 3 — поршень, 4 — коленчатый вал, 5 — шатун, 6 — впускное окно, 7 — механический нагнетатель, 8 — впускной патрубок, 9 — выпускное окно, 10 — форсунка, 11 — карбюратор, 12 — маслоприемник, 13 — масляный насос, 14 — масляный фильтр, 15 — радиатор, 16 — каналы, 17 — картер, 18 — свеча зажигания, 19 — масло, 20 — поддон картера.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с крышкой 2, в котором помещен поршень 3, соединенный с расположенным в картере 17 коленчатым валом 4 посредством шатуна 5. Цилиндр 1 снабжен впускным окном 6, сообщенным с центробежным нагнетателем 7 посредством впускного патрубка 8, и выпускным окном 9. Двигатель снабжен элементом топливоподачи — форсункой 10, установленной в крышке цилиндра 2, или карбюратором 11, расположенным перед нагнетателем 7. Двигатель снабжен также системой смазки, состоящей из маслоприемника 12, соединенного посредством маслопроводов с насосом 13, фильтром 14, радиатором 15. Маслоприемник 12 расположен в поддоне 20, закрывающем нижнюю часть картера 17 и соединенный с отсасывающей секцией насоса 13, с нагнетающей секцией которого последовательно соединены фильтр 14 и радиатор 15. Картер 17, коленвал 4 и шатун 5 имеют сообщающиеся между собой каналы 16 для подвода масла. При этом радиатор 15 соединен маслопроводом с каналами картера 17. В крышке цилиндра установлена свеча зажигания 18 (кроме дизельного двигателя). Нагнетатель 7 и насос 13 имеют привод от коленвала 4.

Устройство работает следующим образом.

Воздух (в карбюраторном двигателе воздух с топливом) после нагнетателя 7 по впускному патрубку 8 под давлением подается к впускному окну 6 цилиндра 1. При подходе поршня 3 к нижней мертвой точке оно открывается, и воздух продувает цилиндр, вытесняя отработанные газы в выпускное окно 9, где избыточного давления нет. Затем поршень 3, двигаясь вверх, перекрывает впускное 6 и выпускное 9 окна и сжимает воздух. При нахождении поршня 3 вблизи верхней мертвой точки происходит впрыск топлива (при наличии форсунки 10) и воспламенение свечой 18 (в дизеле — самовоспламенение). Расширившиеся газы толкают поршень 3 — происходит рабочий ход. При подходе поршня к нижней мертвой точке окна 6 и 9 вновь открываются, и цикл повторяется.

В ходе работы масло 19 из картера 17 поступает в маслоприемник 12, имеющий вид опрокинутой в масло чаши с сеткой, из-под которой забирается масло, что устраняет

засасывание пены и перебои в подаче масла. Масло откачивается объемным шестеренным насосом 13, имеющим простую конструкцию и привод от коленчатого вала 4. Нагнетаемое насосом масло прокачивается через фильтр 14, где оно очищается. Затем масло охлаждается в радиаторе 15 и подается по каналам в картере к месту его сопряжения с коленчатым валом 4. Технологические зазоры обеспечивают надежную смазку всех трущихся поверхностей двигателя, а также непрерывную подачу масла по каналу 16 внутри коленчатого вала для смазки кривошипно-шатунного механизма. Масло, подаваемое по каналу внутри шатуна 5 устраняет трение между шатуном 5 и поршнем 3. Разбрызгивающееся через зазоры масло охлаждает поршень 3, стенки цилиндра 1, а затем стекает обратно в картер 17.

Предлагаемый двигатель имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными ДВС.

В отличие от 2-тактных ДВС с продувкой картера он обладает большим ресурсом и не расходует масло, что позволяет снизить эксплуатационные затраты.

В отличие от 4-тактных ДВС он обладает большей надежностью, так как отсутствует вероятность поломки клапанов и вспомогательных механизмов. К тому же при одинаковой мощности предлагаемый двигатель меньше по размерам, что означает экономию металла при производстве, а меньшая масса влечет экономию топлива.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с коленчатым валом, цилиндр с крышкой, в котором расположен поршень, при этом поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, цилиндр снабжен впускным и выпускным окнами, расположенными над поршнем при его положении в нижней мертвой точке, элемент топливоподачи, нагнетатель, отличающийся тем, что в него введена система смазки, состоящая из соединенных маслопроводами маслоприемника, насоса, фильтра, радиатора, а картер, коленчатый вал и шатун снабжены каналами для подвода масла от радиатора к трущимся поверхностям двигателя, при этом маслоприемник расположен в нижней части катера, а нагнетатель соединен с впускным окном цилиндра.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с устройством, облегчающим запуск

Авторы патента:

Щербаков Е.Н.

Ананьев В.Н.

Дронов Е.А.

Бессонов А.Н.

Чибисова М.В.

F02N5/04 — инерционного типа

F02N17/08 — облегчение запуска иными, чем тепловые, средствами

 

Использование: в машиностроении, а именно в двигателестроении, и может быть использовано в двигателях для малогабаритных механизированных орудий, например мотокультиваторах, мотокосилках с пусковым устройством, оснащенным системой для облегчения запуска двухтактного двигателя путем декомпрессии его цилиндра. Сущность изобретения: двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленный в корпусе коленчатый вал, тросовое пусковое устройство с соединительным элементом, взаимодействующим с приводным элементом раскручивания коленчатого вала двигателя и передающим усилие с пускового троса, намотанного вокруг соединительного элемента, и механизм декомпрессии, кинематически связанный через тянущий элемент с соединительным элементом, кинематическая связь выполнена в виде расположенного на соединительном элементе контакта с возможностью взаимодействия с ним при закрытии механизма декомпрессии подпружиненного в поперечной плоскости относительно соединительного элемента стопора, а также пропущенного с возможностью поперечного перемещения через указанный стопор связанного в осевом направлении с тянущим элементом толкателя. Изобретение обеспечивает повышение надежности запуска двигателя, при уменьшении усилия при прокручивании коленчатого вала пусковым устройством 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях для малогабаритных механизированных орудий, например мотокультиваторов, мотокосилок с пусковым устройством, оснащенным системой для облегчения запуска двухтактного двигателя путем декомпрессии его цилиндра.

Известны двухтактные двигатели, содержащие закрепленный на коленчатом валу приводной элемент, кинематически связанный с вспомогательным пусковым двигателем, облегчающим запуск основного двигателя [1] Недостатком таких двигателей является наличие отдельного пускового двигателя для запуска, что усложняет конструкцию силовой установки в целом.

Известны также двигатели внутреннего сгорания, не требующие отдельного пускового двигателя для облегчения запуска. Они содержат установленный в корпусе коленчатый вал, тросовое пусковое устройство с соединительным элементом, взаимодействующим с приводным элементом раскручивания коленчатого вала двигателя и передающим усилие с пускового троса, намотанного вокруг соединительного элемента, и механизм декомпрессии, кинематически связанный через тянущий элемент с соединительным элементом [2] Недостатком таких двигателей внутреннего сгорания является недостаточная надежность пуска за счет ненадежности кинематической связи декомпрессора с пусковым устройством и сложность управления им при пуске двигателя.

Техническая задача изобретения повышение надежности запуска двигателя. при уменьшении усилия для прокручивания коленчатого вала пусковым устройством.

Указанная задача достигается тем, что в отличие от известного двухтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащего установленный в корпусе коленчатый вал, тросовое пусковое устройство с соединительным элементом, взаимодействующим с приводным элементом раскручивания коленчатого вала двигателя и передающим усилие с пускового троса, намотанного вокруг соединительного элемента, и механизм декомпрессии, кинематически связанный через тянущий элемент с соединительным элементом, в предлагаемом двигателе кинематическая связь выполнена в виде расположенного на соединительном элементе контакта с возможностью взаимодействия с ним при закрытии механизма декомпрессии подпружиненного в поперечной плоскости относительно соединительного элемента стопора, а также пропущенного с возможностью поперечного перемещения через указанный стопор связанного в осевом направлении с тянущим элементом толкателя.

На фиг. 1 изображен общий вид двухтактного двигателя с декомпрессором. На фиг. 2 общий вид механизма декомпрессии до пуска двигателя, когда клапан декомпрессора открыт. На фиг. 3 вид A фиг. 2 начальное положение соединительного элемента до пуска двигателя. На фиг. 4 общий вид механизма декомпрессии в момент пуска двигателя, клапан декомпрессора закрыт. На фиг. 5 вид A фиг. 4 положение соединительного элемента в момент пуска Двухтактный двигатель внутреннего сгорания имеет картер 1, в котором размещен цилиндр 2 с головкой 3. Внутри цилиндра поступательно перемещается поршень 4, соединенный с коленчатым валом 5. На правой половине картера установлен корпус 6 вентилятора, на котором смонтировано тросовое пусковое устройство двигателя, кинематически связанное через тянущий элемент 7 с механизмом декомпрессии 8, установленным в головке цилиндра.

Пусковое устройство содержит соединительный элемент 9, который расположен на подшипниковой оси 10, выключается и взаимодействует с приводным элементом 11 прокручивания коленчатого вала, закрепленным на его цапфе с храповым механизмом 12 и передающим усилие с пускового троса 13, намотанного вокруг соединительного элемента. С соединительным элементом соединена пружина 14 для возврата его из рабочего положения в исходное.

На наружном торце соединительного элемента 9 (фиг. 3) выполнен контакт 15, расположенный в нерабочем положении с некоторым угловым смещением в сторону его вращения относительно вертикальной оси. Положение контакта фиксируется свободной длиной втянутого пускового троса 13.

Кинематическая связь с механизмом декомпрессии состоит из корпуса 16, смонтированного на кожухе 17 пускового устройства, внутри которого размещена совокупность двух взаимодействующих в перпендикулярных плоскостях элементов. Один элемент выполнен в виде стопора 18 с пружиной 19 для поперечного его перемещения относительно соединительного элемента 9, с стопорным выступом 20 и с вращающимся роликом 21, взаимодействующим с контактом 15 при закрытом положении клапана 22 механизма декомпрессии (фиг. 4). Другой элемент выполнен в виде удлиненного в осевом направлении тянущего элемента 7 толкателя 23 с кольцевой проточкой 24, взаимодействующей с стопорным выступом при открытом положении клапана механизма декомпрессии (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении контакт 15 соединительного элемента 9 смещен на некоторый угол от вертикальной оси в сторону его вращения, удерживаясь свободной длиной втянутого положения пускового троса 13 от контакта с роликом 21. Клапан 22 механизма декомпрессии открыт.

Перед пуском двигателя открывают клапан 22 декомпрессора 8 путем вытягивания тянущего элемента 7 толкателем 23, пока стопорный выступ 20 не окажется над кольцевой проточкой 24. Под действием пружины 19 стопор 18 опускается в крайнее нижнее положение, стопорный выступ войдет в зацепление с кольцевой проточкой и удерживает тянущий элемент от возвратного перемещения. Пуск двигателя осуществляется раскручиванием его коленчатого вала 5 с помощью соединительного элемента 9 до пусковой частоты вращения. При вытягивании троса 13 приводится во вращение соединительный элемент 9, который, входя в зацепление с приводным элементом 11 храпового механизма 12, прокручивает коленчатый вал 5. Энергия от коленчатого вала передается поршню 4, который совершает возвратно-поступательное перемещение цилиндра 2.

В начальный период вращения соединительного элемента 9, когда угловая скорость коленчатого вала относительно невелика, клапан 21 декомпрессора 8 остается открытым, независимо от направления движения поршня, что обеспечивает продувку цилиндра двигателя при пониженном сопротивлении прокручиванию коленчатого вала. С вытягиванием пускового троса 13 соединительный элемент 9 совершит почти полный оборот и получит достаточную энергию. При этом контакт 15 набежит на вращающийся ролик 21, стопор поднимается, выступ 20 выходит из кольцевой проточки 24, освобождая толкатель 23, который перемещается вперед.

Клапан декомпрессора автоматически закрывается, и в это время частота вращения коленчатого вала достигает величины, достаточной для пуска. В цилиндре происходит сжатие топливной смеси и ее воспламенение. Двигатель запускается, одновременно происходит размыкание соединительного элемента 9 с храповиком 12. После чего пружина 14 обеспечивает возврат пускового троса 13 в исходное втянутое положение.

Таким образом, применение описываемой конструкции двигателя обеспечивает повышенную надежность запуска путем упрощения управления декомпрессором благодаря автоматическому закрытию клапана при достижении в цилиндре двигателя условия его работы, позволяет уменьшить прикладываемое физическое усилие на раскручивание коленчатого вала до требуемых для пуска частоты вращения и состава рабочей смеси.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленный в корпусе коленчатый вал, тросовое пусковое устройство с соединительным элементом, который выключается и взаимодействует с приводным элементом, закрепленным на валу двигателя и передающим усилие с пускового троса, намотанного вокруг соединительного элемента, и механизм декомпрессии цилиндра, кинематически связанный через тянущий элемент с соединительным элементом, отличающийся тем, что кинематическая связь выполнена в виде расположенного на соединительном элементе контакта с возможностью взаимодействия с ним при закрытии механизма декомпрессии подпружиненного в поперечной плоскости относительно соединительного элемента стопора, а также пропущенного с возможностью поперечного перемещения через указанный стопор толкателя, связанного в осевом направлении с тянущим элементом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

 

Похожие патенты:

Способ запуска двигателя внутреннего сгорания // 2018023

Изобретение относится к машиностроению, в частности в двигателестроению, а именно к способам запуска двигателей внутреннего сгорания

Пусковое устройство для двигателя внутреннего сгорания // 1763701

Инерционный стартер // 1753006

Устройство инерционного запуска двигателя внутреннего сгорания // 1645587

Инерционный стартер-генератор // 1588897

Изобретение относится к пусковым устройствам двигателей внутреннего сгорания, в частности к стартерам-генераторам двигателей транспортных средств

Инерционный стартер // 1562514

Изобретение относится к электроинерционным пусковым устройствам для двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Блок привода,например,для автомобиля // 1331436

Устройство для пуска в ход двигателя внутреннего горения // 59646

Приспособление для поддержания постоянства скорости вращения двигателя внутреннего горения при пуске в ход инерционным стартером // 47980

Инерционный стартер для двигателей внутреннего горения // 38837

Система впрыска масла в цилиндры танкового двигателя // 2074326

Изобретение относится к военной технике, преимущественно бронетанковой, и может быть использовано для защиты танкового двигателя от попадания излишнего количества масла в его цилиндры

Способ облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления // 1777631

Способ запуска двигателя внутреннего сгорания // 1760807

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам запуска двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей с электрическим стартером, и является усовершенствованием изобретения по авт

Устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания // 1753771

Способ запуска двигателя внутреннего сгорания // 1463948

Способ запуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания // 1451321

Устройство для облегчения запуска дизеля // 1083687

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для облегчения запуска дизеля

Способ запуска двигателя внутреннего сгорания с электрогидравлическим приводом газораспределительных клапанов // 992788

Способ запуска двигателя внутреннего сгорания // 896249

Устройство для запуска двигателявнутреннего сгорания // 806892

Способ холодного пуска двигателя внутреннего сгорания поршневого типа и устройство для его осуществления // 2102629

Двигатель внутреннего сгорания с 2-тактным/4-тактным переключением во время работы

Резюме:
Двигатель внутреннего сгорания с 2-х / 4-х (двух- и четырехтактным) переключением. Предлагаемые усовершенствования обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ускоряют его газообмен и позволяют переводить ДВС (особенно дизель) с четырехтактного на двухтактный режим работы двигателя. Продувка в четырехтактном и двухтактном режиме работы осуществляется через одни и те же впускной и выпускной клапаны.

Полное описание:
Двигатель с предлагаемыми улучшениями способен удвоить выходную мощность двигателя и поддерживать ее определенное время (время зависит от типа двигателя) без перегрева. Эта функция позволяет увеличить удельную мощность автомобиля, когда это необходимо в соответствии с изменяющейся эксплуатацией автомобиля и дорожными условиями.

Приемлемыми областями деятельности для предлагаемых инноваций являются: (1) дизельные двигатели боевых танков, (2) дизельные двигатели боевых машин и тяжелых армейских грузовиков, (3) дизельные двигатели тяжелых грузовиков, (4) дизельные двигатели транспортных средств специального назначения (аварийные транспортные средства, пожарные машины и др. ) и (5) двигатели в электрогенераторных установках.

Суть новшества заключается в улучшении газообмена при двухтактном режиме работы двигателя. Четырехтактный газообмен осуществляется как в обычном четырехтактном дизеле. Газообмен двухтактного двигателя осуществляется через впускной и выпускной клапаны, в отличие от продувочных отверстий в обычном двухтактном дизеле.

Схема газообмена показана на 0. 2+4 Stroke Gas Exchange.jpg. Впускные клапаны 6 расположены по периферии головки блока цилиндров; выпускной клапан 4 расположен вдоль оси цилиндра или с небольшим смещением. Свежий воздух, предварительно сжатый в турбокомпрессоре двигателя и дополнительно сжатый и охлажденный в нагнетателе с промежуточным охладителем, подается в рабочий цилиндр 1 через тангенциальные впускные каналы 5, расположенные под определенным углом к ​​поверхности головки блока цилиндров. Затем свежий воздух плотным слоем начинает закручиваться вдоль стенок цилиндра, вытесняя его к центру и отжимая выхлопные газы от стенок цилиндра к его оси. Когда поток свежего воздуха достигает днища поршня 2, он поворачивается и выбрасывает отработавшие газы, сконцентрированные вдоль оси цилиндра, через выпускной клапан 4 в выпускной канал 3.

Для снижения остаточного содержания газов и охлаждения нагретых поверхностей производится продувка цилиндров, сопровождающаяся сбросом некоторого количества свежего воздуха в выхлопную систему. Фазы газообмена типичны для двухтактных двигателей внутреннего сгорания. К обычному двигателю внутреннего сгорания дополняется нагнетатель любого подходящего типа с промежуточным охладителем, расположение впускных и выпускных клапанов на головке блока цилиндров, а также система управления клапанами изменены для обеспечения четырехтактного и двухтактный режим работы двигателя. Топливный насос подбирается и настраивается на подачу топлива в соответствии с количеством рабочих ходов.
В отличие от обычного двухтактного двигателя внутреннего сгорания (особенно двухтактного дизеля) в предлагаемой конструкции отсутствуют продувочные отверстия и потери через них отработанного масла. Он обеспечивает такие же вредные выбросы, как и выбросы в обычных дизельных двигателях.

Области внедрения инновации в деталях
Боевые танки
Средние характеристики современных боевых танков: масса машины ~60 тонн; максимальная скорость 72 км/ч; и разгон 0-36 км/ч за 6 сек. Эти параметры хода обеспечивает силовая установка мощностью 1500 л.с., которая может быть либо дизельной, либо газотурбинной. Несостоятельность танковой силовой установки состоит в том, что максимальная мощность требуется только на короткое время боевой жизни танка – в основном во время боя или изредка в других случаях, в то время как обычно танк использует только 700-800 л.с. веса при постоянной скорости и благоприятных условиях движения. Предлагаемое нововведение обеспечивает:
— Использование подходящего дизеля мощностью 1000-1500 л.с. производства любых производителей дизелей в качестве прототипа силовой установки перспективного боевого танка. Прототип двигателя с предлагаемыми доработками кратковременно развивает мощность 2000-3000 л. с., а в ходе боевой работы удваивает энерговооруженность;
— отказ от разработки полностью нового двухтактного дизельного двигателя с нуля;
— Разработать боевой танк с наивысшей удельной мощностью и доминирующей маневренностью;
— Возможность установки дополнительных топливных баков в борт для увеличения дальности хода без дозаправки

Боевые машины и армейские большегрузы
Основные боевые машины армии США БМП М2 А1 и А2 «Брэдли» оснащены дизельными двигателями Cummins VTA903-T500 мощностью 500 л.с. и VTA903-T600 мощностью 600 л.с. соответственно. Реализация предложенных усовершенствований в этих дизелях повышает маневренность М2А1 и М2А2 за счет удвоения удельной мощности. Более того, новый Cummins VTTA903-T750 и T800 также могут быть «усилены» предложенным нововведением.

Грузовые автомобили
Возможно использование предложенных доработок для гражданских грузовых дизелей. Большой рынок для грузовиков с «форсированными» дизелями есть в странах Латинской Америки, Китая, Индии и Юго-Восточной Азии (кроме Японии). Грузовик с «форсированным» дизелем получает возможность развивать заданную скорость в 1,7 раза быстрее, чем с обычным. Эта функция наиболее полезна, когда грузовик опережает впереди идущую машину на встречной полосе движения, а также преодолевает подъем, не переключая передачи и не снижая скорость автомобиля.

Статус проекта

Мы разработали основные теоретические основы предлагаемого процесса продувки как для двухтактных, так и для четырехтактных операций через модифицированную систему клапанов данного четырехтактного двигателя. Некоторые результаты этой разработки представлены в следующих файлах:

1. 2+4-тактный FlowWorks Model.easm – Газообмен однопродувочной конструкции посредством 4-клапанной системы в головке блока цилиндров. eDrawings необходим для просмотра этого файла .EASM.

2. Схема продувки 2+4 Works.avi – Газообмен одной конструкции продувки через 4-клапанную систему в головке блока цилиндров. Это файл .AVI. Некоторые отдельные файлы .JPG, отражающие разные этапы процесса газообмена, находятся в файлах: 2_a. Сбор мусора 01.JPG, 2_b. 02.JPG,
2_в. Сбор мусора 03.JPG, 2_д. 04.JPG.

3. 2+4 Solid Cylinder Head Model.sldprt — продувочная 3D-модель конструкции головки блока цилиндров с 4 клапанами. eDrawings необходим для проверки этого файла .SLDPRT.

4. Конструкция головки блока цилиндров 2+4.sldasm – 3D-проект одной из многих возможных версий головки блока цилиндров с 4 клапанами. eDrawings необходим для проверки этого файла .SLDASM.

5. 2+4 Stroke Combat Vehicle.pdf – Модификация конструкции дизельного двигателя для военной техники. /Отчет о техническом предложении/

Технологический фон включает:
1. Заявки на патенты (как PPA, так и FPA), готовые к подаче
2. Система расчета основных характеристик целевого двигателя после его модификации
3. Различные модели дизайна Solid Works, результаты Solid Works COSMOSFIoWorks и т. д. над. Компьютерное моделирование одновременной продувки для 4-тактного и 2-тактного режимов с учетом движения поршня и определение оптимальных фаз газообмена являются основными целями предлагаемого сотрудничества.

Файлы, перечисленные выше в разделах 1., 2., 3., 4. и 5., а также дополнительная информация и данные, разъясняющие технологию и подходы, доступны по запросу.

Проблема, к которой относится эта идея/изобретение:
Производство дизельных двигателей, Производство двухтактных дизельных двигателей, Двигатель с газовым зажиганием
Производство бензиновых двигателей, производство двухтактных двигателей внутреннего сгорания
Военные (боевые) дизельные двигатели применения

Прикрепленных файлов:

5. 2+4-тактная боевая машина.pdf
3. 2+4 модель твердой головки блока цилиндров.SLDPRT

Запрашиваемая цена: [СВЯЗАТЬСЯ С ПРОДАВЦОМ]
Доступен для консультации?
Да

Изобретение №11613
Дата публикации:
18.02.2010

Связаться с изобретателем

« Больше изобретений в области транспорта
« Больше изобретений в области машиностроения и механики
« Больше изобретений в автомобилестроении

Поделиться


CrowdSell Your Invention

«Регулирование скорости малого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с обратной связью», Пол Д.

Фьяре

  • < Предыдущий
  • Далее >
  •  
Дата присуждения

01.08.2014

Тип степени

Диссертация

Название степени

Магистр технических наук (MSE)

Department

Mechanical Engineering

First Committee Member

William Culbreth

Second Committee Member

Robert Boehm

Third Committee Member

Woosoon Yim

Fourth Committee Member

Sahjendra Singh

Number of Pages

110

Abstract

Беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) требуется интеллектуальное управление источником питания. Небольшие БПЛА обычно приводятся в действие электродвигателями или небольшими двухтактными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Небольшие двигатели внутреннего сгорания позволяют увеличить время полета, но ими сложнее управлять и они создают значительный шум от земли. Желательна гибридная операция, при которой двигатель используется на больших высотах, а электродвигатели — на малых высотах. Это позволило бы осуществлять продолжительный полет с приемлемым уровнем шума от земли. Поскольку двигатель нельзя перезапустить в воздухе, он должен оставаться на холостом ходу в течение длительного времени без остановки. Контроллер обратной связи создан для карбюраторного двухтактного двигателя OS160FX. Контроллер реализует пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) алгоритм для регулирования скорости вращения вала двигателя. Контроллер также следит за температурой двигателя и способен контролировать высоту полета самолета. Он построен из коммерчески доступных компонентов и основан на микроконтроллере с открытым исходным кодом. Двигатель и контроллер прошли наземные испытания для определения рабочих характеристик двигателя и соответствующих параметров настройки алгоритма ПИД. Контроллер позволяет двигателю работать на холостом ходу при 1800 об/мин без остановки. Контроллер способен быстро реагировать на изменение заданной скорости и устанавливать эту скорость в течение 10 секунд. Скорость регулируется во всем диапазоне оборотов двигателя. Было обнаружено, что на работу контроллера отрицательно влияют неоптимальные настройки топливного клапана карбюратора.

Ключевые слова

Воздушная скорость; Контроль; Беспилотный летательный аппарат; Беспилотный летательный аппарат – Системы управления; Электродвигатели; Двигатели; Системы управления с обратной связью; Двигатель внутреннего сгорания; Обратная связь; Скорость; БПЛА

Дисциплины

Акустика, динамика и управление | Аэрокосмическая техника | Машиностроение | Навигация, руководство, управление и динамика

Формат файла

pdf

Обладатель степени

Университет Невады, Лас-Вегас

Язык

Английский

Права

В АВТОРСКОМ ПРАВЕ. Для получения дополнительной информации об этом заявлении о правах посетите веб-сайт http://rightsstatements.