Союз Советских () 504511
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 22.10.71(21) 1707834/24-6 (23) Приоритет — |,32) 31.10.70 (51) М, Кл.
F02 & j/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий
1 (3|),51878/70 (33) Великобритания (43) Опубликовано 25.02.76.Бюллетень № 7 (53) УДК
621,41 (088. R) (45) Дата опубликования описания 06.04.76 (7 2) Автор. изобретения
Иностранцы
Свен Андерс Самауэль Хаканссон (Швеция) Иностранная фирма
Коммандитболагет Юнайтед Стирлинг, АБ экд Ко (Швеция) (71) Заявитель (54) МНОГ011ИЛИНДРОВЪ|Й ДВИГАТЕЛЬ-СТИРЛ| |Н!
Изобретение относится к двигатедестрое,нию.
Известны многоцилиндровые двигатепиСтирлинги с поршнями двойного действия, содержащие теппообменники по числу цилинд- 5 ров, установленные между кими и соединенные с нагревателем. Однако известные двигатели громоздки и имеют низкую экономичность. цепь изобретения — повышение эконо- |О мичкости двигателя.
Для этого цилиндры размещены Ч вЂ” образно и в их развале установлен общий коленчатый вап, а нагреватель частично охватывает цилиндры и теппообменники. 15
На фиг, 1 схематически изображены в перспективе главные части двигателя; на
9.. фиг. 2 — то же, в разобранном виде, но с указанием относительйого положения, соответствующего собранному двигателю, порш- 20 ни, крейцкопфы, шатуны и коленчатый вал двигателя; на фиг. 3 — относительное расположение цилиндров и теплообменников в двигателе, вид сверху; на фиг. 4 — разрез, А-А на фиг. 1, И
БГеОк цилиндров 1 присоедпHpн к картеру 2. Блок 3, включающий нагреват ль 1. головки цилиндров 5 и головки теплообменников 6. показан отделенным от блока цилиндров 1. Двигатель имеет копенчатый вал 7, приводимый во вращеыие четырьма шатунами 8, каждый из которых присоединен к крейцкопфу 9 и поршню 10 со што— ! ком 1 1. Блок цилиндров 1 сос опт из че1 тырех цилиндров 12-15 и четырех теплообменников 1 2а, 1 За, 14а и 1 5а, распопоженных в цилиндрических попостях. Гео-! метрическая ось коленчатого вала обозначена штрих-пунктирной линией .16. Каждый из четырех объемов, рабочих газов, отделенных поршнями в цилиндрах 12-15, вытесняется через промежуток времени, определяо емый поворотом коленчатого вала ка 90 по отношению к предыдущему и последующе.му циклам, Простравство 17 под поршнем 10 соединено с помощью канада 18 с теплообменником, имеющим охлаждающее усгройство
19 и регенератор 20 (см, фиг. |). Верхняя часть теппообменника соединен 1 трубкой
5048 11
21 нагревателя. Пространство под поршнем в цилиндре 12 соединено с теплообменником 15а. Следовательно, пространство под поршнем в цилиндре 13 соединено с теплообменником 12а, пространство под поршнем цилиндра 14 соединено с теплообменником
1 3а, а пространство под поршнем цилиндра
15 соединено с теплообменником;14а (см. фиг. 1 и 4).
Пространство 22 над поршнем 10 цилинд= lO ра 12 соединено с трубками 23 нагревателя. Трубки блока 3 разделены на четыре секции (см. фиг. 1), причем эти секции не соединены между собой. Трубки, сообщающиеся с цилиндром Х2, сообщаются также И с теплообменником 12а и образуют одну секцию. Подобным образом другая секция трубок нагревателя соединяет верхнюю часть цилиндра 13 с верхней частью теплообменника 1 За, третья секция трубок на-,р гревателя соединяет верхнюю часть цилиндра 14 с верхней частью теплообменника
14а, четвертая секция трубок соединяет верхнюю часть цилиндра 15 с верхней частью теплообменника 15а. 25
В пространстве между цилиндрами и теплообменниками размещена центральная часть 24 камеры сгорания и часть предварительного нагревателя 25, Общий нагреватель 25, применяемый в 39 этой конструкции двигателя, расположен
l центрально по отношению к цилиндрам 12, 13, 14 и 15 теплообменникам 12а, 13а, l4a и 15а и частично перекрывает цилиндры и теплообменники в вертикальном направлении.
При работе по известному циклу Стирлинга, то есть с циркуляцией рабочего тела по замкнутому контуру через холодильник, теплообменник и нагреватель, расположение камеры сгорания нагревателя с частичным охватом цилиндров и теплообменников повышает эффективность передачи тепла от нее и, следовательно, экономичйость двигателя в целом, Компактная конструкция двигателя и ши-, рокое использование стандартных элемен« то делает его пригодным для установки на автомобилях.
Формула изобретения
Многоцилиндровый двигатель — Стирлинг с поршнями двойного действия, содержащий теплообменники по числу цилиндров, установленные между ними и соединенные с нагревателем, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, цилиндры размещены У -образно и в их развале установлен общий коленчатый вал, а нагреватель частично охватывает цилиндры и теплообменники.
5О4511
15а
Составитель А. Белостоцкий
Редактор А. Морозова Техред А, Демьянова Корректор H. Гоксич
Заказ 128 Тираж 690 Подписное
LlHHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, Ужгород, ул, Гагарина, 101
www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при создании двигателей Стирлинга. Целью изобретения является уменьшение габаритов двигателя, в котором в качестве теплопередающих элементов используются первичные и вторичные тепловые трубы. Для этого цилиндры 1 двигателя располагают V-образно, вторичная тепловая труба охватывает трубки нагревателей и охлаждаемые зоны 15 первичных тепловых труб 13 а, а топочное пространство с камерой 10 сгорания и блоком 12 первичных тепловых труб размещают в развале между цилиндрами. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ
РЕСПУБЛИК
{я)5 F 02 6 1/043
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4385055/25-06 (22) 29.02.88 (462 30 12.90. Бюл, М 48 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) В.И.Евенко, В.В.Евенко и Г.Л.Васильев (53) 621.41(088.8) (56) Stirling Епц!пезз — Progress Towards
Reality, London 04.1984, р,11. (54) МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
СТИРЛИНГА ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при сос
„„5U„„1617173 А1
2 здании двигателей Стирлинга. Целью изобретения является уменьшение габаритов двигателя, в котором в качестве теплопередающих элементов используются первичные и вторичные тепловые трубы. Для этого цилиндры 1 двигателя располагают Ч-образно, вторичная тепловая труба охватывает трубки нагревателей и охлаждаемые зоны 15 первичных тепловых труб 13, а топочное пространство с камерой 10 сгорания и блоком 12 первичных тепловых труб размещают в развале между цилиндрами. 3 ил.
1617173 юг.5
Составитель И.Дикопов
Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий
Редактор И.Сегляник
Заказ 4106 Тираж 439 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Похожие патенты:
Изобретение относится к области машиностроения и позволяет увеличить КПД двигателя путем интенсификации теплообмена и равномерности распределения температур в нагревателе
Изобретение относится к машиностроению им.б
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к двигателям, работающим по циклу Стирлинга
Изобретение относится к теплоэнергетике и газовым регенеративным машинам, работающим по циклу Стирлинга
Изобретение относится к объемной роторной машине, предназначенной для работы по циклу Стирлинга, и может быть использовано при изготовлении холодильников, тепловых насосов и двигателей
Изобретение относится к машиностроению
Изобретение относится к тепловым установкам такого типа, который охарактеризован в ограничительной части первого пункта формулы изобретения
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внешнего сгорания, паровым котлам и отопительным системам
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом теплоты, и может быть использовано в автомобилестроении, а также в качестве двигательных устройств морского и речного транспорта
Изобретение относится к области теплоэнергетики и газовых регенеративных машин, работающих по прямому и обратному циклам Стирлинга, предназначенных в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при создании двигателей Стирлинга
www.findpatent.ru
Сущность изобретения: в двух парах четырехцилиндрового двигателя кинематическая связь между поршнями и газовая связь между горячими и холодными цилиндрами выполнены таким образом, что в одной паре протекает прямой цикл Стирлинга с выработкой механической энергии, а в другой - обратный цикл Стирлинга (режим теплового насоса) с потреблением энергии. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам, работающим по циклам Стирлинга.
Известен ДС, содержащий по меньшей мере две пары расположенных радиально цилиндров, каждая из которых включает горячий и холодный цилиндры, размещенные внутри каждого цилиндра по одному рабочие поршни, разделяющие объем каждого цилиндра на две полости - периферийную и центральную, нагреватели, регенераторы, холодильники, установленные по одному в каждой магистрали, соединяющей одну из полостей горячего цилиндра каждой пары цилиндров с одной из полостей холодного цилиндра, причем на общем штоке размещены горячий и холодный цилиндры разных пар цилиндров, и в одной паре цилиндров центральные полости соединены с периферийными полостями, а в другой центральные - с центральными, а периферийные - с периферийными с опережением изменений объемов полостей горячих цилиндров над изменениями объемов полостей холодных цилиндров. Однако известный двигатель не работает в режиме теплового насоса с отбором теплоты при низкой температуре и передачей ее среде с более высокой температурой. Целью изобретения является передача теплоты от среды с низкой к среде с более высокой температурой. Поставленная цель достигается тем, что ДС по основному изобретению в паре цилиндров, состоящих из горячего цилиндра и холодного цилиндра, имеющих соединения центральной горячей полости с центральной холодной и периферийной горячей полости с периферийной холодной, центральная полость горячего цилиндра соединяется с периферийной полостью холодного цилиндра, а периферийная полость соединяется с центральной холодной полостью. На чертеже показана принципиальная схема двигателя. ДС содержит по меньшей мере две пары расположенных радиально цилиндров 1-4, каждая из которых включает горячий цилиндр 1 или 3 и холодный цилиндр 2 или 4. Одна из полостей горячего цилиндра соединена с одной из полостей холодного цилиндра с помощью магистралей 5-8. Приводной механизм 9 сообщен через штоки 10 и 11 с рабочими поршнями 12-15, размещенными внутри каждого цилиндра по одному и разделяющими объем каждого цилиндра на две полости, периферийную и центральную. Нагреватели, регенераторы, холодильники установлены по одному в каждой магистрали 5-8. Каждые два поршня 12, 14 и 13, 15 на цилиндрах, расположенных один против другого на одной оси, связаны общими штоками 10 и 11. На общих штоках 10 и 11 размещены горячий и холодный цилиндры разных пар цилиндров 1, 4 и 2, 3, и в каждой паре цилиндров 1, 2 и 3, 4 центральная полость горячего цилиндра соединена с периферийной полостью холодного цилиндра, а периферийная полость горячего цилиндра сообщена с центральной полостью холодного цилиндра, причем в паре цилиндров 1 и 2 с опережением изменения объема полости горячего цилиндра над изменением объема полости холодного цилиндра, а в паре цилиндров 3 и 4 наоборот - с опережением изменения объема полости холодного цилиндра над изменением объема полости горячего цилиндра. Двигатель работает следующим образом. За счет совершения теплофизических процессов при подводе энергии в цилиндрах 1 и 2 поршня 12 и 13 двигателя производят полезную работу, приводя в движение через приводной механизм поршни 14 и 15 в цилиндрах 3 и 4, в которых за счет опережения изменения объема полости холодного цилиндра над изменением объема полости горячего цилиндра протекает обратный цикл Стирлинга и теплота передается от среды с низкой к среде с более высокой температурой. Таким образом в одной паре цилиндров протекает прямой цикл Стирлинга, дающий механическую энергию для поддержания в другой паре цилиндра режима теплового насоса с обратным циклом Стирлинга.РИСУНКИ
Рисунок 1Похожие патенты:
Изобретение относится к области двигателестроения
Изобретение относится к области тепловой энергетики
Изобретение относится к тепловой энергетике
Изобретение относится к области энергетики
Изобретение относится к роторно-поршневой машине, включающей корпус, два рабочих вала, центральное неподвижное зубчатое колесо и выходной вал с эксцентриком. Рабочие валы оснащены лопастными поршнями и рычагами. На эксцентрике установлено водило с планетарным зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с центральным колесом с внутренним зацеплением с передаточным отношением i=n/(n+1) (где n=1, 2, 3, 4, 5… - ряд целых чисел). Водило шарнирно соединено шатунами с рычагами обоих рабочих валов. Количество лопастных поршней на каждом рабочем валу равно n+1. Круговая рабочая полость корпуса (1) имеет впускные (18) и выпускные (19) каналы, а также выходные (27) и входные (28) каналы объема(ов) перетока, вынесенного(ных) за пределы рабочей полости. Каналы (18 и 19, 27 и 28) имеют последовательно смежно-расположенное подключение к круговой рабочей полости корпуса (1) по ходу движения лопастных поршней (5 и 6). Как впускные (18) и выпускные (19) каналы, так и выходные (27) и входные (28) каналы расположены по обе стороны относительно мест смыкания граней лопастных поршней (5 и 6). Сами грани лопастных поршней (5 и 6) имеют угловую ширину, достаточную для одновременного перекрытия выходного (27) и входного (28) каналов. Изобретение направлено на повышение экономичности и надежности работы машины. 9 з.п. ф-лы, 45 ил.
Изобретение относится к тепловой энергетике. Тепловая машина с внешним подводом тепла содержит четыре сильфона на горячей стороне машины, соединенные с нагревателями, и четыре сильфона на холодной стороне машины, соединенные с охладителями. Внутреннее пространство сильфонов образует полости переменного объема для сжатия и расширения газообразного рабочего тела. Нагреватель через канал теплообменника соединен трубопроводом с охладителем. Нижний торец сильфона толкателем опирается на эксцентриковый кулачок. Эксцентриковые кулачки на горячей и холодной сторонах сдвинуты по фазе относительно друг друга на 180°. Вторые эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно первых эксцентриковых кулачков на 90°. Третьи эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно вторых эксцентриковых кулачков на 90°. Четвертые эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно третьих эксцентриковых кулачков на 90°. Четыре эксцентриковых кулачка на горячей стороне машины закреплены на первом общем валу, имеющем первую шестерню связи. Четыре эксцентриковых кулачка на холодной стороне машины закреплены на втором общем валу, имеющем вторую шестерню связи. Первая и вторая шестерни связи соединены цепной передачей. Изобретение направлено на увеличение ресурса при сохранении мощности машины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к двигателям внешнего сгорания. Техническим результатом изобретения является увеличение мощности на единицу массы двигателя и, как следствие, повышение экономической эффективности. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель включает нагреватель, рабочий цилиндр с поршнем, штоком и шатуном; цилиндр компрессора с поршнем, штоком и шатуном; коленчатый вал, регенератор надпоршневого пространства, регенератор подпоршневого пространства, охладитель, впускной клапан надпоршневого пространства, впускной клапан подпоршневого пространства, выпускной перекидной клапан надпоршневого пространства, выпускной перекидной клапан подпоршневого пространства. Рабочий цилиндр может иметь также нагрев, а цилиндр компрессора - охлаждение. Диаметр рабочего цилиндра больше диаметра цилиндра компрессора. Заявляемый двигатель - двойного действия с замкнутым тепловым циклом, подобным циклу классического двигателя Эриксона с теоретическим коэффициентом полезного действия до 70%. Замкнутый тепловой цикл позволяет использовать в качестве рабочего тела азот, диоксид углерода, инертные газы, их смеси и другие газы. Нагрев рабочего тела производится в общем котле-нагревателе и рабочем цилиндре, а охлаждение в общем охладителе и цилиндре компрессора по замкнутому тепловому циклу с начальным давлением рабочего тела, газа выше атмосферного. 1 ил.
Тепловой двигатель относится к двигателям объемного вытеснения с цилиндрами и предназначен для преобразования теплоты нагретой жидкости во вращательное движение коленчатого вала. Двигатель содержит две пары цилиндров, расположенных оппозитно коленчатому валу. Штоки цилиндров взаимодействуют с коленчатым валом. Рабочее тело, например воздух, поступает из питателя в теплообменник первой пары, выход которого соединен с полостью первого рабочего цилиндра. Выход полости первого рабочего цилиндра соединен с охладителем. Полость нагнетательного цилиндра первой пары имеет входное отверстие, соединенное с выходом охладителя и выходное отверстие, соединенное с входом теплообменника второй пары цилиндров. Выход второго теплообменника соединен с входом рабочего цилиндра второй пары. Связанный с ним через коленчатый вал нагнетательный цилиндр второй пары имеет входное отверстие, соединенное с выходом охладителя и выходное отверстие, соединенное с входом теплообменника первой пары. Обеспечивается стабильная циркуляция рабочего тела в замкнутой системе, что повышает надежность работы двигателя. Можно использовать двигатель в условиях ограниченного потребления или исключения притока воздуха и способствует повышению экологичности за счет отсутствия выхлопа. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам, работающим по циклам Стирлинга
www.findpatent.ru
Современные движки для автомобилей и тракторов делают многоцилиндровыми. Разъясняется такая тенденция тем, что с повышением числа цилиндров умеренно крутится коленчатый вал, ибо в одноцилиндровом четырехтактном движке рабочий ход совершается исключительно в продолжении половины оборота коленчатого вала, а другие полтора оборота цикла он должен двигаться за счет энергии, приобретенной при рабочем ходе. Несколько лучше тут обстоит дело у двухтактного мотора. Да и у него 50% времени цилиндр не работает на поршень.
Равномерное вращение коленчатого вала в многоцилиндровом движке достигается тем, что в нем рабочие ходы в цилиндрах производятся не в одно время, а в определенной очередности. Последовательность чередования одноименных тактов в разных цилиндрах именуется порядком работы мотора.
Порядок работы движков находится в зависимости от числа цилиндров и нрава их расположения — в один ряд (рядные) либо в два ряда (V-образные).
Для четырехтактных рядов движков вероятны порядки работы: двухцилиндрового 1—2, трехцилиндрового 1—3—2, четырехцилиндрового 1—2—4—3 либо 1—3—4 — 2, шестицилиндрового 1—5—3 — 6 — 2 — 4 либо 1—4—2—6—3—5. Для четырехтактных движков двухрядных V-образных: шестицилиндрового 1 л (левого блока) —1п (правого блока)—2л—2п—Зл—Зп либо 1л —Зл—2л —2п—1п—Зп, восьмицилиндрового 1л—Зл—Зп—2л — — 2п— 1п—4л—4п и т. д.
Рабочий цикл в этих движках происходит в каждом цилиндре раздельно независимо от числа цилиндров.
Одноцилиндровые движки, невзирая на простоту конструкции, малые размеры и невысокую цена, для работы на автомобилях в текущее время не используются, потому что им характерны последующие недочеты:— неравномерная работа ввиду редчайшего чередования тактов расширения;— при схожей мощности размеры и масса цилиндра и передвигающихся частей получаются большенными, чем в многоцилиндровых движках вследствие более больших инерционных нагрузок, затруднительности увеличения мощности мотора повышением частоты вращения и большей склонности мотора к детонации;— неблагоприятные условия смесеобразования и заполнения; нехорошая приемистость мотора; большая удельная масса, т. е. масса, приходящаяся на единицу развиваемой движком мощности.
Рвение убрать недочеты одноцилиндрового мотора привело к созданию многоцилиндрового мотора.
На современных автомобилях используют четырех-, шести-, восьми- и 12-цилиндровые движки. Более всераспространенные схемы компоновок цилиндров движков представлены на рис. 1.5. При однорядных схемах сборки (рис. 1.5, а) оси цилиндра занимают строго вертикальное положение (это движки автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули», ГАЗ-24-10 и -3102 «Волга» и др.) либо размещены под неким углом а к вертикали (рис. 1.5,6), находящихся в границах 15—20° (это двигатель автомобиля «Москвич-2140»), что позволяет уменьшить высоту мотора и удобнее располагать его приборы и оборудование.
На большинстве грузовых автомобилей используют двухрядную V-образную сборку (рис. 1.5, в) цилиндров 1 (это движки автомобилей ЗИЛ-130, КамАЗ-5320, MA3-5335, «Урал-4320» и ГАЗ-53-12). Вместе с этим применяется также и двухрядная сборка (рис. 1.5, г) под углом 180° с противолежащими цилиндрами. Движки с таким расположением цилиндров время от времени именуют оппозитными, они комфортно размещаются под полом кузова, к примеру в автобусах.
Рис. 1.6. Продольный разрез рядного мотора ВАЗ-2121: 1—поддон картера; 2—коленчатый вал; 3—блок цилиндров; 4—вентилятор; 5—цепной привод; 6— воздушный фильтр; 7— крышка головки цилиндров; 8— распределительный вал; 9— головка цилиндров; 10— поршень; 11— шатун; 12— маховик
Многоцилиндровые движки (рис. 1.6 и 1.7) состоят вроде бы из нескольких одноцилиндровых движков, конструктивно объединенных в одно целое и имеющих один общий коленчатый вал. В таком движке за два оборота коленчатого вала рабочих ходов будет столько, сколько у него цилиндров (а потому что два оборота коленчатого вала соответствуют 720°, то такты рабочего хода будут чередоваться через равные угловые интервалы 0 зависимо от числа цилиндров г, как следует, 9 = 720/г.
Рис. 1.7. Поперечный разрез V-образного дизеля ЗИЛ-645: 1—маслозаливная пробка; 2—форсунка; 3—топливопровод высочайшего давления; 4— впускной газопровод; 5— штанга коромысла; 6— крышка клапана; 7— впускной клапан; 8— головка цилиндров; 9— выпускной газопровод; 10—поршень; 11—компрессионное кольцо; 12— блок цилиндров; 13—малосъемное кольцо; 14— резиновое уплотнение; 15— шатун; 16— картер; 17— коленчатый вал; 18— фильтр узкой чистки масла; 19— гильза цилиндра; 20— пружина клапана; 21— выпускной клапан; 22— коромысло
К примеру, в четырех-, шести- и восьмицилиндровых движках рабочие ходы происходят соответственно через 180, 120 и 90° поворота коленчатого вала. В каждом цилиндре обозначенных движков происходит один и тот же рабочий процесс, но одноименные такты происходят в различные моменты времени, при всем этом чередование тактов в цилиндрах движков выбирают так, чтоб обеспечить равномерное рассредотачивание нагрузки на подшипники коленчатого вала и плавную работу мотора. Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах мотора в течение его рабочего цикла именуется порядком работы мотора. Принято указывать порядок работы мотора по чередованию тактов рабочего хода, начиная с первого цилиндра.
Порядок работы мотора почти во всем находится в зависимости от типа мотора и числа цилиндров. Так, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового мотора (рис. 1.8, а) кривошипы размещены попарно под углом 180°, два последних — под углом 180° к двум средним. Соответственно поршни цилиндров 1 и 4 при работе мотора передвигаются сразу в одном направлении, а поршни цилиндров 2 и 3 — в обратном. Порядок работы четырехцилиндровых движков может быть 1—3—4—2 (это у движков автомобилей семейств ВАЗ, «Москвич» и др.) либо 1—2—4—3 (это у движков автомобилей ГАЗ-24-10 «Волга», УАЗ-3151-01 и их модификаций).
Рис. 1.8. Схемы кривошипно-шатунного механизма рядных движков: а—четырехцилиндрового; б — шестицилиндрового; 1—6— цилиндры; I—VI—кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1—6
4-х цилиндровый двигатель может иметь и другой порядок работы при том же расположении кривошипов коленчатого вала, но при другом порядке открытия и закрытия клапанов, что находится в зависимости от конструкции механизма газораспределения.
В шестицилиндровом рядном движке шатунные шеи коленчатого вала (рис. 1.8, б) размещены попарно в 3-х плоскостях. Такты во всех цилиндрах мотора в согласовании с расположением кривошипов начинаются и кончаются не сразу, как в 4-х цилиндровом движке, а смещаются в одной паре цилиндров относительно другой на угол 120 и, как следует, рабочие ходы перекрываются на 1 /3 хода поршня, обеспечивая тем более равномерное вращение коленчатого вала.
Более всераспространенным порядком работы карбюраторного шестицилиндрового рядного мотора является 1—5—3—6—2—4 (это у движков автомобилей ЗИЛ-157КД, ГАЗ-52-04). Вероятны и другие порядки работы карбюраторного шестицилиндрового мотора.
Для шестицилиндровых дизелей более совершенным является V-образный вариант мотора с развалом цилиндров под углом 90° (рис. 1.9, а) и с порядком работы 1—4—2—5—3—6 (это двигатель ЯМЗ-236). Обширное распространение дизелей и карбюраторных движков с V-образным расположением цилиндров является следствием преимуществ компоновочных схем этого типа по сопоставлению с компоновочными схемами рядных движков.
К преимуществам таких движков следует отнести их наименьшую высоту и габаритную длину, что дает возможность сделать лучше сборку автомобиля в целом.
Недочетами V-образных движков являются более непростая отливка блока и повышение габаритной ширины его по сопоставлению с рядным движком.
На грузовых автомобилях ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, КамАЭ-5320 и др. установлены восьмицилиндровые V-образные движки (рис. 1.9,6), цилиндры которых размещены в два ряда по ходу автомобиля. Угол развала меж рядами цилиндров составляет 90°. Один ряд цилиндров несколько сдвинут относительно другого ряда, что обосновано установкой 2-ух шатунов на каждую шею коленчатого вала. На каждой шатунной шее коленчатого вала установлено по два шатуна, которые связаны с поршнями правого и левого рядов цилиндров.
Чередование тактов в восьмицилиндровом V-образном движке с порядком работы 1—5—4—2—6— 3—7—8 приведено в табл. 1.2, из которой видно, что при обозначенном порядке работы рабочие ходы следуют один за одним с перекрытием на ‘/г хода поршня. Это обеспечивает не только лишь равномерное вращение коленчатого вала, да и уравновешивание сил инерции, возникающих в процессе работы восьмицилиндрового мотора.
Рис. 1.9. Схемы кривошипного механизма V-образных движков: о— шестицилиндрового; б — восьмицилиндрового; 1—8— цилиндры; /—VIII— кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1—8
ctirling.ru
...
9 меc назад
Двух цилиндровый двигатель Стирлинга стал продолжением моей линейки работ. В данной модели был сделан...
...
2 лет назад
Дви́гатель #Сти́рлинга — тепловая машина, в которой #рабочее #тело, в виде газа или жидкости, движется в...
...
2 лет назад
Дви́гатель #Сти́рлинга — тепловая машина, в которой #рабочее #тело, в виде газа или жидкости, движется в...
...
6 лет назад
Stirling engine. Двигатель Стирлинга. More information can be found at: http://stirling.at.ua.
...
1 лет назад
В данном видео,показан 4 цилиндровый двигатель Стирлинга с автоматом перекоса. Канал автора: https://www.youtube.com/ch...
...
8 лет назад
Псковские учёные сконструировали двигатель Стирлинга мощный, маленький, экологичный, с высоким КПД... сюжет...
...
8 меc назад
Don't Forget To - LIKE | SUBSCRIBE | SHARE 16 Cylinder Stirling Engine Motor Model: https://goo.gl/z9Sf9a (8% OFF Coupon: toysho) Stirling Engine Model: ...
...
6 лет назад
This video was uploaded from an Android phone.
...
5 лет назад
Предлагаемый ДВС имеет следующие особенности: 1. В конструкции отсутствуют коленвал, шатуны, подшипники...
...
6 лет назад
This is mostly a photo sequence of how I built my 6-cylinder engine, but much of it relates to how I build my single-cylinder engines as well. In fact, some of the ...
...
2 лет назад
2Р12,5/6 советская разработка многоцилиндрового (два цилиндра) вытеснительного типа бета двигателя стирлинга...
...
2 лет назад
Сборка и тест-драйв самого маленького в мире 32-цилиндрового двигателя! От этого видео просто невозможно...
...
7 лет назад
Моя первая модель двигателя Стирлинга альфа типа. Мощность без накачки 10 Вт. Stirling Engine. К ней можно подключит...
...
5 лет назад
Работает в Pottsville Орегон.Эта вещь трясет землю, когда он работает.
...
2 лет назад
Работа многоцилиндровых двигателей. В видео демонстрируются схемы работы 4, 6, 8 и 16 цилиндровых двигателей.
...
4 лет назад
Звук 2Т (двухтактного) V8 двигателя для мотоцикла.
...
2 лет назад
Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с двигателями Стир...
...
9 лет назад
The non-standard engine. Дипломная работа показывающая принцип действия и работу нетрадиционного бескривошипно-шату...
...
4 лет назад
Класс F-DS - точно выполненные копии пароходов с винтовым, боковым колесным или с кормовым колесным механизм...
...
5 лет назад
Современная паровая машина.
...
3 лет назад
Инженерами сделан самый маленький двигатель внутреннего сгорания V18, двигатель заводиться и работает.
videoline63.ru
Cтраница 2
Двигатель Стирлинга представляет собой преобразователь энергии, относящийся к типу тепловых двигателей, совершающих механическую работу на выходном валу при подводе к ним тепловой энергии. Полезная работа в рабочем цикле Стирлинга совершается, как и в других тепловых двигателях, посредством сжатия рабочего тела при низкой температуре и расширения того же рабочего тела после нагрева при более высокой температуре. [16]
Двигатели Стирлинга двойного действия неизбежно должны быть многоцилиндровыми, поскольку для получения сдвинутых по фа е процессов расширения и сжатия ( необходимость такого сдвига отмечалась ранее) требуется не менее трех поршней. На практике же применяются обычно не менее четырех поршней, соединенных с одним коленчатым валом, причем соседние поршни действуют совместно в паре, чем и достигается двойное действие. Механизмы привода двигателей двойного действия должны выполнять упомя-нутые выше две функции. [18]
Хотя двигатель Стирлинга может работать на самых различных источниках энергии, несомненно, что еще и в начале будущего столетия основным источником энергии для наземного транспорта останутся углеводородные топлива. Это не означает, что углеводородные топлива по-прежнему будут получать из существующих источников и что они сохранят современный вид. Этот вопрос предстоит изучить, так как возможны дополнительные экономические выгоды за счет способности двигателя Стирлинга работать на различных видах топлива. [19]
Хотя двигатель Стирлинга был изобретен в Великобритании, до недавнего времени, помимо интересных разработок, осуществляемых отдельными исследователями, здесь не проводилось большой и скоординированной работы. [21]
Однако двигатель Стирлинга обладает определенными преимуществами по отношению к дизелю. [23]
КПД двигателя Стирлинга может достигать 65 - 70 % КПД цикла Карно при современном уровне проектирования и технологии изготовления. КПД двигателя почти не зависит от скорости двигателя при условии, что температура в трубках нагревателя не изменяется во всем диапазоне рабочих режимов двигателя и температура в холодильнике не возрастает. Температуру в трубках нагревателя следует поддерживать на возможно более высоком уровне. Вследствие непрерывного воздействия высоких температур для обеспечения длительного срока службы требуются высококачественные сплавы. [24]
КПД двигателя Стирлинга; 2-предел прочности материала; 3 - предельные КПД двигателя с принудительным зажиганием; 4 - потенциально достижимые КПД двигателя Стерлинга; 5 - двигатели внутреннего сгорания; 6 - паровая машина; 7 - двигатель Стирлинга. [26]
Преимущества двигателя Стирлинга весьма наглядны и в этом случае. [28]
Для двигателя Стирлинга эти зн-ачения известны лишь в том случае, когда система находится в стационарных условиях и температуры внутри нее равны температуре окружающей среды. К счастью, этих значений достаточно для того, чтобы начать процесс интегрирования. Затем выбираются произвольные начальные условия, и процесс решения продолжается до тех пор, пока результаты для некоторого цикла не совпадут с результатами для предыдущего цикла. [29]
Проектирование двигателя Стирлинга следует выполнять в несколько стадий, причем каждая последующая стадия основана на более строгом математическом подходе, так что порядок действий подобен показанному на рис. 3.1. В зависимости от целей и задач конкретного исследования отдельные стадии можно исключить. Если рассматривается осуществимость новой концепции или новой конструкции, необходимые расчеты можно провести с помощью простых приближенных соотношений, чтобы проверить работоспособность системы. В некоторых случаях на этой стадии предварительной проработки может потребоваться более подробная информация, чтобы иметь возможность провести сравнение с уже созданными энергосиловыми установками, не работающими по циклу Стирлинга. Таким образом, стадия предварительного расчета может быть единственным этапом, а может стать начальной ступенью длительного процесса проектирования. Что бы ни требовалось, весьма вероятно, что будет задана требуемая выходная мощность при определенной скорости вращения вала. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Использование: энергетика и транспорт. Сущность изобретения: в многоцилиндровом двигателе Стирлинга организован перепуск рабочего тела из горячей полости цилиндра, в котором завершается процесс расширения, в горячую полость цилиндра, в котором завершается процесс сжатия. Благодаря этому потери тепла в системе охлаждения существенно снижаются, а полезная работа цикла существенно возрастает. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к энергетическому и транcпортному машиностроению, в частности к двигателестроению.
Известен класс двигателей внутреннего сгорания, которые получили подавляющее распространение как в энергетике так и на транспорте. Недостатком такого типа двигателей являются низкие экологические показатели, в частности по уровню производимого шума и токсичности выхлопных газов. В другом классе двигателей, к которому относятся двигатели Стирлинга, применяется внешний подвод теплоты к рабочему телу, что создает предпосылки для существенного снижения шума и токсичности при работе на нефтяном топливе, а также для применения экологически чистых источников энергии, таких, как тепловые аккумуляторы или солнечная энергия. Широкому распространению такого типа двигателей препятствует то обстоятельство, что они, будучи более громоздкими из-за более развитой системы охлаждения, не обеспечивают заметного снижения расхода нефтяного топлива, которое сегодня является основным. Переориентация энергетического и транспортного машиностроения на новый тип двигателя в таких условиях не оправдывается экономически. Наиболее совершенным представителем этого класса двигателей является традиционный двигатель Стирлинга, выполненный по схеме простого или двойного действия. Из-за больших величин мертвого объема и малых степеней сжатия в этом двигателе газ внутри цилиндра имеет ограниченные возможности для расширения. Поэтому необходимый перепад давления по одну и другую сторону поршней, при котором только и возможно выполнение полезной работы, приходится создавать не столько за счет эффективного расширения газа в цилиндре, сколько за счет его интенсивного охлаждения в радиаторе. Результатом являются сравнительно высокие потери тепла в системе охлаждения: до 50% полной энергии топлива против 20% в дизеле. Эти потери частично компенсируются более низкими потерями с выхлопными газами (14% против 44 в дизеле), однако полезная работа в двигателе Стирлинга не превышает аналогичный показатель в дизеле (36% для обоих типов двигателей). Для повышения КПД двигателя Стирлинга прибегают к различным схемам перепуска рабочего тела. По одной схеме перепуск осуществляется в пределах одного и того же цилиндра: в обход охладителя при вытеснении рабочего тела из полости сжатия в полость расширения и в обход нагревателя при обратном движении рабочего тела. По другой схеме, принимаемой далее за прототип, перепуск рабочего тела осуществляется из цилиндра в специальную емкость и другой цилиндр двигателя. Недостатки указанных схем обусловлены использованием в них традиционных схем регенераторов, чаще всего сетчатых, имеющих высокое гидравлическое сопротивление: малая эффективность перепуска рабочего тела, невозможность использования в качестве последнего воздуха, малая надежность. Существенным недостатком двигателей Стирлинга является также весьма сложная и инерционная схема регулирования мощности. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности перепуска рабочего тела и двигателя в целом за счет отказа от использования традиционных схем регенераторов либо снижения нагрузки на них, а также упрощение схемы регулирования мощности двигателя. Двигатель-прототип содержит следующие общие с изобретением существенные признаки: по меньшей мере две цилиндрово-поршневые группы с противофазным размещением поршней, нагреватель, (регенератор) и охладитель, рабочие полости которых сообщены между собой и заполнены рабочим телом с образованием газового контура с циклически изменяемым по объему холодными и горячими полостями цилиндров, которые предназначены для реализации процессов сжатия и расширения рабочего тела, газовую магистраль и управляемый клапан для перепуска рабочего тела из одного цилиндра в другой при положении поршней, близком к завершению процессов расширения и сжатия соответственно. Для достижения указанной выше цели двигатель Стирлинга с перепуском рабочего тела дополнительно снабжен низкотемпературным холодильным устройством с внутренним или внешним охлаждением рабочего тела, включенным в газовый контур между охладителем и холодной полостью цилиндра, а газовая магистраль для перепуска рабочего тела подключена к горячим полостям цилиндров. Последнее обстоятельство позволяет осуществить перепуск горячего рабочего тела из цилиндра в цилиндр прямым путем, минуя регенераторы и тем самым избежать значительных гидравлических потерь при перепуске. На фиг. 1 представлена четырехцилиндровая схема двигателя Стирлинга двойного действия с перепуском рабочего тела; на фиг. 2 - диаграмма P-V (давление - объем), характеризующая идеализированный термодинамический цикл двигателя Стирлинга с перепуском тела; на фиг. 3 - пример блок-схемы силовой установки на базе предлагаемого двигателя Стирлинга. Двигатель согласно фиг. 1 содержит цилиндрово-поршневые группы с цилиндром и поршнем 2, нагреватель 3, регенератор 4 (в частном случае последний может отсутствовать), охладитель 5 и низкотемпературное холодильное (криогенное) устройство 6. Рабочие полости этих элементов сообщены между собой и заполнены рабочим телом (газом, паром) и образованием циклически изменяемых по объему холодной 7 и горячей 8 полостей цилиндра, в которых реализуются процессы сжатия и расширения. Холодная полость каждого цилиндра сообщена с горячей полостью соседнего в единый замкнутый газовый контур, образуя на участках между поршнями смежных цилиндров отдельные так называемые "эквивалентные двигатели". Горячие полости каждой пары цилиндров с противофазным размещением поршней (I и III, II и IV) сообщены между собой газовой магистралью 9 с управляемым клапаном 10, которые предназначены для осуществления перепуска рабочего тела. Перепуск осуществляется при положении поршней, близком к завершению процесса расширения в одном "эквивалентном двигателе" и процесса сжатия в другом. Необходимый гармонический закон возвратно-поступательного движения поршней и его преобразование во вращение выходного вала двигателя осуществляется при помощи шатунно-кривошипного механизма 11. Двигатель Стирлинга двойного действия с перепуском рабочего тела работает следующим образом. При включенных нагревателе 3, охладителе 5 и низкотемпературном холодильном устройстве 6 и вращении выходного вала двигателя в цилиндрах 1 последовательно, со сдвигом фаз на 90 градусов по углу поворота вала осуществляется перемещение рабочего тела из горячей полости 8 в холодную 7 и обратно. Когда большая часть газа "эквивалентного двигателя" находится в холодной полости, давление его минимально; при перемещении газа из холодной полости в горячую давление его повышается, достигая максимального при максимальном объеме горячей полости. Следовательно когда давление газа в одном "эквивалентном двигателе" повышается, в противоположном по фазе "эквивалентном двигателе" оно понижается, благодаря чему и при наличии шатунно-кривошипного или другого механизма преобразования создается крутящий момент на валу двигателя. В конце процесса расширения газа в "эквивалентном двигателе" горячая полость 8 цилиндра посредством управляемого клапана 10 сообщается с горячей полостью "эквивалентного двигателя", в котором к этому моменту завершается пpоцесс сжатия, и происходит перепуск большей части горячего газа из первого цилиндра во второй (на фиг. 1 этому моменту отвечает перепуск газа из цилиндра III в цилиндр I). В охладителе 5 происходит понижение температуры рабочего тела до величины 20-50оС за счет отвода тепла в окружающую среду, а в низкотемпературном холодильном устройстве 6 дальнейшее понижение температуры вплоть до криогенных величин. Аналогичным образом может быть реализована многоцилиндровая схема двигателя Стирлинга простого действия с перепуском рабочего тела. Эффект от перепуска рабочего тела становится очевидным и наглядным при анализе фиг. 2. Здесь фигура 1-2-3-4-1 представляет полезную работу традиционного цикла Стирлинга: подвод теплоты от нагревателя осуществляется по изохоре 2-3 и продолжается при расширении газа по изотерме 3-4; отвод теплоты в охладитель осуществляется по изохоре 4-1 и продолжается при сжатии газа по изотерме 1-2. Организация перепуска рабочего тела по схеме фиги. 1 с низкотемпературным холодильным устройством вносит следующие качественны коррективы в этот цикл. На участке 4-1 происходит падение давления газа в результате его динамического выпуска в другой цилиндр; На участке изохоры 1-5 происходит дальнейшее падение давления газа в результате отвода от него теплоты последовательного сначала в охладителе, затем в низкотемпературном холодильном устройстве; сжатие газа при одновременном отводе теплоты осуществляется по изотерме 5-6, проходящей существенно ниже изотермы 1-2; на участке 6-2 производится динамический впуск горячего газа из другого цилиндра; на участке изохоры 2-3 осуществляется подвод теплоты к газу в нагревателе; расширение газа осуществляется как и в исходном цикле Стирлинга по изотерме 3-4. Таким образом, перепуск рабочего тела, с одной стороны, приводит к увеличению полезной работы цикла на величину, характеризуемую фигурой 1-5-6-2-1; с другой стороны этот процесс сродни процессу регенерации тепла в традиционной схеме двигателя Стирлинга, что делает возможным полностью отказаться от использования регенераторов как таковых, либо резко снизить нагрузку на них. Если перепуск рабочего тела из одного цилиндра в другой производится раньше завершения в них процессов расширения и сжатия, то работа цикла будет определяться площадью заштрихованной фигуры на фиг. 3. Последнее обстоятельство может быть использовано для реализации весьма простой схемы регулирования мощности двигателя: путем изменения с помощью какого-либо известного механизма момента включения управляемого клапана 10 перепуска рабочего тела. Роль низкотемпературного холодильного устройства может выполнять либо аккумулятор холода, выполненный, например, в виде теплоизолированного бака с запасом жидкого воздуха или жидкого водородного топлива, либо обычная холодильная машина с компрессором, охладителем и детандером, либо комбинация этих устройств, в которой холодильная машина служит для подзарядки аккумулятора холода. На фиг. 3 приведен пример силовой установки на базе описанного двигателя, в которой в качестве рабочего тела используется водяной пар. Холодильное устройство здесь выполнено в виде детандера 12, периодически подключаемого к двигателю 13 при помощи клапана 14, бака с водой 15 и питательного насоса 16. Пар отбирается из холодной полости цилиндров двигателя и расширяется в детандере, производя дополнительную полезную работу и конденсируясь в баке. Одновременно питательный насос компенсирует отбор пара из двигателя. Процесс охлаждения рабочего тела, таким образом, сводится к эквивалентной по массе замене в холодной полости цилиндров относительно горячего пара на холодную воду (внутренне охлаждение). Перепуск рабочего тела в двигателе Стирлинга по описанной схеме в принципе позволяет получить более совершенную регенерацию тепла в цикле, при которой его термический КПД определяется соотношением Карно. Результатом этого является возможность реализации высоких значений термического КПД при малых величинах степени сжатия. Последнее обстоятельство, в свою очередь, дает возможность увеличить объемы теплообменников, сделав их достаточно эффективными даже при использовании в качестве рабочего тела самых доступных веществ - воздуха и воды. При этом сама собой решается и наиболее сложная инженерная проблема двигателей Стирлинга - компенсация утечек рабочего тела через уплотнения. (56) Авторское свидетельство СССР N 476369, кл. F 02 G 1/044, 1971.Формула изобретения
1. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере два цилиндрово-поршневые группы с противофазно размещенными поршнями, нагреватель с регенератором или без него и охладитель, рабочие полости которых сообщены между собой и заполнены рабочим телом с образованием газового контура с циклически изменяемыми по объему холодными и горячими полостями цилиндров, которые предназначены для реализации процессов сжатия и расширения рабочего тела, газовую магистраль и управляемый клапан для перепуска рабочего тела из одного цилиндра в другой при положении поршней, близком к завершению процессов расширения и сжатия соответственно, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен низкотемпературным холодильным устройством с внутренним или внешним охлаждением рабочего тела, подключенным к газовому контуру между охладителем и холодной полостью цилиндра, а газовая магистраль перепуска рабочего тела подключена к горячим полостям цилиндров. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен устройством регулирования момента включения управляемого клапана перепуска рабочего тела. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что низкотемпературное холодильное устройство выполнено на базе комбинации холодильной машины и аккумулятора холода. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используется водяной пар, а холодильное устройство выполнено в виде детандера, периодически подключаемого к холодной полости цилиндра при помощи клапана, бака с водой и питательного насоса. 5. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что в качестве акумулятора холода используется теплоизолированный бак с жидким воздухом или жидким водородным топливом.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
