Крейцкопфный двигатель внутреннего сгорания

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания крейцкопфного типа и направлена на снижение удельной металлоемкости, габаритов двигателя и повышения экономичности по топливу. Указанный технический результат достигается тем, что рабочий цилиндр с камерой сгорания и два коленчатых вала расположены в нижней части остова, при этом шатунные шейки коленчатых валов шарнирно связаны с нижними головками шатунов, верхние концы которых посредством шарниров соединены с коромыслом, связанным с крейцкопфом, который представляет собой пустотелый барабан, закрепленный на полом штоке, и поршень, закрепленный в нижней части штока, в головке которого имеются аккумулятор воздуха и сопло, направленное по оси цилиндра.

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно, к двигателям крейцкопфного типа.

Известен крейцкопфный двигатель внутреннего сгорания (Фомин Ю.Я. и др. Судовые двигатели внутреннего сгорания, Ленинград, «Судостроение» 1989 г. стр.31-72. Прототип). Он состоит из двух монтажных узлов: остова и кривошипно-шатунного механизма. При этом остов содержит фундаментную раму, картер, цилиндры с установленными в них цилиндровыми втулками и крышек цилиндров, причем детали остова соединены длинными анкерными связями. Кривошипно-шатунный механизм включает поршень, шток, крейцкопф, шатун и коленчатый вал. Кроме того в состав двигателя входят механизм газораспределения и следующие системы: топливная, воздухоснабжения, газоотвода, охлаждения, смазки и управления.

Недостатки прототипа: несовершенство отдельных конструктивных элементов остова двигателя и кривошипно-шатунного механизма, высокая удельная металлоемкость — от 30 до 48 кг/кВт.

Поставлена задача — улучшить условия работы двигателя и его эксплуатационные показатели.

Эта задача решена следующим образом.

Крейцкопфный двигатель внутреннего сгорания содержит остов, включающий фундаментную раму, картер, цилиндры с цилиндровыми втулками, кривошипно-шатунный механизм состоящий из поршня, штока, крейцкопфа, шатуна и коленчатого вала, а также механизм газораспределения. Кроме, того двигатель содержит системы — топливную, воздухоснабжения, газоотвода, охлаждения, смазки и управления. Рабочий цилиндр с камерой сгорания и два коленчатых вала расположены в нижней части остова, при этом шатунные шейки коленчатых валов шарнирно связаны с нижними головками шатунов, верхние концы которых посредством шарниров соединены с коромыслом связанным с крейцкопфом. Крейцкопф представляет собой пустотелый барабан, закрепленный на полом штоке и поршень, закрепленный в нижней части штока. В головке поршня имеются аккумулятор воздуха и сопло, направленные по оси цилиндра. Далее сущность изобретения поясняется чертежом, на котором в поперечном разрезе схематично изображена конструкция двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания содержит остов 1, на котором снизу закреплены два коленчатых вала 2 с возможностью вращения навстречу друг другу. По центру остова сверху имеется камера сгорания 3, а снизу выпускной клапан 4. Рабочий цилиндр 5 и рубашка охлаждения 6 крепятся к остову 1 болтами 7. Поршень 8 жестко соединен с полым штоком 9, на котором вверху закреплен крейцкопф 10, представляющий из себя цилиндрический короткий барабан. Шток 9 проходит сквозь крейцкопф 10 и заканчивается вверху двумя проушинами, через которые пальцем 11 соединен с коромыслом 12. На концах коромысла 12 имеются пальцы, с которыми подвижно соединены верхние головки двух шатунов 13, а нижние головки шатунов 13 подвижно соединены с шатунными шейками двух коленчатых валов 2. Крейцкопф 10 размещен в двух полуцилиндрических направляющих 14, вдоль направляющих 14 имеются две сквозные прорези 15, в которых перемещается коромысло 12. Направляющие 14 имеют водяные рубашки 16, через которые прогоняется вода для охлаждения крейцкопфа 10. Внутренняя полость рабочего цилиндра 5 и полость направляющих крейцкопфа 14 разделены диафрагмой 17, по центру которой установлен сальник штока 18. В головке поршня 8 имеется аккумулятор воздуха 19 в виде шаровой полости соединенной с камерой сгорания 3 соплом 20, ось которого направлена по центру камеры сгорания 3. Поршень 8 имеет сверху крышку 21, которая герметично закрывает внутренний объем поршня и внутреннюю полость штока 9.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Когда поршень 8 находится в верхней мертвой точке, в цилиндре 5 открыты продувочные окна, и в камере сгорания 3 открыт выпускной клапан 4, в цилиндре происходит прямоточная продувка. В начале хода поршня 8 вниз сначала перекрываются продувочные окна и в это же время закрывается выпускной клапан 4. При дальнейшем ходе поршня 8 вниз в рабочем цилиндре 5 воздух сжимается, температура сжатого воздуха повышается до температуры обеспечивающей воспламенение топлива, которое распыляется форсункой в камере сгорания 3 от насоса высокого давления в конце хода сжатия. При этом часть воздуха запасается в аккумуляторе воздуха 19 через сопло 20. Сгоревшее топливо повышает температуру и давление в камере сгорания 3. Поршень 8 переходит нижнюю мертвую точку и получает импульс для движения вверх — начинается рабочий ход. По мере удаления поршня 8 от камеры сгорания 3 давление в рабочем цилиндре 5 падает и наступает момент, когда давление в аккумуляторе воздуха 19 станет выше, чем давление в рабочем цилиндре 5. При этом начнется истечение через сопло 20 аккумулированного воздуха по центру рабочего цилиндра 5, струя воздуха дойдет до клапана 4 и создает кольцевой вихрь по стенкам цилиндра 5, обеспечивая этим вихрем хорошее перемешивание несгоревшего топлива с воздухом, процесс этот будет идти на протяжении всего рабочего хода. Усилие от поршня 8 передается на шток 9 затем через палец 11 коромыслу 12 на два шатуна 13, которые при рабочем ходе работают на растяжение, от шатунов 13 усилие передается на шатунные шейки двум коленчатым валам 2 и далее по коленчатым валам 2 на нагрузку двигателя. При рабочем ходе поршень 8 не испытывает нормальной силы, так как сочленен со штоком 9, а не с шатуном, как это делается, например, в тронковом двигателе. Крейцкопф 10 так же не испытывает нормальной силы, так как передает усилие через палец 11 и коромысло 12 на два шатуна 13. Нормальная сила от обоих шатунов направлена навстречу друг другу и замкнувшись на коромысле 12 не воздействуют на крейцкопф 10 и на его направляющие 14.

При подходе поршня 8 к верхней мертвой точке открываются продувочные окна в цилиндре 5 и в это же время в камере сгорания 3 открывается выпускной клапан 4 и в рабочем цилиндре 5 происходит прямоточная продувка: из рабочего цилиндра 5 удаляются отработанные газы и поступает свежий заряд воздуха для следующего цикла сжатия и рабочего хода. Форсированный двигатель с увеличенным диаметром поршня нуждается в охлаждении поршня 8, так как охлаждаемые стенки рабочего цилиндра 5 не могут обеспечить в достаточной мере охлаждение головки поршня.

По данному изобретению охлаждение поршня 8 осуществляется испарительным способом изнутри поршня 8. Для этого двигатель скомпонован так, что камера сгорания 3 расположена ниже поршня 8, а поршень 8 и шток 9 соединены не только через центральную часть поршня 8, но и юбка поршня 8, имеющая крышку 21, герметично закрывает внутреннюю полость поршня 8 и внутреннюю полость полого штока 9. В верхней части штока 9 установлен крейцкопф 10, выполненный в виде цилиндрического барабана, нижняя часть крейцкопфа 10 имеет конус, при этом внутренняя часть крейцкопфа 10 герметично соединена со штоком 9, в котором имеются отверстия для объединения полости крейцкопфа 10 и полости поршня 8 в одну герметичную систему. Внутри пустотелого штока 9 установлена трубка для разделения потока пара по центру штока 9, идущего вверх и потока конденсата между трубкой и стенкой штока 9, стекающего из крейцкопфа 10 вниз. Система охлаждения поршня 8 работает по принципу испарения незначительного количества воды в закрытом объеме поршня 8, то есть в головке поршня 8, которая является самой нижней частью системы охлаждения поршня 8. Образовавшийся пар поднимается по трубке 9 в крейцкопф 10 и отдает свою теплоту направляющим 14 и проточной воде в рубашке 16. Пар конденсируется, а конденсат стекает по штоку 9 в полость поршня 8, где конденсат снова отнимает у поршня 8 часть тепла в виде теплоты испарения и в виде пара передает теплоту крейцкопфу 10. Система охлаждения поршня работает автоматически без насоса, но требуется проточная вода для охлаждения направляющих 14 крейцкопфа 10. Технический результат полезной модели — уменьшена высота двигателя, так как шатуны не являются продолжением штока, отсутствуют массивные детали остова двигателя и анкерные связи за ненадобностью, а двухвальная система кривошипно-шатунного механизма избавляет двигатель от нормальной силы и поэтому крейцкопф и направляющие крейцкопфа могут быть предельно облегчены, а двигатель избавлен от поперечной вибрации. Наличие аккумулятора воздуха в поршне обеспечивает полноту сгорания топлива, что позволит уменьшить избыток воздуха в камере сгорания. Таким образом, улучшаются условия работы двигателя и его эксплуатационные показатели.

Крейцкопфный двигатель внутреннего сгорания, содержащий остов, включающий фундаментную раму, картер, цилиндры с цилиндровыми втулками и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из поршня, штока, крейцкопфа, шатуна и коленчатого вала, а также механизма газораспределения и систем — топливной, воздухоснабжения, газоотвода, охлаждения, смазки и управления, отличающийся тем, что рабочий цилиндр с камерой сгорания и два коленчатых вала расположены в нижней части остова, при этом шатунные шейки коленчатых валов связаны шарнирно с нижними головками шатунов, верхние концы которых посредством шарниров соединены с коромыслом, связанным с крейцкопфом, который представляет собой пустотелый барабан, закрепленный на полом штоке, и поршень, закрепленный в нижней части штока; в головке поршня имеются аккумулятор воздуха и сопло, направленные по оси цилиндра.

Основные механизмы и системы двигателей

Основные механизмы и системы двигателей

Механизмы двигателей

Поршневой двигатель имеет следующие механизмы, системы и базовые детали.

Кривошипно-шатунный механизм включает в себя поршневые комплекты, шатуны (в случае крупных судовых двигателей также крейцкопфный механизм), коленчатый вал и маховик. Поршень воспринимает силу давления газов, кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное коленчатого вала. На рис. 19 показаны схемы механизмов, применяемых в двигателях, на рис. 1, а — тронковый кривошипно-шатунный механизм, наиболее часто применяемый в двигателях простого действия с рядным, V-образным и более сложным расположением цилиндров.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с поршнем и кривошипом коленчатого вала.

На рис. 1, б показан крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм, в котором поршень с целью разгружения от боковых усилий соединяется с шатуном при помощи штока и крейцкопфа. В этом случае боковое усилие в механизме воспринимается крейцкопфом, шарнирно соединенным с шатуном.

Применение крейцкопфа в двигателях дает также возможность создать в цилиндре под поршнем вторую рабочую полость, через которую проходит лишь шток. В двигателе двойного действия цилиндр закрыт снизу дополнительной крышкой с сальником с целью уплотнения проходящего через нее штока.

На рис. 1, в приведен кривошипно-шатунный механизм с двумя шатунами, соединенными с одним кривошипом. В таком механизме два шатуна выполнены одинаковыми и соединены непосредственно с кривошипом или шарнирно один (называемый прицепным) с другим (соединенным с кривошипом и называемым главным).

Рис. 1. Схемы кривошипно-шатунных механизмов:
1 — поршень; 2 — шатун; 3 — кривошип коленчатого вала; 4 — крейцкопф; 5 — шток; 6 — траверса; 7 — коромысло

На рис. 1, г показаны кривошипно-ша-тунные механизмы с промежуточными звеньями двигателей, с противоположно движущимися поршнями при наличии одного коленчатого вала. Возможны и другие схемы преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное коленчатого вала (например, схема с вращающейся косой шайбой).

На рис. 2 показаны детали тронкового кривошипно-шатунного механизма V-образного шестицилиндрового тракторного двигателя, включающего шатуны, поршни, коленчатый вал, противовесы.

Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм тракторного дизеля:
1 — передний конец коленчатого вала; 2 и 7 — зубчатые колеса; 3 — коренные шейки; 4 — шатуны; 5 — поршни; 6 — щеки с противовесами; 8—шатунные шейки; 9 – вкладыши; 10 — масляная полость шатунной шейки с грязеуловителем; 11 — противовес; 12 — шкив

Механизм газораспределения имеет впускные и выпускные органы (в частности, клапаны) и детали, обеспечивающие их своевременное открытие и закрытие. В состав наиболее распространенного клапанного механизма входят также распределительный вал, толкатели, штанги, рычаги, пружины. Механизм газораспределения обеспечивает строго определенную последовательность и заданную продолжительность протекания процессов впуска и выпуска в рабочем цикле двигателя.

Помимо названных двух основных механизмов, в конструкции двигателя можно выделить механизм передач, используемый для связи между собой подвижных деталей и узлов двигателя. Обычно в состав этого механизма входят шестеренчатые, ременные, цепные и гидравлические передачи. В случае комбинированного двигателя указанный механизм используется также для связи его поршневой и лопаточной частей и, в частности, для передачи мощности силовой турбины на коленчатый (выходной) вал двигателя.

Перечисленные механизмы объединены базовыми корпусными деталями, составляющими остов двигателя и включающими картер (блок-картер), цилиндры (блок цилиндров), головку (крышку) цилиндров, фундаментную раму или, при ее отсутствии, подвески коренных подшипников коленчатого вала, а также поддон.

Системы двигателей

Основными системами современных поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания являются следующие.

Впускная и выпускная системы служат для подвода свежего заряда (воздуха или горючей смеси) в цилиндры двигателя и отвода из них выпускных газов. В двигателях с наддувом указанные системы соединяют поршневую часть двигателя с агрегатами наддува.

Топливная система дизелей включает агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие подготовку и подачу топлива в соответствующем количестве в определенный период рабочего цикла в цилиндры двигателя. В двигателях с принудительным зажиганием система, предназначенная для приготовления горючей смеси определенного состава и подачи ее в цилиндры в необходимом количестве, называется системой питания. При этом своевременное воспламенение рабочей смеси в цилиндре обеспечивается системой зажигания.

Смазочная система включает агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие подготовку и надежный подвод масла ко всем трущимся, а также охлаждаемым маслом деталям на всех режимах работы двигателя.

Система охлаждения объединяет агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие отвод теплоты от теплонапряженных деталей двигателя, нагревающихся от соприкосновения с горячими газами или вследствие трения, и поддержание их рационального температурного состояния на всех режимах работы двигателя.

Система пуска включает агрегаты и отдельные детали, создающие необходимую для начала работы двигателя частоту вращения коленчатого вала во всех предусмотренных эксплуатационных условиях.

Из других систем, применяющихся на современных двигателях, следует отметить систему регулирования и автоматизации, нейтрализации выпускных газов, а также технической диагностики.

Разница между крейцкопфом и магистральным поршневым двигателем

Разница между крейцкопфом и магистральным поршневым двигателем

Разница между крейцкопфом и магистральным поршневым двигателем заключается в следующем: —

Крейцкопфный двигатель

1.Крейцкопф имеет шатун и крейцкопф. Шток поршня

(Двигатель с поперечной головкой имеет шток поршня)

2.Двигатель с поперечной головкой имеет диафрагму, которая отделяет пространство цилиндра от картера.

3. Тип узла подшипника в верхней части: — В крейцкопфе верхняя часть шатуна соединена с крейцкопфом в сборе, который состоит из блока крейцкопфа, штифтов и тапочек. Этот узел крейцкопфа, в свою очередь, соединен с крейцкопфом. нижняя часть штока поршня.

4. В крейцкопфах другая система смазки цилиндра с другим маслом, чем в картере.

5. В крейцкопфах поперечная сила из-за колебаний конуса. Стержень с поперечной головкой и направляющей.

6. Крестовина в сборе является соединительной деталью между штоком поршня и шатуном. Поршень жестко закреплен на штоке поршня.

7. Способны развивать более высокий крутящий момент на самой низкой скорости.

8.Высота требуемого места большая

9.Поперечная тяга передается на конструкцию двигателя через траверсы.

10. Более высокая стоимость изготовления двигателя

11.Большая высота при той же мощности и скорости

12.Можно использовать топливо низкого качества, поскольку это займет больше времени

Двигатель магистрального типа

Поршень магистрального типа (не путать со штоком поршня, т.е. двигатель магистрального типа не имеет штока поршня)

2. Без диафрагмы

3. В магистральном типе верхняя часть шатуна соединена непосредственно с поршнем через узел поршневого подшипника.

4. В магистральном двигателе одно и то же смазочное масло используется как в цилиндре, так и в картере.

5. В магистральном типе поперечная тяга принимается юбкой поршня.

6. Без траверсы в сборе. Для соединения шатуна с поршнем требуется поршневой или поршневой палец.

7. Этот двигатель развивает большую мощность на средней или высокой скорости.

8. Пространство требует меньше места над головой с магистральным поршнем.

9. Юбка тронкового поршня получает боковой упор, создаваемый движением кривошипа и шатуна.

10. Более низкая стоимость производства двигателя

11. Меньшая высота при той же мощности и скорости

12. Топливо низкого качества может использоваться эффективно в соответствии с нашими требованиями.

Следуйте за нами в Твиттере

Люди также спрашивают

Что такое двигатель багажника?

Тип двигателя внутреннего сгорания, в котором шатун напрямую соединен с поршнем с помощью поршневого пальца (также называемого поршневым пальцем).

Преимущество двигателя крейцкопфного типа ?

Преимущества: —

1. Двигатель крейцкопфного типа способен развивать более высокую мощность при более низкой скорости вращения двигателя, чем двигатели тронкового типа. Это связано с тем, что пространство, доступное для подшипника крейцкопфа, больше, чем пространство внутри поршня для узла поршневого подшипника.
2. Загрязнение картерного масла продуктами сгорания меньше, чем у тронкового двигателя.
3. Общие затраты на смазочные материалы крейцкопфного двигателя меньше, чем у тронкового двигателя той же мощности.

Что такое двигатель с крейцкопфом?

Почему поршни имеют юбку?

Skrt выполняет две функции

1.Юбка поршня состоит из мест для поршневого пальца, который передает усилие на поршень. стержень

2. Юбка также помогает передавать боковую тягу, создаваемую шатуном.

Как называется часть под бобышкой поршня?

Ответ:- Юбка
кольцевого ремня: это верхняя средняя часть поршня , когда поршень кольца расположены.

штифт

бобышка : это нижняя средняя часть поршня , которая содержит поршень штифта.

Какие существуют 3 типа поршневых колец?

Почему затруднена смазка крейцкопфа?

Какой самый большой дизельный двигатель в мире?

Что такое дизельный двигатель с крейцкопфом?

Что такое подшипник крейцкопфа?
Скользящий элемент поршневого двигателя для обеспечения прямолинейного движения соединения между поршневым штоком и шатуном.

Можно ли использовать поршень со сломанной юбкой?

Нет, никуда не годится, никогда, не стоит даже думать об этом, НИ В ОДНОМ ДВИГАТЕЛЕ. Это просто требует большего ущерба или разрушения.

Можно ли повторно использовать старые поршни?

Траверса

WÄRTSILÄ
Энциклопедия
морских и энергетических технологий

энергия

Крейцкопф — это механизм, используемый в составе кривошипно-шатунных механизмов длинных поршневых двигателей и поршневых компрессоров для устранения бокового давления на поршень. 9wCompl}}

{{longDate}}

{{#оставшееся время}}

Забронируйте место сейчас

{{/оставшееся время}}
{{/wCompl}}
{{/isВебинар}}

{{#isПодкаст}}

{{/isПодкаст}}

{{#Статья}}
{{длинная дата}}
{{/isArticle}}
{{#isПодкаст}}
{{длинная дата}}
{{/isПодкаст}}
{{#вебинар}}
{{#wCompl}}
{{длинная дата}}
{{/wCompl}}
{{/isВебинар}}
{{этикетка}}

{{#Статья}}

{{readingTime}} МИН ЧТЕНИЕ

{{/isArticle}}
{{#isПодкаст}}

{{durationOfThePodcast}} МИН.