Устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности двигателя внутреннего сгорания

Номер полезной модели: 1809

Опубликовано: 15.11.2016

Автор: Васильев Александр Юрьевич

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Полезная модель относится к энергомашиностроению, а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для привода линейных генераторов переменного тока.
Задачей полезной модели является снижение расхода топлива и вредных выбросов, уменьшение размеров устройства и повышение эффективности работы силовых установок, в состав которых входят свободнопоршневые двигатели, возможность сохранения частоты переменного электрического тока при изменении выходной мощности линейных электрогенераторов в процессе работы и снижение материалоемкости двигателя.
Устройство представляет собой газовакуумную пружину с гидравлическим компенсатором амплитуды частотных колебаний штока и стабилизаторами линейного положения штока.
Устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности линейного двигателя внутреннего сгорания, содержит корпус, поршневой блок, последовательно установленные цилиндры с полостями, внутри которых расположены поршни, связанные между собой общим штоком, на котором размещены уплотнения.
Предлагаемое устройство дает возможность динамически регулировать объем сгорания и мощность линейного двигателя внутреннего сгорания в процессе работы без изменения геометрических разменов цилиндра и поршня двигателя путем управления его работой блоком управления двигателем. В результате чего появляется возможность регулировать выходную мощность линейного электрогенератора, приводимого в движение линейным двигателем, в соответствии с потребляемой мощностью.

Текст

Смотреть все

(51) 02 15/04 (2006.01) 02 75/04 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Устройство представляет собой газовакуумную пружину с гидравлическим компенсатором амплитуды частотных колебаний штока и стабилизаторами линейного положения штока. Устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности линейного двигателя внутреннего сгорания, содержит корпус,поршневой блок, последовательно установленные цилиндры с полостями,внутри которых расположены поршни, связанные между собой общим штоком, на котором размещены уплотнения. Предлагаемое устройство дает возможность динамически регулировать объем камеры сгорания и мощность линейного двигателя внутреннего сгорания в процессе работы без изменения геометрических размеров цилиндра и поршня двигателя путем управления его работой блоком управления двигателем. В результате чего появляется возможность регулировать выходную мощность линейного электрогенератора,приводимого в движение линейным двигателем, в соответствии с потребляемой мощностью.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕМА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Полезная модель относится к энергомашиностроению,а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для привода линейных генераторов переменного тока. Задачей полезной модели является снижение расхода топлива и вредных выбросов, уменьшение размеров устройства и повышение эффективности работы силовых установок, в состав которых входят свободнопоршневые двигатели,возможность сохранения частоты переменного электрического тока при изменении выходной мощности линейных электрогенераторов в процессе работы и снижение материалоемкости двигателя. Полезная модель относится к энергомашиностроению,а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для привода линейных генераторов переменного тока. Известно устройство для регулирования объема камеры сгорания и мощности линейного двигателя внутреннего сгорания (Патент 2206770, МПК 7 02 15/04,02 75/04,опубликовано 20.06.2003 г.), содержащее цилиндр, поршень,крышку цилиндра, в которой размещены, по меньшей мере, один впускной и выпускной клапаны, установленный в отверстии подклапанного стакана крышки цилиндра,подвижный подклапанный стакан, распределительный вал с кулачковым механизмом для привода впускного и выпускного клапанов и приводной механизм подклапанного стакана, причем подклапанный стакан со стороны поршня снабжен седлом выпускного клапана. Устройство снабжено приводным механизмом для очистки камеры сгорания, включающимся в работу в режиме очистки цилиндра от отработавших газов,подклапанный стакан со стороны поршня снабжен седлом для впускного клапана, с противоположной от поршня стороны подклапанный стакан снабжен изолирующей втулкой, размещенной коаксиально седлу впускного клапана, сообщенной с впускным трактом двигателя и разделяющей впускной и выпускной тракты двигателя, в крышке цилиндра,во впускном тракте выполнено углубление для перемещения втулки, на наружных сторонах подклапанного стакана и втулки установлены уплотняющие элементы, с противоположной от поршня стороны подклапанный стакан снабжен, по меньшей мере, одним направляющим стержнем,камера сгорания образована днищем поршня,днищами подклапанного стакана, впускным и выпускным клапанами и стенками отверстия подклапанного стакана. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД) ввиду плохой очистки паразитного (мертвого) объема камеры сгорания, невозможности регулирования объемов цилиндра и камеры сгорания и степени сжатия в зависимости от режима работы двигателя и недостаточно надежная работа устройства. Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности двигателя внутреннего сгорания (Патент 2095594, МПК 6 02 71/04. опубликовано 10.11.1997 г.), содержащее поршневой блок,включающий три последовательно установленных цилиндра с рабочими камерами, внутри которых размещены поршни, связанные общим штоком,турбину и каналы с конфузорными участками,соединяющие турбину с гидравлической камерой поршневого блока и задающие направление движения потока жидкости, гидравлическая камера размещена в средней части блока цилиндров, а поршень ее снабжен конфузорными отверстиями,2 сужающимися в одном направлении с конфузорными участками каналов. Кроме того,двухходовой двигатель может быть снабжен уплотнением штока поршней, выполненным в виде кольца, размещенного на штоке, при этом длина хода штока с кольцом меньше длины уплотняемой поверхности блока цилиндров. Недостатком указанного устройства является неполное использование объема полостей камер внутреннего сгорания, так как сгорание горючей смеси происходит под поршнем в зоне расположения штока, который уменьшает объем полости на величину объема штока в определенный период времени, что отрицательно влияет на мощность и снижает КПД двигателя внутреннего сгорания. Задачей полезной модели является снижение расхода топлива и вредных выбросов, уменьшение размеров устройства и повышение эффективности работы силовых установок, в состав которых входят свободнопоршневые двигатели,возможность сохранения частоты переменного электрического тока при изменении выходной мощности линейных электрогенераторов в процессе работы и снижение материалоемкости двигателя. Устройство представляет собой газовакуумную пружину с гидравлическим компенсатором амплитуды частотных колебаний штока и стабилизаторами линейного положения штока. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности линейного двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус,поршневой блок,последовательно установленные цилиндры с полостями, внутри которых расположены поршни, связанные между собой общим штоком, на котором размещены уплотнения, корпус выполнен с одинарной стенкой из немагнитных материалов, при этом все детали устройства выполнены из немагнитных материалов,что газовый цилиндр, состоящий из газовой полости, дополнительной газовой полости, газового поршня и пневматических уплотнений,представляет собой газовую пружину, при этом вакуумный цилиндр, состоящий из газовакуумной полости, газового поршня и пневматических уплотнений, заполнен газом под давлением,близким к атмосферному, и представляет собой вакуумную пружину, при этом гидравлический цилиндр, состоящий из гидравлических полостей,гидравлического поршня,гидравлических уплотнений и клапанов прямого и обратного перетока, заполнен гидравлической жидкостью, не подверженной вспениванию и представляет собой систему гашения амплитуды частотных колебаний штока, систему стабилизации линейного положения штока, зависящую от объема горючей смеси,подаваемой в цилиндр двигателя и систему замедления перемещения штока, предотвращающую удары газового поршня в газовакуумной полости,при этом гидравлический цилиндр, состоящий из гидравлических полостей совместно с центральным гидравлическим поршнем,гидравлических уплотнений и перепускного отверстия, заполнен раствором, твердеющем при нагревании и переходящем в жидкое состояние при остывании и представляет собой систему стабилизации линейного положения штока, не зависящую от объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя, при этом в корпусе установлены буксы,через которые проходит шток и на который установлена теплоизолирующая вставка из материала с низкой теплопроводностью, что корпус устройства может быть выполнен с двойной стенкой, что корпус и все детали устройства могут быть изготовлены из неметаллических материалов. На фиг.1 показан вертикальный разрез заявляемой полезной модели. Устройство состоит из корпуса 1, который имеет произвольную форму наружного сечения и внутреннюю форму цилиндра. В корпусе 1 установлены крышка 2, букса 3 промежуточные буксы 4 и 5. Внутри корпуса установлен шток 6,который проходит через буксу 3 и промежуточные буксы 4 и 5. В штоке 6 установлена теплоизолирующая вставка 7, выполненная из материала с низкой теплопроводностью. На шток 6 установлены газовый поршень 28, гидравлический поршень 26 и центральный гидравлический поршень 27, который перемещается внутри корпуса 1 вдоль его оси. К штоку 6 крепится поршень 8 двигателя линейного (показан условно), который совершает в процессе работы возвратно-поступательные движения в цилиндре двигателя (показан условно). В корпусе 1 выполнены гнезда для установки в них крышки 2,буксы 3 и промежуточных букс 4 и 5. Внутренняя поверхность корпуса 1 представляет собой четыре изолированных друг от друга цилиндра одного газового цилиндра, состоящего из газовой полости 43 и дополнительной газовой полости 44, газового поршня 28, пневматических уплотнений 22 и 23 вакуумного цилиндра, состоящего из вакуумной полости 42, газового поршня 28, пневматических уплотнений 22 и 23 двух гидравлических цилиндров, состоящих из гидравлических полостей 38 и 39,гидравлического поршня 26,гидравлических уплотнений 12 и 13, клапанов прямого и обратного перетока (дроссель-клапанов) 36 и 37 На внешних диметрах крышки 2, буксы 3,промежуточных букс 4 и 5, поршней 26-28 выполнены кольцевые канавки, в которые установлены гидравлические и пневматические уплотнения 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 24. На внутренних диаметрах буксы 3 промежуточных букс 4 и 5 поршней 26-28 выполнены кольцевые канавки, в которые установлены гидравлические и пневматические уплотнения 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22. На внешнем диаметре крышки 2 установлено газовое уплотнение 24. На внешнем диаметре буксы 3 установлено гидравлическое уплотнение 11. На внутреннем диаметре ьуксы 3 установлено гидравлическое уплотнение 10. На внешнем диаметре гидравлического поршня 26 установлено гидравлическое уплотнение 13. На внутреннем диаметре гидравлического поршня 26 установлено гидравлическое уплотнение 12. На внешнем диаметре центрального гидравлического поршня 27 установлено гидравлическое уплотнение 17. На внутреннем диаметре центрального гидравлического поршня 27 установлено гидравлическое уплотнение 16. На внешнем диаметре промежуточной буксы 5 установлены газовое уплотнение 19 и гидравлическое уплотнение 21. На внутреннем диаметре промежуточной буксы 5 установлены газовое уплотнение 18 и гидравлическое уплотнение 20. На внешнем диаметре пневматического поршня 28 установлено пневматическое уплотнение 23. На внутреннем диаметре пневматического поршня 28 установлено пневматическое уплотнение 22. На внешнем диаметре промежуточной буксы 4 установлено гидравлическое уплотнение 15. На внутреннем диаметре промежуточной буксы 4 установлено гидравлическое уплотнение 14. Газовый цилиндр является газовой пружиной, а вакуумный цилиндр является вакуумной пружиной, так как они являются замкнутыми пневматическими системами,которые всегда обладают пружинными свойствами,и изначально удерживают шток 6 в исходном выдвинутом положении, и в то же время дают ему возможность перемещаться под нагрузкой, работая как металлическая пружина. В крышке 2 выполнены сквозные гнезда,в которые установлены автономный датчик давления и температуры 29 и пневматический клапан 30 (показаны условно). В промежуточной буксе 5 между двумя внешними и двумя внутренними канавками, в которые установлены уплотнения 18-21, выполнены еще две кольцевые канавки 31 и 32, которые сообщаются между собой посредством отверстия 33,выполненного в стенке буксы 5. Внешняя канавка 31 сообщается с атмосферой через отверстие 34 в стенке корпуса 1. Эти отверстия являются дренажными и предотвращают перетекание газа и жидкости из одной полости в другую в конце срока службы устройства. На одном из торцов промежуточной буксы 5 выполнен упор (на фиг. не обозначен), в которую установлен демпфирующий элемент 25. В гидравлическом поршне 26 выполнены два сквозных отверстия, в которые установлены два клапана (дроссель-клапана) с малой пропускной способностью - клапан прямого перетока 36 и клапан обратного перетока 37(показаны условно). Причем, клапан обратного перетока 37 имеет пропускную способность меньшую, чем клапан прямого перетока 36. Клапана 36 и 37 могут быть объединены в один корпус, в этом случае в гидравлическом поршне 26 для их установки может быть выполнено только одно сквозное отверстие. В центральном гидралическом поршне 27 выполнено перепускное отверстие 35. В собранном виде корпус 1, крышка 2, букса 3,промежуточные буксы 4 и 5, поршни 26-28 образуют своими поверхностями газовую полость 43, газовакуумную полость 42, гидравлические полости 38-41. Гидравлические полости 38 и 39 заполняются гидравлической жидкостью, которая не подвержена вспениванию. Газовакуумная полость 3 42 заполняется газом под давлением, близким к атмосферному. Гидравлические полости 40 и 41 заполняются под давлением,близким к атмосферному, раствором затвердевающем при нагревании и переходящем в жидкое состояние при охлаждении. Газовая полость 43 заполняется газом под большим давлением. Причем давление газа должно быть подобрано таким образом, чтобы оно обеспечивало усилие на газовом поршне 28 несколько большее, чем то, которое может развивать поршень двигателя 8 при его запуске и в процессе работы на малых нагрузках. Давление газа в полости 43 необходимо подбирать для каждого типа линейного двигателя и для каждого типа и размера поршня двигателя отдельно. В полости 43 дополнительно может быть установлена металлическая пружина (на фиг. не показана), в этом случае давление газа в ней может снижено. В корпусе 1, крышке 2, буксе 3, промежуточных буксах 4 и 5 могут быть выполнены дополнительные отверстия, в которые могут быть установлены дополнительно штуцера и (или) клапана для удобства заполнения полостей рабочим телом (газом, жидкостью). Корпус устройства может являться основой для установки на него наборов постоянных магнитов с магнитопроводами (для линейных двигателей с линейными генераторами на постоянных магнитах), либо являться сердечником(для линейных двигателей с линейными генераторами на электормагнитах). Крышка 2 может являться общей при соединении двух устройств в одно единое устройство с противоположно направленными штоками 6. Гидравлический поршень 26 является компенсатором частотных колебаний и их амплитуды, стабилизатором линейного положения штока 6. Центральный гидравлический поршень 27 также является стабилизатором линейного положения штока 6. Газовый поршень 28 разделяет газовый цилиндр на две части. Одна часть цилиндра (полость 43) работает на сжатие и является газовой пружиной,другая часть цилиндра (полость 42) работает на расширение и является вакуумной пружиной. Корпус 1 выполнен с двойной стенкой. Внутренние поверхности этих стенок образуют собой дополнительную газовую полость 44, которая образует единый газовый объем с газовой полостью 43. Сквозь обе стенки корпуса 1 герметично установлена втулка 45 с отверстием 34. Дополнительная газовая полость 44 дает возможность уменьшить длину газовой полости 43 вдоль оси устройства. Корпус 1 может быть изготовлен с одинарной стенкой, в этом случае поперечный размер уменьшается, но увеличивается линейный размер вдоль оси за счет удлинения газовой полости 43. На поверхности устройства,работающие на трение и подвергающиеся интенсивному износу, могут быть нанесены износостойкие составы с малым коэффициентом трения. С целью обеспечения уменьшения массы устройства шток 6, гидравлические поршни 26,центральный гидравлический поршень 27 и газовый поршень 28, крышка 2, букса 3, промежуточные 4 буксы 4 и 5, стенки корпуса 1 устройства, могут быть пустотелыми либо иметь ячеистую структуру. Все детали устройства или часть из них, могут быть выполнены из немагнитного металла либо из неметаллических материалов. Устройство работает следующим образом. Газовый цилиндр, заполненный газом и состоящий из газовой полости 43, дополнительной газовой полости 44, газового поршня 28,пневматических уплотнений 22 и 23, представляет собой газовую пружину, причем давление подбирается расчетно-опытным путем для каждого вида и объема двигателя отдельно. Вакуумный цилиндр, состоящий из полости 42,газового поршня 28, пневматических уплотнений 22 и 23, заполнен газом под давлением, близким к атмосферному, и представляет собой вакуумную пружину. Кроме того, давление в газовой полости 43 подобрано таким образом, что силы,действующие на газовый поршень 28 несколько больше сил, действующих на поршень 8 двигателя в момент запуска и во время малых нагрузок на двигатель. Вакуумная пружина работает совместно с газовой пружиной и изначально удерживает шток 6 в исходном выдвинутом положении. Гидравлический цилиндр,состоящий из гидравлических полостей 38 и 39, гидравлического поршня 26, уплотнений 12 и 13, клапанов прямого и обратного перетока 36 и 37,заполнен гидравлической жидкостью, не подверженной вспениванию, и представляет собой систему гашения амплитуды частотных колебаний штока 6,систему стабилизации линейного положения штока 6, зависящую от объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр 9 двигателя и систему замедления перемещения штока 6, предотвращающую удары газового поршня 28 в газовой полости 43. Гидравлические полости 40 и 41 заполнены раствором, твердеющем при нагревании и переходящем в жидкое состояние при последующем остывании и совместно с центральным гидравлическим поршнем 27, уплотнениями 16 и 17,перепускным отверстием 35 представляет собой систему стабилизации линейного положения штока 6, не зависящую от объема горючей смеси,подаваемой в цилиндр 9 двигателя. При запуске и при работе двигателя на малых режимах поршень 8 двигателя оказывает периодическое усилие на шток 6, который в результате действующих на него сил стремится переместиться внутрь устройства, но так как развиваемого поршнем 8 двигателя усилия не хватает, шток 6 остается в исходном положении и объем камеры сгорания цилиндра 9 двигателя сохраняется минимальным. Гидравлический поршень 26 на этих режимах работы не работает и является пассивным элементом устройства. При увеличении нагрузки на двигатель,соответственно возрастает объем горючей смеси, подаваемой в цилиндр 9 и усилие,развиваемое поршнем 8 двигателя, и передаваемое на шток 7 при каждом такте расширения в цилиндре 9 двигателя. Газовый поршень 28 начинает преодолевать сопротивление сжатого газа в полости 43(газовой пружины) и сопротивление разряженного газа в полости 42 (вакуумной пружины), вследствие чего шток 6 начинает передвигаться внутрь устройства, увлекая за собой поршень 8 двигателя. В результате чего увеличивается объем камеры сгорания цилиндра 9 двигателя без увеличения его геометрических размеров. Причем, изменение объема камеры сгорания цилиндра 9 двигателя не зависит от изменения рабочего хода поршня 8. При движении штока 6 вступает в работу гидравлический поршень 26 с установленными в нем прямым 36 и обратным 37 клапанами перетока с разной пропускной способностью. При движении штока 6 внутрь устройства клапан прямого перетока 36 перепускает через себя малый объем гидравлической жидкости при каждом такте расширения в цилиндре 9 двигателя, а клапан обратного перетока 37 перепускает через себя еще меньший объем гидравлической жидкости при каждом такте сжатия в цилиндре 9 двигателя до достижения сил равновесия, действующих на поршень 8 двигателя и на газовый поршень 28 устройства. При этом гидравлический поршень 26 может передвигаться только с относительно малой скоростью, замедляя движение газового поршня 28 и штока 6, что предотвращает слишком быстрое его перемещение,исключая удары поршня 28 в полости 42 и 43 и делает процесс более плавным. Для того, чтобы шток 6 мог перемешаться внутрь устройства и останавливаться в нужном положении, клапан обратного перетока 37 должен перепускать через себя объем гидравлической жидкости меньший, чем клапан прямого перетока 36. Гидравлический поршень 26 со штоком 6 за равные промежутки времени,соответствующие одному такту расширения и одному такту сжатия в цилиндре 9 двигателя,совершают противоположнонаправленные перемещения на расстояния, которые различны по величине. Причем величина перемещения штока 6 при движении внутрь корпуса 1, превосходит величину перемещения штока 6 при движении из корпуса 1. При каждом такте расширения и сжатия в цилиндре 9 двигателя происходит по одному такому перемещению штока 6 на малые расстояния, величины которых зависят от пропускной способности клапанов прямого и обратного перетока 36 и 37. В результате чего,гидравлический поршень 26 постепенно перекачивает гидравлическую жидкость из гидравлической полости 39 в гидравлическую полость 38, и дает возможность штоку перемещаться внутрь устройства. При установившемся объеме горючей смеси, подаваемой в цилиндр 9 двигателя, шток 6 прекратит перемещаться, и будет стремиться колебаться с частотой и амплитудой поршня 8 двигателя,сохраняя свое установившееся положение. Амплитуда этих колебаний будет сведена к минимуму за счет малых перетоков клапанов прямого и обратного перетока 36 и 37, а также за счет того, что давление в гидравлической полости 38 будет выше, чем в гидравлической полости 39 из-за разности перетоков. Подобрав расчетноопытным путем пропускную способность и разность перетоков клапанов 36, 37, и вязкость и плотность гидравлической жидкости, возможно добиться амплитуды колебаний штока 6 в установившемся режиме настолько малой, что ею можно пренебречь. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс, усилие развиваемое поршнем 8 двигателя снижается и газовый поршень 28 под давлением газа в газовой полости 43 и разряжения в вакуумной полости 42 начинает выталкивать шток 6 наружу устройства, при этом гидравлический поршень 26 при каждом такте расширения в цилиндре 9 двигателя сохраняет неподвижность штока 6, а при каждом такте сжатия в цилиндре 9 двигателя дает возможность штоку 6 перемещаться из устройства, так как через клапаны прямого перетока 36 гидравлического поршня 26 перестает перетекать гидравлическая жидкость и гидравлический поршень 26 начинает перекачивать гидравлическую жидкость из гидравлической полости 38 в гидравлическую полость 39. Шток 6 толкает поршень 8 двигателя в сторону дна цилиндра 9 двигателя, линейное расстояние между ними сокращается, объем камеры сгорания цилиндра 9 двигателя уменьшается. Поршень 8 двигателя в процессе работы постоянно совершает возвратно-поступательные движения с большой частотой, из-за чего шток 6 устройства стремиться колебаться с той же частотой и амплитудой. Гидравлический поршень 26 гасит амплитуду колебаний за счет того, что жидкость имеет плотность и вязкость значительно превышающие газовые показатели. Частота этих колебаний гасится за счет разности перетоков клапанов 36 и 37. Разность плотностей газовой и гидравлической сред,находящихся в устройстве, также предотвращает вхождение в резонанс штока 6. Для того, чтобы устройство не перегревалось в процессе работы из-за разогрева газа в газовой полости 43 вследствие его работы на сжатие, предусмотрена охлаждающая система, которая состоит из газового поршня 28 и вакуумной полости 42 (она же является вакуумной пружиной). Объем газа в вакуумной полости 42 постоянно работает на расширение, вследствие чего температура в ней понижается и компенсирует нагрев газа в газовой полости 43. При необходимости, можно жестко зафиксировать шток 6 в любом необходимом положении, не зависимо от объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя 9. По команде блока управления двигателем в зону работы устройства подается горячий воздух (перенаправленное охлаждение двигателя), жидкий раствор в гидравлических полостях 40 и 41 переходит в твердое состояние и жестко фиксирует центральный гидравлический поршень 27 и шток 6 в одном положении. При отводе тепла отвердевший раствор вновь переходит в жидкое состояние и поршень 6 получает возможность перемещения вдоль своей оси. Эта система дает возможность зафиксировать установившийся объем камеры сгорания цилиндра 9 5 двигателя независимо от уменьшения или увеличения объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр 9 двигателя, что дает возможность работы двигателя на обедненных смесях на всех режимах. Демпфирующий элемент 25 предотвращает удары поршней 28, 27, 26 по буксам 5, 4, 3. Для контроля и возможности управления процессом в крышке 2 установлен автономный датчик давления и температуры 29, подающий радиосигнал на блок управления двигателя, на штоке 6 и (или) цилиндре 9 двигателя могут быть установлены датчик положения и датчик давления (на фиг. не показаны). Устройство также является демпфирующим элементом, так как воспринимает на себя и распределяет по своему объему высокие ударные нагрузки, действующие на него и на систему магнитов и на магнитопровод вследствие горения горючей смеси в цилиндрах двигателя, что позволяет сгладить пиковые нагрузки на поршень 8 двигателя, вследствие чего двигатель будет работать более ровно и плавно. Устройство позволяет динамически изменять объем камеры сгорания цилиндра 9 двигателя путем управления процессом смесеобразования, подачи, горения и воспламенения горючей смеси, температурным режимом процесса горения и температурным режимом самого устройства, используя сигналы, получаемые от датчика движения поршня 8 двигателя, датчика давления и температуры в цилиндре 9 двигателя,датчика движения штока относительно корпуса 1 устройства,датчика нагрузки генератора,автономного датчика давления и температуры 29 устройства. Устройство позволяет изменять объемы камеры сгорания как с сохранением, так и с увеличением, так и с уменьшением рабочего хода поршня 8 двигателя. Предлагаемое устройство дает возможность динамически регулировать объем камеры сгорания и мощность линейного двигателя внутреннего сгорания в процессе работы без изменения геометрических размеров цилиндра и поршня двигателя путем управления его работой блоком управления двигателем. В результате чего появляется возможность регулировать выходную мощность линейного электрогенератора,приводимого в движение линейным двигателем, в соответствии с потребляемой мощностью. В составе гибридных силовых установок,состоящих из линейного двигателя и линейного электрогенератора, электромотора и накопителей электрической энергии предлагаемое устройство дает возможность значительно снизить объем накопителей, так как выходная мощность линейного электрогенератора может повышаться или понижаться во времени с сохранением частоты производимого электрического тока. Предлагаемое устройство может обеспечить значительную экономию топлива, так как дает возможность при увеличении рабочего хода поршня увеличить объем камеры сгорания свободнопоршневого линейного двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь делает возможным работу линейного двигателя на 6 обедненных смесях на всех режимах работы, в том числе при максимальной развиваемой мощности. Преимущества заявляемой полезной модели по сравнению с известными аналогами следующие 1. Простота управления работой устройства 2. Простота изготовления 3. Устройство имеет систему гашения частоты амплитуды колебаний и уменьшения амплитуды колебаний, получаемых от поршня двигателя 4. Имеет систему стабилизации штока в любом необходимом положении вдоль оси устройства 5. Жесткая фиксация штока вдоль оси путем нагрева устройства, независимо от объема горючей смеси,подаваемой в цилиндр двигателя 6. Имеет дополнительную вакуумную пружину 7. На поверхности устройства, работающие на трение(скольжение) и подвергающиеся интенсивному износу могут быть нанесены износостойкие составы с низким коэффициентом трения 8. Детали устройства могут быть выполнены полыми или ячеистыми,для облегчения конструкции устройства. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности линейного двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус,поршневой блок,последовательно установленные цилиндры с полостями, внутри которых расположены поршни, связанные между собой общим штоком, на котором размещены уплотнения, отличающееся тем, что корпус выполнен с одинарной стенкой из немагнитных материалов, при этом все детали устройства выполнены из немагнитных материалов, что газовый цилиндр, состоящий из газовой полости,дополнительной газовой полости, газового поршня и пневматических уплотнений, представляет собой газовую пружину, при этом вакуумный цилиндр,состоящий из газовакуумной полости, газового поршня и пневматических уплотнений, заполнен газом под давлением, близким к атмосферному, и представляет собой вакуумную пружину, при этом гидравлический цилиндр,состоящий из гидравлических полостей, гидравлического поршня,гидравлических уплотнений и клапанов прямого и обратного перетока, заполнен гидравлической жидкостью, не подверженной вспениванию и представляет собой систему гашения амплитуды частотных колебаний штока, систему стабилизации линейного положения штока, зависящую от объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя и систему замедления перемещения штока,предотвращающую удары газового поршня в газовакуумной полости, при этом гидравлические полости заполнены раствором, твердеющем при нагревании и переходящем в жидкое состояние при остывании и совместно с центральным гидравлическим поршнем,гидравлическими уплотнениями,перепускным отверстием представляет собой систему стабилизации линейного положения штока, не зависящую от объема горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя, при этом в корпусе установлены буксы,через которые проходит шток и на который установлена теплоизолирующая вставка из материала с низкой теплопроводностью. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен с двойной стенкой. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус и все детали устройства изготовлены из неметаллических материалов.

МПК / Метки

МПК: F02D 15/04, F02B 75/04

Метки: камеры, сгорания, устройство, внутреннего, двигателя, объема, динамического, регулирования, мощности

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/8-u1809-ustrojjstvo-dlya-dinamicheskogo-regulirovaniya-obema-kamery-sgoraniya-i-moshhnosti-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Устройство для динамического регулирования объема камеры сгорания и мощности двигателя внутреннего сгорания</a>

Похожие патенты