двигатель внутреннего сгорания лад-7

Формула изобретения

1. Двухтактный двигатель, содержащий блок цилиндров с двумя неподвижными рабочими поршнями, имеющими водяную рубашку, выхлопные патрубки и подвижные цилиндры, отличающийся тем, что в передней части блока имеются два неподвижных поршня наддува с водяной рубашкой, автоматическим воздушным клапаном, подвижные цилиндры выполнены в виде соосных, спаренных днищами цилиндров наддува и рабочих с перепускными клапанами, причем выхлопные патрубки отлиты заодно с цилиндрами и телескопически соединены с выхлопной трубой, а внутри поршней помещены топливная и водяная насос-форсунки и лучевод для лазерного луча.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подача смазочно-охлаждающей жидкости от маслонасоса через телескопическое соединение цилиндра со штоком, имеющим возвратно-поступательное движение и снабженным двумя лепестками манжетного уплотнения, обеспечивающего всасывание и подачу, через пустотелый цилиндровый палец в охлаждающие рубашки рабочих цилиндров охлаждающей жидкости.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что применен способ получения вихревого смерча в камере сжатия рабочего цилиндра, сообщающегося с цилиндром наддува, двумя автоматическими перепускными клапанами, установленными в корпусе с небольшим эксцентриситетом с направляющими лопатками, подающими поток переходящего с наддувом воздуха с завихрением и по касательной к стенкам цилиндра, образуя закрученный двухзаходный вихревой смерч с плотными стенками при высокой степени сжатия, с получением высокой температуры в камере сжатия, в верхней мертвой точке (ВМТ) производится прямой впрыск насос-форсункой бензина или солярки в вихревой смерч, с тонким рассеиванием, обеспечивающим равномерное воспламенение без касания к стенкам цилиндра.

4. Двигатель по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что на верхней половине неподвижных поршней сделаны сегментные срезы.

5. Двигатель по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что противоположные поршни имеют дополнительные точки опоры.

6. Двигатель по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что на поршнях наддува совместно с компрессионными кольцами использовано манжетное компрессионное уплотнение.

7. Двигатель по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что в момент впрыска топлива подают лазерный луч, обеспечивающий полное испарение и сгорание обедненной рабочей смеси и полное превращение впрыскиваемой воды в перегретый пар.

8. Двигатель по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что при переводе его с постоянной работы на бензине, на постоянную работу на солярке может быть увеличена степень сжатия удалением металлических прокладок из под фланцев рабочих цилиндров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автотракторному двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки.

Известен двухтактный двигатель, содержащий блок цилиндров с двумя неподвижными рабочими поршнями и подвижные цилиндры (см. патент США N 1897897, МПК F 02 В 75/30, 1933 г.). Известный двигатель имеет недостаточный отвод тепла, невысокие значения коэффициента полезного действия (КПД) и ресурса работы.

Задачей изобретения является повышение КПД, снижение токсичности выхлопа и увеличение ресурса работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что двухтактный двигатель содержит блок цилиндров с двумя неподвижными рабочими поршнями, имеющими водяную рубашку, выхлопные патрубки и подвижные цилиндры, причем в передней части блока имеются два неподвижных поршня наддува с водяной рубашкой, автоматическим воздушным клапаном, подвижные цилиндры выполнены в виде соосных, спаренных днищами цилиндров наддува и рабочих с перепускными клапанами, причем выхлопные патрубки отлиты заодно с цилиндрами и телескопически соединены с выхлопной трубой, а внутри поршней помещены топливная и водяная насос-форсунки и лучевод для лазерного луча.

В двигателе обеспечивается подача смазочно-охлаждающей жидкости от маслонасоса через телескопическое соединение цилиндра со штоком, имеющим возвратно-поступательное движение и снабженного двумя лепестками манжетного уплотнения, обеспечивающего всасывание и подачу через пустотелый цилиндровый палец в охлаждающие рубашки рабочих цилиндров охлаждающей жидкости.

В двигателе применен способ получения вихревого смерча в камере сжатия рабочего цилиндра, сообщающегося с цилиндром наддува, двумя автоматическими перепускными клапанами, установленными в корпусе с небольшим эксцентриситетом с направляющими лопатками, подающими поток переходящего с наддувом воздуха с завихрением и по касательной к стенкам цилиндра, образуя закрученный двухзаходный вихревой смерч с плотными стенками при высокой степени сжатия, с получением высокой температуры в камере сжатия, в верхней мертвой точке (ВМТ) производится прямой впрыск насос-форсункой бензина или солярки в вихревой смерч с тонким рассеиванием, обеспечивающим равномерное воспламенение без касания к стенкам цилиндра.

Кроме того, на верхней половине неподвижных поршней сделаны сегментные срезы, противоположные поршни имеют дополнительные точки опоры, на поршнях наддува совместно с компрессионными кольцами использовано манжетное компрессионное уплотнение.

В двигателе в момент впрыска топлива подают лазерный луч, обеспечивающий полное испарение и сгорание обедненной рабочей смеси и полное превращение впрыскиваемой воды в перегретый пар, при переводе его с постоянной работы на бензине на постоянную работу на солярке может быть увеличена степень сжатия удалением металлических прокладок из-под фланцев рабочих цилиндров.

На фиг. 1 показан вид сбоку заявленного двигателя; на фиг. 2 - вид сверху двигателя; на фиг. 3 - вид А-А фиг. 2; на фиг. 4 - узел В фиг. 2.

К горизонтально расположенному блоку цилиндров 2 крепится плита 1, к которой прикреплены на шпильках два неподвижных поршня наддува 3, имеющих водяную рубашку с прикрепленными болтами к головке поршня нажимными кольцами 6. Последние прижимают двухлепестковое манжетное уплотнение, сделанное из жаростойкого манжетного материала ГРАФЛЕКСА. Верхний лепесток компрессионный, нижний - маслосъемный. На нажимном кольце 6 имеется канавка для компрессионного кольца.

На верхней половине кольца 6 сделана до половины сегментная вырезка 7, и входящие в нее газы приподнимают цилиндр, снижая силы гравитации и уменьшая износ.

Внутри поршня наддува 3 имеются два упорных болта 47, воздушный патрубок с автоматическим воздушным клапаном 46. С противоположной стороны к блоку 2 крепятся на шпильках два неподвижных рабочих поршня 16, под фланцами которых установлены металлические прокладки 17, с помощью которых можно изменять степень сжатия.

В поршнях 16 имеется водяная рубашка с подводящими 18 и отводящими 21 патрубками, с насос-форсункой 19 для подачи топлива, насос-форсункой для впрыска воды 27, лучевод для лазерного луча 26.

На днище рабочего поршня 16 с верхней половины имеется сегментный срез 14 и входящие в него газы снижают гравитацию, приподнимая горизонтально движущиеся спаренные цилиндры наддува 5 и рабочего 11, между днищами которых имеются охлаждающие колодцы 10 и два перепускных автоматических воздушных клапана 12, цилиндровый палец 13, крепящийся к спаренным цилиндрам четырьмя крышками 50 с регулированными прокладками.

Рабочий поршень 16 имеет рубашку охлаждения, окружающую выхлопной патрубок 51, отлитый заодно, к которому крепится болтами выхлопной патрубок 28, входящий своим концом в выхлопную трубу 29 к закрепленному на блоке цилиндров кожуха 52 выхлопного патрубка, имеющего водяную рубашку. Снизу к кожуху (52 крепится нажимное кольцо 53, прижимающее двухлепестковое манжетное уплотнение, сделанное из жаростойкого манжетного материала ГРАФЛЕКСА, способствующего герметизации картера.

На внешних концах цилиндрового пальца 13 крепится диск 40, свободно вращающийся на шарикоподшипниках, ближе к ободу диска закреплен палец, на котором сидит шестерня 38, обегающая зубцы большого зубчатого колеса 39, прикрепленного болтами к блоку 2.

Шестерня 36, обегая зубцы колеса 39, получает вращение и передает его на шестерню 38, сидящую жестко на одном валу, шестерне 37, с которой вращение передается через паразитные шестерни 35 (или цепную передачу) на шестерню 34 распределительно-передаточного вала 24, вращающегося на трех скользящих разъемных подшипниках с регулировочными прокладками, это увеличит его ресурс работы.

На распределительно-передаточном валу 4 имеются по два кулачка 30 и 31 для привода топливных и водяных насос-форсунок и шестерня 32, передающая вращение на маслонасос.

На выходном конце распределительно- передаточного вала 24 крепится маховик 33.

Посередине цилиндрового пальца 13 крепится разъемная головка штока 41, имеющего телескопическое соединение с неподвижным цилиндром 42 штока, который снабжен двумя лепестками манжетного уплотнения 44 и 45, прижимаемыми к штоку 41 прижимной гайкой 48, обеспечивающими всасывание и подачу охлаждающей жидкости через перепускной шариковый клапан 43 и сверлениями в штоке в цилиндровый палец 13, в охлаждающие колодцы 10 и охлаждающую рубашку рабочих цилиндров 11 и выхлопных патрубков 51. Обратный клапан 49 предупреждает вытекание охлаждающей жидкости из цилиндра 42.

Лазерный луч может быть получен при пропускании выхлопного газа через сопло Лаваля.

Процесс работы двигателя ЛАД-7.

При движении спаренных цилиндров к ВМТ в цилиндре наддува создается разрежение и атмосферное давление открывает воздушный клапан 46, происходит всасывание воздуха.

При движении спареных цилиндров к нижней мертвой точке (НМТ) воздух в цилиндре наддува сжимается, стержни автоматических перепускных клапанов касаются упорных болтов 47 и клапаны открываются, перепуская сжатый воздух в рабочий цилиндр 11 по касательной к стенкам цилиндра, благодаря небольшому эксцентриситету размещения клапанов к их корпусу 8 c завихрением от наклона направляющих лопаток 9 создается двухзаходный вихревой смерч с плотными стенками, высокой температурой от высокой степени сжатия.

ВМТ производится прямой впрыск бензина или солярки с тонким распылением, обеспечивающим равномерное воспламенение, без касания к стенкам цилиндра и потерям в зазорах, с выделением максимальной энергии взрыва, с токсичностью выхлопа менее нормативной.

При работе на солярке степень сжатия может быть увеличена удалением прокладок 17 из-под фланцев рабочих цилиндров.

Подача лазерного луча через лучевод 26 одновременно с прямым впрыском горючего обеспечивает полное испарение, воспламенение и сгорание обедненной рабочей смеси с наибольшей энергией взрыва и минимальной токсичностью выхлопа и бездымного шлейфа.

Возможность впрыска насос-форсункой 27 воды, мгновенно испаряющейся от высокой температуры в цилиндре и от совместного действия лазерного луча превращающейся в перегретый пар, увеличивает давление и повышает мощности двигателя.

Испарение впрыснутых топлива и воды снижает температуру в цилиндре, и отработанные газы будут менее горячими, выхлоп их производится в середине хода цилиндра через выхлопной патрубок с использованием реактивной силы отдачи, повышающей мощность двигателя с хорошей очисткой цилиндра от отработанных газов при отсутствии выхлопных клапанов, что упростит конструкцию двигателя и увеличит ресурс его работы.

Инжекция выхлопа отработанных газов, наддув и прямоточное попутное движение воздуха способствуют хорошему коэффициенту наполнения рабочего цилиндра и получения оптимального состава смеси горючего с воздухом.