Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5443
.pdf
шатуны можно удлинить или использовать короткие цилиндры и поршни двойного диаметра. Первый метод во
многих отношениях представляется предпочтительнее.
Если в радиальных и роторных авиационных двигателях и других двигателях в верхней части картера
используется скользящая перегородка, она может выполнять дополнительную функцию выпуска
отработавших газов из-под поршня во время такта всасывания. Перегородка может иметь отверстие, которое
совпадает во время такта всасывания с другим отверстием, вырезанным в перегородке в верхней части
картера. Перегородка может называться стационарной перегородкой.
Когда отверстия смыкаются в течение такта всасывания, поршень вытесняет отработавшие газы из нижней
части цилиндра, пропуская их через отверстия в картер, откуда газы могут выходить через неконтролируемый
выход. Шатун, который должен иметь одинаковое сечение, будет перемещаться вперед и назад через плотно
прилегающий паз в скользящей перегородке и будет просто поворачиваться в длинной неподвижной
перегородке или дефлекторе.
Чтобы избежать использования скользящих перегородок между цилиндром и картером, можно обнаружить,
что если на поверхностях картера установлены обычные перегородки, причем эти перегородки узкие и
расположены близко к шатунам, то отработанные газы могут выводиться из обычного выпускного отверстия в
основание или горловину цилиндра с положительными результатами. Некоторая потеря давления не
произойдет через щели перегородок, поэтому отказ от скользящих перегородок и связанного с ними трения и
других возможных недостатков будет иметь большое значение.
Когда отработавшие газы выходят из выпускного отверстия в горловину цилиндра, а затем под поршни,
необходимо предусмотреть отверстия у основания поршней, если они перемещаются к основанию цилиндра.
Эти отверстия позволят отработавшим газам поступать из соединительной трубы и проходить под поршни,
даже когда они находятся в нижней части цилиндра.
Если бы отработавшие газы в роторных и радиальных авиационных двигателях сбрасывались в картер,
выхлопные трубы могли бы отводиться от обычных выпускных отверстий в картер. Отработавшие газы могли
бы выводиться из картера через один или два общих выходных отверстия и направляться в конденсатор,
описанный в патенте 239896. Для простоты выходное отверстие или отверстия не обязательно должны иметь
клапаны. Авиационные двигатели могли бы быть заключены в конденсаторный корпус (как описано в
патентной спецификации 239896), который заполнялся бы отработавшими газами из выходного отверстия в
картере. Выходное отверстие в картере может регулироваться (т.е. открываться во время тактов всасывания)
клапаном, вероятно, дискового типа.
Если отработавшие газы отводятся к нижней стороне поршня, создавая полезное давление на нормальном
такте выпуска, поршневые кольца или поршневое кольцо могут быть установлены на нижней части поршня,
чтобы использовать давление отработавших газов и предотвратить их прохождение между цилиндром и
поршнем. Что касается влияния данного изобретения на системы смазки, то, по-видимому, изобретение
может быть использовано только в том случае, если двигатель оснащен системой принудительной смазки с
сухим картером, т.е. к подшипникам коленчатого вала, шатунам, шатуну до малого конца, поршневному
пальцу, а затем к стенкам цилиндра. Тогда отработавшие газы в картере, т.е. под поршнем, не будут
оказывать вредного воздействия на масло. Даже в системах принудительной смазки с сухим картером масло
поступает в картер, но постоянно откачивается откачивающим насосом.
Таким образом, выпускные патрубки будут иметь некоторый контакт с маслом, хотя на практике это может
быть не опасно. Однако считается, что следует использовать систему смазки, которая предотвратит
попадание масла в картер. Например, масло можно было бы подавать под давлением в один конец
коленчатого вала, а после прохождения через воздуховоды и трубы к главному подшипнику (подшипникам),
подшипникам шатуна и т. д., откачивать с помощью откачивающего насоса с другого конца коленчатого вала.
Были бы предусмотрены патрубки подходящего размера, чтобы из них выдавливалось достаточное
количество масла (на штифт для смазки цилиндра, а масляные каналы поддерживали баланс). Карданный
вал и большие концы могли бы быть спроектированы таким образом, чтобы никакое Масло часто
разбрызгивается — цель состоит в том, чтобы по возможности предотвратить попадание масла в картер.
Если бы использовались системы смазки разбрызгиванием, выхлопные газы, вероятно, сжигали бы масло,
загрязняли бы его, нагревали, разрушали его свойства и теряли бы часть масла, вынося его через конечный
выпускной патрубок. Если же будет принята новая система пропускания выхлопных газов под поршень, то,
безусловно, системы смазки разбрызгиванием придется отменить, но поскольку система разбрызгивания
абсолютно примитивна, ее следует заменить. Очевидно, что система разбрызгивания устарела, поскольку
масло разбрызгивается по некоторым поверхностям и деталям совершенно без необходимости.
Подшипники, оси, поршневой палец, шатун, малый и большой концы и т. д. нагреваются постоянно
поступающими в коленчатый вал выхлопными газами, но по мере расширения выхлопных газов под поршнем
газы охлаждаются. Роликовые и шариковые подшипники или подшипники скольжения могут быть защищены
от тепла выхлопных газов или частиц углерода в газах тонкими стальными шайбами, установленными
напротив подшипников. Различные подшипники и другие детали должны охлаждаться за счет постоянного
потока смазки, которая подается через различные каналы и воздуховоды.
Считается, что надлежащей циркуляции подходящего масла к деталям будет вполне достаточно для их
охлаждения. Масло, пройдя через двигатель, будет тщательно охлаждено вне двигателя, прежде чем снова
подаваться к подшипникам. Если выхлопные газы не могут достаточно расширяться из-за недостаточного
объема под поршнем, часть выхлопных газов под давлением будет задерживаться в цилиндре над поршнем
при закрытии нормального выпускного клапана. Это будет вредно по нескольким причинам, таким как
противодавление на поршень, загрязнение свежей смеси захваченными остаточными газами, уменьшение
объема свежей смеси, вдыхаемой при последующем такте всасывания; Поэтому под поршнем должен быть
обеспечен достаточный объем. Последняя часть нормального такта выпуска (например, около 300) может
быть не очень важна, поэтому объем под поршнем можно расположить так, чтобы его было достаточно для
расширения выхлопных газов до того, как поршень достигнет верхней точки нормального такта выпуска. Тогда
упомянутые проблемы будут предотвращены. Нормальный выпускной клапан не должен открываться
слишком рано, потому что если он открывается задолго до начала рабочего такта, выхлопные газы будут
устремляться вокруг соединительной трубы и препятствовать движению поршня до того, как он достигнет
конца рабочего такта.
Если отработавшие газы попадают в картер, то, по-видимому, картеры не обязательно должны быть такими
громоздкими, как используемые сегодня. Картеры должны быть уменьшены в размерах, чтобы обеспечить
достаточный объем под поршнями. 70 Картеры должны быть спроектированы таким образом, чтобы
выдерживать давление отработавших газов, а соединения в картерах должны быть удовлетворительного
качества и герметичными.
В частности, картеры двигателей могут нуждаться в специальном усилении. Картер может быть утеплен
магнезией или изолирован каким-либо другим методом (например, вакуумной рубашкой) или материалом для
сохранения энергии выхлопных газов. Утеплитель может удерживаться на месте пластинами или
подходящими крышками или оболочками.
Если используются выпускные клапаны картера, они должны быть очень большими, чтобы обеспечить
свободу выхода отработавших газов. Выпускная труба или соединительный патрубок от выпускного отверстия
до нижней части цилиндра или картера могут быть утеплены для сохранения тепла и давления отработавших
газов. Конечный выпускной патрубок от картера должен оставаться открытым, чтобы газы после
окончательного отвода из двигателя могли охлаждаться за счет рассеивания тепла в воздух.
Если отработавшие газы попадают в картер, предпочтительнее убрать перегородки в верхней части картера
(95°), чтобы обеспечить свободный доступ газов к нижней части поршня и свободное вытеснение через
конечный выход. Поскольку системы смазки разбрызгиванием, вероятно, придется убрать, перегородки (100°)
не потребуются.
Если отработавшие газы отводятся из цилиндра под поршень, то пар в отработавших газах обычного
двигателя также будет попадать в картер. Вероятно, не будет опасности образования конденсата в картере и
его воздействия на стальные поверхности подшипников (например, роликовых подшипников), поскольку
отработавшие газы в картере всегда будут достаточно горячими, и, вероятно, конденсации пара не
произойдет. Также вероятно, что стальные поверхности будут покрыты масляной пленкой — даже в двигателе
с принудительной смазкой — и это предотвратит негативные последствия от любой влаги, которая может
присутствовать. Кроме того, все внутренние поверхности, за исключением подшипниковых, могут быть
покрыты лаком или краской, чтобы любая влага, отложившаяся на таких деталях, как шатун, коленчатый вал,
маховик и т. д., не вызывала ржавчины. Внутренние поверхности будут покрыты маслом и, следовательно, не
будут ржаветь.
Применяя это изобретение к моему изобретению 125 239,896, которое обеспечивает идеальный цикл
переменной температуры, потребуется лишь (iiecesaars) соединить конечную выхлопную трубу, которая
отводит выхлопные газы из-под поршня, с конденсатором 130 U 2 Th,087. Это заменяет собой прямое
соединение обычного выпускного патрубка или выхлопной трубы с.
Конденсатор A S, описанный в 2:39,896. Если настоящее изобретение будет применено к моему изобретению
239,896, то предполагается, что в результате пропускания отработавших газов со стороны взрыва поршня под
поршень и их расширения и охлаждения процесс конденсации в 239,896 будет значительно ускорен.
Датировано 30-м числом ноября 1925 года.
Генри Эрнест Ле Мезурье.
Спецификация Prt OVISIONAL.
№ 15014, А 1926 г.
Компания Improveme OA Ltd. занимается проектированием и разработкой принципов работы двигателей
внутреннего сгорания (с использованием выхлопных газов).
Я, ХЕНРЛИ Э. РЕНСТ ЛЕ, MES Unnr ER, 63, Солон Роуд, Эйкр Лейн, Брикстон, Лондон, S W 2, гражданин
Великобритании, настоящим заявляю, что характер данного заявления следующий:
Данное изобретение относится к использованию выхлопных газов всех типов двигателей внутреннего
сгорания с главной целью повышения термического КПД.
В обычном четырехтактном двигателе внутреннего сгорания отработавшие газы находятся под давлением
около 60 фунтов на квадратный дюйм абсолютного давления в начале такта выпуска, и газы выталкиваются
из цилиндра в выхлопную трубу, а затем передаются в воздух, при этом тепло и давление отработавших газов
полностью теряются.
Целью настоящего изобретения является дальнейшее использование давления выхлопных газов перед их
выходом из двигателя, при этом газы расширяются и их давление понижается до необходимого уровня.
как это будет практически возможно, прежде чем окончательно покинуть двигатель.
Данное изобретение предусматривает, что отработавшие газы не должны выбрасываться в воздух
непосредственно из цилиндра, а должны направляться к нижней стороне поршней, чтобы помочь им на такте
выпуска (или такте сжатия в случае некоторых двухтактных двигателей). Помимо повышения термического
КПД, еще одним важным эффектом от пропускания отработавших газов через описанную дополнительную
ступень является...
После выхода из обычного выпускного отверстия значительно понизится уровень шума двигателя.
Поршни должны иметь двойной диаметр, чтобы под ними была большая площадь, на которую отработанные
газы могут оказывать давление, по тому же принципу, что и в паровых двигателях сложного типа. Площадь
нижней стороны поршня должна быть примерно в 2 или 3 раза больше площади верхней части поршня (то
есть со стороны взрыва).
Считается, что повышение эффективности 60 будет достигнуто за счет пропускания отработавших газов к
нижней стороне поршня во время такта выпуска и их выпуска во время такта всасывания. В этом случае под
поршнем во время его нормального такта выпуска будет давление выше атмосферного, тогда как в
настоящее время давление под поршнем во время такта выпуска либо: (1) меньше атмосферного, если
поршень выпускает воздух из картера 70 только во время рабочего такта, и в картере установлен обратный
клапан, и воздух не может возвращаться обратно.
( 2) Немного больше атмосферного давления в начале такта выпуска, если воздух сжимается в картере во
время рабочего такта и снова расширяется во время такта выпуска.
( 3) Атмосферное давление сохраняется постоянно, если воздух, вытесняемый из картера двигателя поршнем
во время рабочего хода, возвращается обратно, когда поршень поднимается во время такта выпуска.
При снижении давления отработавших газов примерно с 60 фунтов на квадратный дюйм (86 фунтов на
квадратный дюйм) до атмосферного давления, при постоянной температуре, они бы расширились примерно в
4 раза по сравнению с объемом цилиндра; но поскольку температура газов в начале такта выпуска составляет
около 5000 °C, и поскольку газы, снижаясь до температуры воздуха, уменьшаются в объеме примерно вдвое,
отсюда следует, что газы, снижаясь с 95 фунтов на квадратный дюйм (95 фунтов на квадратный дюйм) до
атмосферного давления и температуры, расширяются примерно в два раза по сравнению с объемом
цилиндра. Поэтому считается, что следует предусмотреть возможность расширения отработавших газов
примерно в 100 раз или в три раза по сравнению с объемом цилиндра над поршнем после того, как они
покинут стандартный выпускной канал и пройдут к нижней стороне поршня.
Следует отметить, что в случае двигателей с 4-тактным циклом поршень в положении r.
В ходе нормального такта выпуска поршень находится в благоприятном положении в нижней мертвой точке,
чтобы принимать давление на свою нижнюю сторону от выходящих газов с верхней или взрывной стороны
поршня.
Четырехтактный двигатель может иметь соединительную трубу с герметичными соединениями, идущую от
выпускного отверстия к основанию цилиндра или картера — предпочтительно ближе к верхней части картера.
Выпускная труба может быть присоединена к другому отверстию в картере. Выходной патрубок выпускного
клапана (B6) расположен в картере или в нижней части цилиндра. Последний вариант может быть
подходящим в некоторых случаях, но считается, что первый вариант, как правило, предпочтительнее. Когда
открывается обычный выпускной клапан, и поршень находится в нижней части рабочего хода или около нее,
газы высокого давления выходят из цилиндра, обтекают соединительную трубу и попадают в картер, помогая
поршню на такте выпуска. Часть давления газов под поршнем теряется через выходной патрубок выпускного
клапана, если этот патрубок всегда открыт и не регулируется клапаном BVA. Тем не менее, считается, что
газы высокого давления будут приносить гораздо больше пользы, если будут выводиться непосредственно
под поршень, а не выбрасываться, как в настоящее время, в атмосферу непосредственно из выпускного
отверстия цилиндра и полностью теряться. Преимуществом этой системы является ее исключительная
простота. Даже если на выходе из картера во время нормального такта выпуска происходит определенная
потеря давления, вероятно, что от выхлопных газов можно было бы получить больше пользы, если бы они
отводились из-под поршня клапаном (золотниковым, поворотным, дисковым, тарельчатым или другим типом
клапана), который начинает открываться с началом такта всасывания или непосредственно перед ним. Этот
клапан, который можно назвать выпускным клапаном, будет закрыт во время нормального такта сжатия,
рабочего такта и такта выпуска. Поскольку клапан будет закрыт во время нормального такта выпуска, газы,
выходящие из цилиндра, будут обтекать соединительную трубу и оказывать давление только на нижнюю
сторону поршня во время такта выпуска, и газы не смогут выходить из картера во время нормального такта
выпуска. Клапан может очень удобно управляться впускным кулачком или другой частью обычной системы
впускных клапанов. Это была бы очень простая схема. Как только впускной клапан открывается и поршень
начинает свой такт всасывания, механизм впускного клапана открывает выпускной клапан в картере, так что
поршень может вытеснить выхлопные газы, находящиеся под ним, и пройти В конце выхлопной трубы
приводится описание дискового клапана. Коленчатый вал снабжен шестерней внутри картера,
соприкасающейся с другой шестерней, имеющей вдвое больше зубьев. На этой большой шестерне
расположен диск, который вращается очень близко к внутренней поверхности картера (это означает
отсутствие трения, износа и необходимости смазки). Часть внутренней поверхности диска отсутствует, так что
выходное отверстие в картере остается открытым в течение всего нормального такта всасывания.
Шестерни и диск, конечно, можно было бы разместить вне картера и просто защитить корпусом, к которому
крепится выпускная труба. Вместо диска, прикрепленного к большой шестерне, в последней можно было бы
предусмотреть отверстие или выходное отверстие. Чтобы избежать усложнения конструкции шестерен,
дисковый клапан можно было бы закрепить на коленчатом валу; 8.
В этом случае порт будет открываться при нормальном такте всасывания и рабочем такте, но если это
окажется невыгодным, дисковый клапан должен работать со скоростью, равной половине скорости вращения
коленчатого вала. В некоторых двигателях дисковый клапан можно было бы прикрепить под углом 90° к валу
распределительного вала клапана, тогда он работал бы со скоростью, равной половине скорости вращения
коленчатого вала, и дополнительные шестерни не потребовались бы. Дисковый клапан должен обеспечивать
преимущество бесшумной работы и потреблять мало или совсем не потреблять мощности.
Что касается двухтактных двигателей, поршень в конце рабочего хода находится в благоприятном положении
для восприятия давления на своей нижней стороне от выхлопных газов, выходящих из выпускного отверстия,
но считается, что данное изобретение может быть применено только к тем двухтактным двигателям, которые
не используют всасывание и сжатие топливной смеси в картере и имеют нижнюю сторону поршня,
аналогичную четырехтактному двигателю. Двухтактные двигатели, которые не используют всасывание и
сжатие в картере, могут быть сконструированы с использованием системы, описанной в данном изобретении,
в которой выхлопные газы отводятся на нижнюю сторону поршня двойного диаметра. Поскольку выхлопные
газы не могут поступать в картер двухтактных двигателей, использующих всасывание топливной смеси в
картере, выхлопные газы, вероятно, могут с успехом поступать в отдельный расширительный цилиндр
большего размера, как это делается в практике паровых двигателей с компаундным двигателем.
Только для двигателей с открытыми цилиндрами, таких как некоторые газовые и дизельные двигатели,
необходимо предусмотреть какую-либо крышку на открытом конце цилиндра. 125 Если через крышку
проходит колеблющийся шатун, в пазу крышки может быть предусмотрена какая-либо скользящая
перегородка, чтобы обеспечить достаточную герметичность.
Шатун будет скользить вперед и назад в перегородке, которая, конечно же, должна быть снабжена
соответствующей системой смазки. Шатун должен иметь равномерное сечение в месте прохождения через
скользящую перегородку. Считается, что скользящая перегородка будет вполне удовлетворительной для
двигателей с низкой частотой вращения и может оказаться удовлетворительной для двигателей с высокой
частотой вращения. Для выпуска газов под поршнем во время такта всасывания может быть предусмотрено
отверстие в скользящей перегородке, а также в крышке цилиндра. Отверстия будут фиксироваться в течение
нормального такта всасывания, и газы под поршнем будут вытесняться. Отверстия также будут
фиксироваться во время нормального рабочего такта; если это окажется нежелательным, вместо отверстий в
крышке цилиндра может быть предусмотрен выпускной клапан, который может управляться обычным
механизмом впускного клапана.
Также можно использовать описанный ранее дисковый выпускной клапан.
В качестве альтернативы отводу отработавших газов в картер и под поршень, как уже было описано,
двигатели могут быть снабжены поршнями и цилиндрами двойного диаметра, а отработавшие газы отводятся
к нижней части или горловине цилиндра и ограничиваются частью цилиндра под поршнем с помощью
скользящей перегородки, установленной между основанием цилиндра и верхней частью картера. Шатун
может проходить через перегородку. Объем под поршнем и над перегородкой должен быть достаточным для
того, чтобы отработавшие газы могли расширяться как можно ближе к атмосферному давлению. Газы могут
отводиться из-под поршня ранее упомянутыми способами. Считается, что, поскольку скользящие перегородки
между цилиндром и картером имеют различные недостатки, их использование следует по возможности
избегать, а отработавшие газы должны проходить через обычный выпускной патрубок в картер и под
поршень. Свободное пространство в картере должно быть как можно меньше, чтобы большая часть
пространства, необходимого для расширения отработавших газов, обеспечивалась объемом цилиндра под
поршнем, и чтобы большая часть... Поршень должен иметь значительно больший диаметр, чем его малая
часть.
Использование поршня двойного диаметра, у которого нижний диаметр лишь немного больше верхнего, не
будет представлять большой проблемы.
Если отработавшие газы не ограничиваются цилиндром под поршнем, а проходят в картер и часть цилиндра
под поршнем, то в многоцилиндровом двигателе должны быть перегородки картера, так что каждый цилиндр
будет иметь отдельную камеру сгорания. Перегородки были бы необходимы для предотвращения того, чтобы
отработавшие газы, помогающие одному поршню на его восходящем ходе выпуска, препятствовали другому
поршню, находящемуся на его нисходящем ходе. Эти перегородки должны быть достаточно герметичными.
Блок цилиндров должен обеспечивать герметичные соединения со всей верхней поверхностью картера и с
перегородками.
Блок цилиндров можно отлить вместе с верхней половиной картера, как это делается в настоящее время, с
предусмотренными перегородками, а нижняя половина картера будет образовывать герметичное соединение
с верхней половиной картера. Поскольку подшипники коленчатого вала должны быть герметичными, можно
использовать стальные шайбы, прижимающие роликовые или шариковые подшипники. Вентиляционные
отверстия картера можно исключить. Для отвода отработавших газов из-под поршней многоцилиндрового
двигателя можно использовать дисковые клапаны, приводимые в движение коленчатым валом и
управляющие выходными отверстиями выпускных газов в отсеках картера. Например, в четырехцилиндровом
двигателе два внутренних отсека можно разделить камерой, в которую отводятся отработавшие газы из двух
внутренних отсеков. К камере будет присоединена выпускная труба. Два внешних отсека могут отводить газы
в выпускную трубу через дисковые клапаны, расположенные на каждом конце картера. В качестве
альтернативы между четырьмя отсеками картера можно предусмотреть три камеры. Что касается
перегородок в картере... Многоцилиндровые двигатели, в которых нет подшипника между каждой парой
цилиндров — например, обычный 4-цилиндровый автомобильный двигатель с коленчатым валом с 3
подшипниками. В последнем случае необходимо предусмотреть 3 перегородки в картере, что означает, что
коленчатый вал должен иметь ту же форму, что и коленчатый вал, установленный на 4-цилиндровом
двигателе с 5 подшипниками. Коленчатый вал может по-прежнему опираться на 3 подшипника, но поскольку
его форма будет такой же, как у вала с 6 подшипниками, может быть целесообразно предусмотреть 5
подшипников одновременно. Аналогично, коленчатые валы 4-цилиндровых двигателей с 2 подшипниками
необходимо будет изменить, чтобы в картере можно было предусмотреть перегородки.
В V-образных двухцилиндровых двигателях возможно сбрасывать 120 отработавших газов в картер,
поскольку, хотя кажется, что этот узел может препятствовать движению одного из поршней на части его хода
вниз из-за того, что поршни занимают разные позиции в цилиндрах, по-видимому, этот незначительный
недостаток не компенсирует потери на поршне. Дополнительные возможности должны быть обеспечены ниже
поршней за счет 130 27 f 6,087 расположения картера и другими средствами, чтобы позволить отработавшим
газам достаточно расширяться. Сброс отработавших газов в картеры V-образных двигателей потребует
наличия перегородок между каждой парой цилиндров.
На двухцилиндровых оппозитных двигателях с коленчатым валом, расположенным на 1800°, вышеупомянутая
неустойчивость не возникнет, поскольку поршни занимают аналогичные положения в цилиндрах.
Выхлопные газы, попадающие в картеры двигателей этого типа, будут одновременно оказывать давление на
оба поршня. Вероятно, было бы очень сложно сделать перегородку в картере, разделяющую двигатель на две
части, чтобы газы могли выводиться в картер, общий для обоих цилиндров, при этом картер должен быть как
можно меньше.
Внутренние маховики можно заменить внешними, чтобы уменьшить размеры картера, но поскольку
внутренние маховики обычно занимают большую часть объема картера, их можно использовать и в других
случаях, особенно если зазор между маховиками и картером очень мал.
Предполагается, что это изобретение может быть легко применено к двигателям — обычно судового и
стационарного типа, имеющим поршневой шток и шатун. В этом случае скользящая перегородка не
требуется, и отработавшие газы не должны попадать в картер. Цилиндры и поршни должны иметь двойной
диаметр, а цилиндр может быть снабжен обычной торцевой пластиной или крышкой и сальником поршневого
штока, как в паровом двигателе. В нижней части цилиндра предусмотрен соответствующий клапан для
выпуска отработавших газов.
Под поршнем во время нормального такта всасывания может располагаться выпускной клапан, управляемый
обычным впускным клапаном, или же может быть предусмотрен дисковый линейный выпускной клапан.
Что касается двигателей, у которых отсутствует нижняя сторона поршня, например, двухтактных двигателей;
Вероятно, лучше всего было бы оснастить двухтактные двигатели дополнительными расширительными
цилиндрами большего диаметра, как это делается в паровых двигателях компаундного типа, чтобы
использовать отработанные газы, позволяя им совершать работу в двигателе до тех пор, пока их давление не
снизится как можно ближе к атмосферному. Например, одноцилиндровый двухтактный четырехтактный
двигатель может иметь один двухтактный расширительный цилиндр большого диаметра, или
двухцилиндровый двухтактный четырехтактный двигатель может иметь один двухтактный расширительный
цилиндр большого диаметра. Недостатком первого варианта является то, что двухтактный расширительный
цилиндр большого диаметра будет совершать только 4 рабочих хода на каждые 22 оборота. Считается, что
двухтактный расширительный цилиндр, обслуживающий 2 двухтактных четырехтактных цилиндра, окажется
очень хорошим и эффективным решением, поскольку он будет совершать 5 рабочих ходов на каждые 2
оборота. Одноцилиндровый двухтактный двигатель одностороннего действия может выпускать отработанные
газы в один однотактный расширительный цилиндр большого диаметра, а одноцилиндровый двухтактный
двигатель двухстороннего действия — в один двухтактный цилиндр большого диаметра. Выхлопные газы
могут поступать в один большой двухтактный расширительный цилиндр. Расширительные цилиндры
работают по двухтактному циклу; отработавшие газы поступают в цилиндр при одном такте и выводятся при
следующем такте. Считается, что расширительные цилиндры и ведущие к ним трубы должны быть тщательно
изолированы или снабжены другими средствами для предотвращения потерь тепла из цилиндров (например,
изолированной вакуумной или воздушной рубашкой), чтобы максимально сохранить энергию отработавших
газов.
Окончательный выпускной клапан в расширительном цилиндре может управляться механизмом впускного
клапана конкретного силового цилиндра, из которого поступают отработавшие газы. Впускные клапаны для
расширительных цилиндров не требуются. Вероятно, данное изобретение может быть успешно применено
только к тем двигателям (за исключением некоторых типов двигателей, которые были упомянуты), в которых
каждому цилиндру или паре цилиндров может быть выделена отдельная независимая часть картера. Весьма
сомнительно, что на радиальных и роторных авиационных двигателях можно было бы предусмотреть
перегородки картера, чтобы выделить каждому цилиндру отдельную часть картера.
Если выхлопные газы в радиальных и роторных авиационных двигателях попадают в картер и под поршни, то,
по-видимому, некоторые поршни будут испытывать 1 j O impeded при движении вниз, но может оказаться, что
усиление при движении вверх по поршням достаточно велико, чтобы компенсировать любые потери и
оставить причину.
Допустимый запас выгоды. Конечно, если бы в нижней части цилиндров были установлены перегородки,
отработавшие газы могли бы оставаться только в цилиндре, то есть в той части цилиндра, которая находится
ниже поршня. Тогда поршни не были бы заблокированы при движении вниз на 120 оборотах.
Если в верхней части картера радиальных и роторных авиационных двигателей используется скользящая
перегородка, то она может выполнять дополнительную функцию — выпускать отработанные газы из-под
поршня во время такта всасывания.
Перегородка может иметь отверстие, которое регистрируется только во время такта всасывания, с другим
отверстием, вырезанным в верхней части коленчатого вала 130 _ 2 jg 9,091 корпусом. Перегородка может
называться неподвижной перегородкой. Когда отверстия регистрируются в течение такта всасывания,
поршень вытесняет отработавшие газы из нижней части цилиндра, пропуская их через отверстия в картер,
откуда газы могут выходить через неконтролируемый выход. Шатун, который должен иметь равномерное
сечение 10, будет перемещаться вперед и назад через плотно прилегающий паз в скользящей перегородке и
просто качаться в длинном пазу в неподвижной перегородке или перегородке.
Чтобы избежать использования скользящих перегородок между цилиндром и картером, можно обнаружить,
что если установить обычные перегородки на торцах картера, причем эти перегородки должны быть узкими и
располагаться близко к шатунам, то отработанные газы можно будет отводить через обычный выпускной
канал в основание или горловину цилиндра с положительными результатами. Хотя при этом будут
происходить потери давления через щели перегородок, отказ от скользящих перегородок, связанного с ними
трения и других возможных недостатков будет иметь большое значение.
Газы могут выходить через выпускные отверстия в нижней части баллонов.
Когда отработавшие газы выходят из выпускного отверстия в горловину цилиндра, а затем под поршни,
необходимо предусмотреть отверстия у основания поршней, если они проходят к основанию цилиндра. Эти
отверстия позволят отработавшим газам поступать через соединительную трубу и проходить под поршень,
даже когда он находится в нижней части цилиндра.
Если в роторных и радиальных авиационных двигателях отработавшие газы сбрасываются в картер, то
выхлопные трубы могут быть проложены от обычных выпускных патрубков к картеру.
Выхлопные газы могут выводиться из картера через один или два общих патрубка и направляться в
конденсатор, описанный в патенте 239896. Для простоты патрубок или патрубки не обязательно должны
иметь клапаны. Авиационные двигатели могут быть заключены в конденсаторный корпус (как описано в
патентной спецификации 239896), который будет заполнен выхлопными газами, поступающими из патрубка в
картере. Патрубок в картере может регулироваться (т.е. открываться во время такта всасывания) с помощью
клапана R, вероятно, дискового типа.
Возможно, данное изобретение не удастся применить к роторному двигателю Gnomle mnonosoupape,
поскольку картер этого двигателя используется для карбюрации, а выпускные клапаны не работают в
обычном режиме, и, вероятно, будет невозможно собрать и направить отработавшие газы к нижней стороне
поршней.
1 Выхлопные газы отводятся к нижней стороне поршня, чтобы оказывать полезное давление на нормальный
ход выпуска. Поршневые кольца или поршневое кольцо могут быть установлены в нижней части поршня,
чтобы сгладить давление выхлопных газов и предотвратить их прохождение между цилиндром 70 и поршнем.
Что касается влияния данного изобретения на системы смазки, то, по-видимому, изобретение может быть
использовано только в том случае, если двигатели оснащены системой принудительной подачи смазки в
сухой картер, т.е. на подшипники коленчатого вала, шатунные головки, шатун до шатуна, поршневой палец, а
затем на стенки цилиндра.
Затем выхлопные газы в картере, т.е.
Под поршнем, вероятно, не окажет никакого вредного воздействия на масло. Даже в системе смазки с сухим
картером и принудительной подачей масла все масло поступает в картер, но постоянно откачивается
откачивающим насосом.
Таким образом, выхлопные газы будут частично контактировать с маслом, хотя на практике это может быть и
не вредно. Однако считается, что следует использовать систему смазки, которая исключала бы попадание
масла в картер. Например, масло можно было бы подавать насосом в один конец коленчатого вала через
каналы и трубы к главным подшипникам, шатуну, подшипникам, поршневному пальцу и стенкам цилиндров, а
затем выводить из другого конца коленчатого вала. Были бы предусмотрены каналы подходящего размера,
чтобы через поршневой палец проходило ровно столько масла, сколько необходимо для смазки цилиндра, а
масляные каналы в главных подшипниках и больших деталях могли бы быть спроектированы таким образом,
чтобы масло практически не разбрызгивалось — идея состоит в том, чтобы максимально предотвратить
попадание масла в картер.
Распредвалы должны быть заключены в камеру или туннель и не должны оставаться открытыми для 105
выхлопных газов, которые поступают в картер. Распредвалы не будут смазываться примитивной системой
разбрызгивания; их можно просверлить и смазывать принудительной подачей или же смазывать капельным
маслом из каналов, предусмотренных в туннеле или корпусе распредвала.
Если бы использовались системы смазки разбрызгиванием, выхлопные газы, вероятно, сжигали бы масло,
загрязняли бы его, нагревали, разрушали бы его свойства и теряли бы часть масла, вынося его через
выходное отверстие. Если будет принята новая система пропускания выхлопных газов под поршень, то,
безусловно, кажется, что системы смазки разбрызгиванием придется отменить, но поскольку система
разбрызгивания абсолютно примитивна, ее, возможно, следует заменить. Очевидно, что система
разбрызгивания устарела, поскольку масло разбрызгивается на определенные поверхности и детали
совершенно излишне.
Подшипники, шпиндели, шатун, малый и большой концы шатунов будут нагреваться постоянно проходящими
в картер выхлопными газами, но по мере расширения выхлопных газов под поршнем газы охлаждаются.
Роликовые и шариковые подшипники или подшипники скольжения могут быть защищены от тепла выхлопных
газов или частиц углерода в газах тонкими стальными шайбами, установленными напротив подшипников.
Охлаждение подшипников и других деталей зависит от постоянного потока смазки, которая подается через
различные каналы и воздуховоды. Считается, что надлежащей циркуляции подходящего масла к деталям
будет вполне достаточно для их охлаждения. Масло после прохождения через двигатель будет тщательно
охлаждаться вне двигателя, прежде чем снова подаваться к подшипникам. Для достаточного охлаждения
коленчатого вала и шатунных подшипников может оказаться целесообразным, особенно для больших
двигателей, организовать циркуляцию воды через канал или воздуховод в коленчатом валу. Вода будет
Просто пропустите жидкость через один конец коленчатого вала и выпустите через другой. Можно
использовать простую систему теино-сфон.
Вероятно, не будет необходимости пропускать воду через шатун, поскольку вода, проходящая через
коленчатый вал, может отводить достаточно тепла от шатуна и подшипников, чтобы поддерживать их в
охлажденном состоянии. Во всех двигателях подшипники должны быть расположены надлежащим образом и
максимально защищены от выхлопных газов.
Если отработавшие газы не могут достаточно расшириться из-за недостаточного объема под поршнем, часть
отработавших газов под давлением будет задерживаться в цилиндре над поршнем при закрытии нормального
выпускного клапана. Это будет вредно по нескольким причинам, таким как противодавление на поршень,
загрязнение свежей смеси захваченными остаточными газами, уменьшение объема свежей смеси, вдыхаемой
на последующем такте всасывания; поэтому под поршнем должен быть обеспечен достаточный объем.
Последняя часть нормального такта всасывания (например, около 300 л) может быть не очень важна, поэтому
можно обеспечить достаточный объем под поршнем, чтобы отработавшие газы могли расшириться до того,
как поршень достигнет верхней точки нормального такта всасывания. Тогда упомянутые недостатки будут
предотвращены. Нормальный выпускной клапан не должен открываться слишком рано, поскольку, если
выпускной клапан открывается задолго до нижней точки рабочего такта, отработавшие газы будут
устремляться вокруг соединительной трубы и препятствовать движению поршня до того, как он достигнет
нижней точки рабочего такта.
Если выхлопные газы попадают в картер, то, по-видимому, картеры не обязательно должны быть такими
громоздкими, как используемые сегодня. Возможно, потребуется уменьшить их размеры, чтобы обеспечить
достаточный объем под поршнями.
Картер двигателя должен быть спроектирован таким образом, чтобы выдерживать давление выхлопных газов,
а соединения в картере должны быть достаточно прочными и герметичными.
В частности, картеры могут нуждаться в специальном усилении. Картер следует рассматривать как часть
двигателя, вырабатывающую энергию, и проектировать соответствующим образом. Картер может быть
изолирован магнезией или каким-либо другим способом (например, изолированной вакуумной или воздушной
рубашкой) или материалом для сохранения энергии выхлопных газов. Изоляция может удерживаться на
месте пластинами или подходящими крышками или оболочками. Выпускные клапаны картера, если они
используются, должны быть очень большими, чтобы обеспечить свободу выхода выхлопных газов. Выпускная
или соединительная труба от выпускного отверстия до нижней части цилиндра или картера может быть
изолирована для сохранения тепла и давления выхлопных газов. Конечная выпускная труба от картера
должна оставаться открытой, чтобы газы после окончательного отвода из двигателя могли охлаждаться за
счет рассеивания тепла в воздух.
Если отработавшие газы попадают в картер, представляется необходимым убрать перегородки в верхней
части картера, чтобы обеспечить свободный доступ газов к нижней части поршня 95 и свободное вытеснение
через выходное отверстие. Поскольку системы смазки разбрызгиванием, вероятно, придется убрать,
перегородки не потребуются.
Если отработавшие газы из цилиндра №100 выходят под поршень, то пар, содержащийся в отработавших
газах обычного двигателя, также будет попадать в картер.
Вероятно, не будет опасности остаточного воздействия влаги на стальные поверхности и подшипники
(например, роликовые подшипники), поскольку выхлопные газы в картере будут достаточно горячими, и,
вероятно, конденсации пара не произойдет. Также вероятно, что стальные поверхности будут покрыты
масляной пленкой — даже в двигателе с принудительной подачей смазки — и это предотвратит негативные
последствия от любой присутствующей влаги. Кроме того, все внутренние поверхности, за исключением
подшипниковых, могут быть покрыты лаком или краской, так что любая влага, отложившаяся на таких
деталях, как шатун, коленчатый вал, маховик, не вызовет образования ржавеющей крошки. Подшипниковые
поверхности будут покрыты маслом и, следовательно, не будут ржаветь.
Считается, что на двигателях, сконструированных в соответствии с данным изобретением (формула 125),
следует использовать высокоэффективные воздушные фильтры, установленные на карбюраторе, чтобы
обеспечить поступление в цилиндр идеально чистого воздуха, что гарантирует максимально возможную
чистоту выхлопных газов.
Поскольку отработавшие газы проходят под поршнем (130 276,087 276,087), желательно, чтобы они были
свободны от любых посторонних примесей, которые могли бы присутствовать, если бы воздушный фильтр не
использовался.
Если настоящее изобретение используется совместно с изобретением, защищенным патентом № 239890, в
котором отработавшие газы используются для различных целей, предполагается, что отработавшие газы
следует использовать после того, как они окончательно покинут двигатель, если будет установлено, что они
достаточно горячие для выполнения функций, описанных в патенте № 239896.
Для передачи в выхлопные газы части энергии или тепла, теряемых через стенки цилиндров в обычном
двигателе внутреннего сгорания, цилиндры могут быть изолированы или потери тепла из цилиндров могут
быть предотвращены другими способами, а также они могут охлаждаться изнутри водой, как описано в
патенте №.
Соседние файлы в папке патенты