ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
PISTON ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, преимущественно, в качестве силовой установки для транспортных средств с экологически чистым выхлопом.
Из уровня техники известны аналоги: поршневой детандер-компрессорный агрегат, патент RU №2134850 от 20.08.1999; поршневой пневмодвигатель, патент RU №2330962 от 10.08.2008; поршневой двигатель, патент RU №2302543 от 10.07.2007, выбранный в качестве прототипа, состоящий из блока цилиндров, соответствующего числа кривошипно-поршневых групп, работающих на общий коленчатый вал, механизма газораспределения, например, клапанного типа, системы подачи топлива, систем смазки, охлаждения и зажигания, камеры сгорания, системы газоводов, ресивера, теплообменника.
Основным недостатком известных технических решений является то, что они не обеспечивают экологически чистый выхлоп.
Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанного недостатка, создание эффективной, простой и надежной в работе конструкции поршневого двигателя, работающего на сжатом воздухе и пригодного для использования в качестве силовой установки транспортного средства с экологически чистым выхлопом.
Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном поршневом двигателе, состоящем из блока цилиндров, шатунно-поршневых групп, работающих на общий коленчатый вал, системы газораспределения, включающей в себя самодействующие клапаны, ресивера, системы трубопроводов, согласно заявленному техническому решению блок цилиндров содержит по крайней мере один нагнетательный цилиндр и один расширительный цилиндр по меньшей мере с одним нормально открытым самодействующим клапаном и выхлопными окнами, нагнетательный цилиндр системой трубопроводов сообщен с расширительным цилиндром через ресивер, причем ресивер дополнительно связан с баллоном высокого давления через редукционный клапан.
На чертеже представлена принципиальная схема предложенного поршневого двигателя.
Поршневой двигатель содержит блок цилиндров 1, в котором размещены нагнетательный цилиндр 2 и расширительный цилиндр 3 с нормально открытым впускным клапаном 4 и выхлопными окнами 5, коленчатый вал 6 с присоединенными к нему шатунно-поршневыми группами, система трубопроводов 7, связывающая нагнетательный и расширительный цилиндр через ресивер 8, и присоединенный к нему баллон высокого давления 9 через редукционный клапан 10.
Сжатый воздух из баллона высокого давления 9 поступает в ресивер 8, где с помощью редукционного клапана 10 поддерживается избыточное давление порядка 0,6-0,8 МПа. По системе трубопроводов 7 из ресивера 8 сжатый воздух поступает в расширительный цилиндр 3 через нормально открытый впускной клапан 4, приводя в движение поршневую группу расширительного цилиндра 3, создавая при этом крутящий момент на коленчатом валу 6 поршневого двигателя. Основная большая часть момента (примерно 2/3), снимаемая с коленчатого вала 6, расходуется на привод движителя транспортного средства, а другая меньшая часть момента (примерно 1/3) воспринимается поршневыми группами нагнетательного цилиндра 2, приводя их в движение, обеспечивая при этом сжатие и перемещение атмосферного воздуха в ресивер 8. Сжатый нагнетательным цилиндром воздух, имеющий более высокую температуру, смешивается в ресивере 8 с воздухом, поступившим через редукционный клапан 10 из баллона высокого давления 9, повышая тем самым его энергетическую эффективность. При торможении, спусках с подъемов, движении транспортного средства накатом крутящий момент, создаваемый на коленчатом валу 6 движителем, приводит в движение поршневые группы нагнетательного 2 и расширительного цилиндров 3, производя сжатие и перемещение в ресивер 8 атмосферного воздуха, поступившего в нагнетательный цилиндр 2, а также в расширительный цилиндр через выхлопные окна 5, обеспечивая, таким образом, его рекуперацию.
Нормально открытый клапан может быть выполнен с запорным элементом в виде подпружиненного кольца с ограничителем с возможностью перемещения относительно крышки цилиндра (см. RU №11312), подвешенного на пружине растяжения (см. RU №2097576), в виде упругих элементов, параллельных потоку газа, и ограничителей, консольно закрепленных в пакет (см. RU №38852).
Предложенное техническое решение позволяет эффективно и надежно обеспечить функционирование силовых установок транспортных средств с экологически чистым выхлопом.