Способ охлаждения поршня двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания
METHOD FOR COOLING PISTON OF TWO-STROKE ENGINE WITH EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший аналог заявленного изобретения патент РФ 2538429 «Способ реверсирования вращения коленчатого вала однотактного двигателя с внешней камерой сгорания». Реферат патента РФ 2538429: «Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к способам их реверсирования. Техническим результатом является повышение эффективности управления двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что система управления отслеживает мгновенное положение поршней в цилиндре двигателя и открывает тот впускной клапан, при открытом положении которого продукты сгорания из внешней камеры сгорания поступают в рабочую полость того поршня, в которой энергия поступающих из внешней камеры сгорания расширяющихся продуктов сгорания приводит в движение поршень. Кинетическая энергия этого поршня через соединенный с поршнями шток и сочлененный со штоком шатун передается коленчатому валу двигателя при положении коленчатого вала, обеспечивающего его вращение в задаваемом направлении».
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения - обеспечить охлаждение поршня двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двухтактный поршневой двигатель (далее - двигатель) является частным случаем однотактного двигателя с внешней камерой сгорания, патент РФ 2538429, вместо двух поршней двигатель имеет один поршень. При пуске двигателя система управления подает во внешнюю камеру сгорания 1 форсункой 2 дозу топлива и воспламеняет его свечой зажигания 3 (см. фигуру). Продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 через открытый впускной клапан 4 поступают в рабочую полость поршня 5 (на фигуре - полость над поршнем 5) и он под действием продуктов сгорания начинает движение вниз, которое штоком 6, шатуном 7 и коленом коленвала 8 преобразуется во вращение коленвала 9. Площадь поршня 5 со стороны компрессорной полости поршня 5 (на фигуре - полость под поршнем 5) меньше его площади со стороны рабочей полости на величину поперечного сечения штока 6, и поэтому давление сжимаемого в компрессорной полости поршня 5 воздуха больше давления продуктов сгорания в его рабочей полости. Поэтому сжимаемый в компрессорной полости поршня 5 воздух через обратный клапан 10 поступает во внешнюю камеру сгорания 1 и пневмоаккумулятор 11, пополняя расход воздуха во внешней камере сгорания 1 в процессе горения топлива и заряжая пневмоаккумулятор 11. После того как поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, система управления закрывает впускной клапан 4 и открывает выпускной клапан 12. Кинетическая энергия маховика 13 меняет направление движения поршня 5, и он движется из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. Отработавшие продукты сгорания через выпускной клапан 12 выбрасываются в атмосферу, а через обратный клапан 14 в компрессорную полость поршня 5 засасывается воздух из атмосферы. После прибытия поршня 5 в верхнюю мертвую точку система управления снова переводит впускной клапан 4 в открытое положение, а выпускной клапан 12 в закрытое положение, и начинается очередной рабочий такт.
Сущность заявленного изобретения состоит в следующем. Охлаждающая жидкость прокачивается насосом прокачки охлаждающей жидкости 15 и движется по маршруту: насос прокачки охлаждающей жидкости 15, карман подачи охлаждающей жидкости 16, канал подачи охлаждающей жидкости в полость охлаждающей жидкости поршня 17, полость охлаждающей жидкости поршня 18, канал отвода охлаждающей жидкости из полости охлаждающей жидкости поршня 19, карман отвода охлаждающей жидкости 20, радиатор 21, в котором охлаждающая жидкость охлаждается, и снова поступает в насос прокачки охлаждающей жидкости 15. Охлаждающая жидкость в полости охлаждающей жидкости поршня 18 отнимает тепло от поверхности полости охлаждающей жидкости поршня 18 и охлаждается в радиаторе 15. Компрессионное кольцо 22, маслосъемные кольца 23, 24. Изменение объема охлаждающей жидкости в системе охлаждения поршня 5 вследствие изменения температуры компенсируется охлаждающей жидкостью в компенсационном бачке 25. Для уменьшения теплового потока со стороны рабочей полости поршня 5 в сторону компрессионной полости поршня 5 на головку поршня 5 наносится керамическое покрытие 26. При движении поршня 5 из нижней мертвой точки в верхнюю через обратный клапан 14 засасывается воздух из атмосферы, который отнимает часть тепла от поверхности компрессионной полости поршня 5 и вместе со сжимаемым в ней воздухом подается во внешнюю камеру сгорания 1.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ охлаждения поршня двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания, включающего насос прокачки охлаждающей жидкости, карман подачи охлаждающей жидкости, канал подачи охлаждающей жидкости в полость охлаждающей жидкости поршня, полость охлаждающей жидкости поршня, канал отвода охлаждающей жидкости из полости охлаждающей жидкости поршня, карман отвода охлаждающей жидкости и радиатор, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость прокачивается насосом прокачки охлаждающей жидкости двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания и движется по маршруту: насос прокачки охлаждающей жидкости, карман подачи охлаждающей жидкости, канал подачи охлаждающей жидкости в полость охлаждающей жидкости поршня, полость охлаждающей жидкости поршня, канал отвода охлаждающей жидкости из полости охлаждающей жидкости поршня, карман отвода охлаждающей жидкости, радиатор, через который охлаждающая жидкость отобранное от поршня тепло выбрасывает в окружающую среду.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработки классических ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура. Принципиальная схема двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания: 1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4 - впускной клапан; 5 - поршень; 6 - шток; 7 - шатун; 8 - кривошип; 9 - коленвал; 10, 14 - обратный клапан; 11 - пневмоаккумулятор; 12 - выпускной клапан; 13 - маховик; 15 - насос прокачки смазочной жидкости; 16 - карман подачи смазочной жидкости: 17 - канал подачи смазочной жидкости в полость смазочной жидкости поршня; 18 - полость смазочной жидкости поршня; 19 - канал отвода охлаждающей жидкости из полости смазочной жидкости поршня; 20 - карман отвода смазочной жидкости; 21 - радиатор; 22 - компрессионное кольцо; 23, 24 - маслосъемное кольцо; 25 - компенсационный бачок: 26 - керамическое покрытие.