Способ пуска и реверсирования тандемного двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания
METHOD FOR STARTING AND REVERSING TANDEM TWO-STROKE ENGINE WITH EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший аналог заявленного изобретения - патент 2538429 «Способ реверсирования вращения коленчатого вала однотактного двигателя с внешней камерой сгорания», в котором 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 пуск и реверсирование тандемного двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия поршневого двигателя с внешней камерой сгорания, патент РФ 2398118, далее - двигатель. При пуске двигателя (см. чертеж) в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 через открытый впускной клапан 4 поступают в надпоршневую полость силового поршня 5, и он под действием продуктов сгорания начинает движение вниз, которое кривошипно-шатунным механизмом 6 преобразуется во вращательное движение соединительного вала 7, через который передается кривошипно-шатунному механизму поршня компрессора 8 таким образом, что поршень компрессора 9 движется вверх. Сжимаемый в надпоршневой полости поршня компрессора 9 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. Площадь силового поршня 5 больше площади поршня компрессора 9, и поэтому давление сжимаемого воздуха на входе во внешнюю камеру сгорания 1 больше, чем давление продуктов сгорания на ее выходе. После того как силовой поршень 5 окажется в нижней мертвой точке, а поршень компрессора 9 в верхней мертвой точке, кинетическая энергия маховика 12 меняет направление движения обоих поршней. При движении поршня компрессора 9 - в нижнюю мертвую точку воздух из атмосферы через обратный клапан 13 засасывается в надпоршневую полость поршня компрессора 9. Одновременно система управления переводит впускной клапан 4 в закрытое (левое) положение, а выпускной клапан 14 в открытое (правое) положение, и при движении силового поршня 5 в верхнюю точку отработавшие продукты сгорания из надпоршневой полости силового поршня 5 через выпускной клапан 14 выбрасываются в атмосферу. После прибытия силового поршня 5 в нижнюю мертвую точку, а поршня компрессора 9 в верхнюю мертвую точку система управления снова переводит впускной клапан 4 в открытое положение, а выпускной клапан 14 в закрытое положение, и начинается очередной рабочий такт.
Сущность заявленного изобретения состоит в следующем. Три единичных двухтактных двигателя с внешней камерой сгорания 1 (на чертеже показан только один) объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их валов отбора мощности 15 располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы каждого из них последовательно развернуты относительно друг друга на одну треть оборота вала отбора мощности 15, далее - тандемный двигатель. Перед пуском тандемного двигателя система управления определяет положение силовых поршней в цилиндрах каждого входящего в состав тандемного двигателя единичного двигателя и выбирает тот из них, силовой поршень 5 в котором находится в более близком к верхней мертвой точке положении, а кривошип его кривошипно-шатунного механизма 6 - в положении, обеспечивающем вращение вала отбора мощности в задаваемом направлении. При пуске система управления подает во внешнюю камеру сгорания 1 выбранного единичного двигателя форсункой 2 топливо и воспламеняет его свечой зажигания 3. Топливо горит, и продукты сгорания через впускной клапан 4 поступают в надпоршневую полость силового поршня 5. Силовой поршень 5 под действием поступающих продуктов сгорания движется в сторону нижней мертвой точки и вращает вал отбора мощности 15. Вал отбора мощности 15 приводит в движение остальные поршни тандемного двигателя. Система управления последовательно через каждую одну треть оборота вала отбора мощности 15 действует, как при пуске единичного двигателя.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ пуска и реверсирования тандемного двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания, включающего три единичных двухтактных двигателя с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности, кривошипы кривошипно-шатунного механизма, вал отбора мощности, силовые поршни, цилиндры, внешние камеры сгорания, форсунки, свечи зажигания и впускной клапан, отличающийся тем, что три единичных двухтактных двигателя с внешней камерой сгорания объединены в тандем таким образом, что геометрические оси их валов отбора мощности располагаются на одной геометрической оси, а кривошипы кривошипно-шатунного механизма вала отбора мощности каждого из них последовательно развернуты относительно друг друга на одну треть оборота вала отбора мощности, перед пуском тандемного двигателя система управления определяет положение силовых поршней в цилиндрах каждого входящего в состав тандемного двигателя единичного двигателя и выбирает тот из них, силовой поршень в котором находится в более близком к верхней мертвой точке положении, а кривошип его кривошипно-шатунного механизма - в положении, обеспечивающем вращение вала отбора мощности в задаваемом направлении, при пуске система управления подает форсункой топливо во внешнюю камеру сгорания выбранного единичного двигателя и воспламеняет его свечой зажигания, топливо горит и продукты сгорания через впускной клапан поступают в надпоршневую полость силового поршня, который под действием поступающих продуктов сгорания движется в сторону нижней мертвой точки и вращает вал отбора мощности в задаваемом направлении.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработки классических ЛВС.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
На чертеже показана принципиальная схема двухтактного двигателя с внешней камерой сгорания, где 1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4 - впускной клапан; 5 - силовой поршень; 6 - кривошипно-шатунный механизм силового поршня; 7 - соединительный вал; 8 - кривошипно-шатунный механизм поршня компрессора; 9 - поршень компрессора; 10, 13 - обратный клапан; 11 - пневмоаккумулятор; 12 - маховик; 14 - выпускной клапан; 15 - вал отбора мощности.