023 4

Przestrzenie cylindrowe nad obydwoma tłokami są połączone ze sobą za pomocą zespołu konstrukcyjnego mieszczącego nagrzewnicę H, regenerator R oraz chłodnicę K.

Układ fi ma jeden cylinder, w którym poruszają się współosiowo dwa tłoki z wymaganym przesunięciem fazowym a. Górny tłok porusza się w przestrzeni roboczej silnika przetłaczając gaz dwukrotnie w czasie obiegu między przestrzenią sprężania i rozprężania poprzez zespół wymienników ciepła. Z tego względu jest on obciążony tylko różnicą ciśnień wynikającą z oporów przepływu gazu roboczego przez zespół wymienników ciepła. Ruch górnego tłoka odbywa się dzięki dostarczeniu mocy z układu napędowego silnika. Uwzględniając zadanie, jakie spełnia ten tłok w czasie pracy silnika, przyjęto dla niego odrębną nazwę "wypornika" w.

Ruch dolnego tłoka, opóźniony fazowo o kąt a, realizuje sprężanie i rozprężanie gazu roboczego, przetłaczanego przez wypornik, odpowiednio w przestrzeni sprężania (zimnej) C i przestrzeni rozprężania (gorącej) E.

Zespół wymienników ciepła jest połączony z przestrzenią sprężania i rozprężania. Przestrzeń buforowa jest umieszczona pod tłokiem t.

Układ i, podobnie jak układ fi, ma tłok t i wypornik w, poruszające się jednak w dwóch oddzielnych cylindrach umieszczonych obok siebie o osiach równoległych, prostopadłych lub skośnych, zależnie od rozwiązania mechanizmu roboczego silnika. Obydwa cylindry są połączone ze sobą dwoma kanałami łączącymi, przy czym w jednym z nich znajduje się zespół wymiennków ciepła. Wypornik w wyprzedzający o kąt a ruch tłoka przemieszcza gaz roboczy między przestrzenią sprężania i rozprężania. Pod tłokiem t znajduje się przestrzeń buforowa. Zastosowanie wymienników ciepła poza kadłubem silnika umożliwia z jednej strony rozwinięcie ich powierzchni wymiany ciepła, z drugiej natomiast powoduje zwiększenie objętości tzw. martwej przestrzeni, co z energetycznego punktu widzenia jest niekorzystne. W tej sytuacji o charakterze zmian ciśnienia gazu w znacznym stopniu decyduje zmiana całkowitej objętości gazu roboczego, będącej sumą objętości

przestrzeni sprężania V , przestrzeni rozprężania V i martwej przestrzeni V .

CE    D

Objętość V jest sumą objętości martwych przestrzeni nagrzewnicy V , regeneratora

D    H

V i chłodnicy V . Faktyczna zmiana objętości całkowitej gazu V , wynikająca z R    K    g

kinematyki ruchu tłoka i wypornika (efekt zastosowania określonego typu mechanizmu roboczego i kąta przesunięcia fazowego a), w połączeniu z charakterystyką przepływu ciepła, decydują o przebiegu ciśnienia w przestrzeni roboczej silnika. Jak widać z rys. 1.10, przebieg ten jest płynny, a sam wykres w układzie p-V jest zaokrąglony, o łagodnym przejściu od jednej przemiany do drugiej.

Na rys. 1.11 można zauważyć współzależność pomiędzy charakterem zmian objętości całkowitej V a przebiegiem ciśnienia gazu roboczego, z przybliżonym

g

podziałem na kolejne fazy obiegu. W pierwszej fazie objętość całkowita maleje (głównie wskutek silnego .spadku IM, a ciśnienie rośnie - realizowany jest proces

27