ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B75/18 

Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к конструкциям двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие блок радиально расположенных цилиндров с поршнями, связанными с кривошипно-шатунными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, и систему топливоподачи.

К недостаткам этих двигателей следует отнести повышенные весогабаритные характеристики, обусловленные радиальной компоновкой цилиндров, определяющей снижение удельной мощности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является двигатель внутреннего сгорания, содержащий замкнутый блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, камеры сгорания, образованные сопряженными цилиндрами и двухходовыми поршнями, попарно жестко соединенными друг с другом и кинематически связанными с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней, выполненным в виде кривошипно-шатунных механизмов, связанных через конические зубчатые передачи и биротативные элементы с потребителем энергии.

К недостаткам описанного двигателя следует отнести развитое мидельное сечение, определяющее поперечный габаритный размер двигателя, что снижает удельную мощность, отнесенную к единице площади мидельного сечения, и ухудшает аэродинамические качества конструкции, например, при использовании двигателя в конструкциях летательных аппаратов.

Цель изобретения - устранение перечисленных недостатков и уменьшение мидельного сечения при повышении мощности двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, камеры сгорания, поршни, кинематически связанные кривошипно-шатунными механизмами и коническими зубчатыми передачами через два биротативных элемента с потребителем энергии, и турбокомпрессор с приводом, блок цилиндров выполнен разомкнутым, оси цилиндров совпадают с продольной осью двигателя, а привод турбокомпрессора связан с одним из биротативных элементов через систему цилиндрических шестерен, при этом оба биротативных элемента размещены с одной стороны двигателя.

Достижение поставленной цели действительно возможно, т. к. выполнение блока цилиндров разомкнутым и размещение цилиндров таким образом, что их оси совпадают с продольной осью двигателя, позволяет на площади мидельного сечения, соответствующей прототипу с четырьмя парами поршней, скомпоновать шесть пар поршней, что повышает удельную мощность, отнесенную к единице площади мидельного сечения.

Кроме того, размещение биротативных элементов с одной стороны двигателя и осуществление привода турбокомпрессора через систему цилиндрических шестерен от одного из биротативных элементов позволяет вынести за габариты картера турбокомпрессор, упростить привод последнего и использовать в качестве потребителя энергии, например, непосредственно биротативные винты летательных аппаратов, что также улучшает мидельные характеристики двигателя.

Отличительные признаки предложенного технического решения соответствуют критерию "существенные отличия", т. к. при анализе других технических решений не было обнаружено использование в них упомянутых в качестве отличительных признаков ни для получения идентичного технического эффекта, ни для достижения поставленной цели.

На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез предложенного двигателя; на фиг. 2 - то же, мидельное сечение.

Двигатель содержит разомкнутый блок цилиндров 1 с продувочными и выхлопными окнами 2, камеры сгорания 3, образованные крышками цилиндров и поршнями 4, кинематически связанными кривошипно-шатунными механизмами 5 через конические передачи 6 с биротативными элементами 7 и 8 в виде полых валов, к которым крепятся потребители энергии, например биротативные винты (на чертежах не показаны). Турбокомпрессор 9 вынесен за габарит блока цилиндров 1 и связан с биротативным элементом 8 цилиндрической шестерней 10 и цилиндрической передачей 11.

Двигатель работает следующим образом.

При перемещении поршней 4 их возвратно-поступательное движение преобразуется кривошипно-шатунными механизмами 5 во вращение конических передач 6, благодаря которому биротативные элементы 7 и 8 вращаются в разные стороны, приводя во вращение потребители энергии.

Одновременно с биротативного элемента 8 через шестерню 10 и передачу 11 крутящий момент передается на вал турбокомпрессора 9, использующего дополнительно для привода турбины энергию отходящих из цилиндров 1 газов. Воздух, сжатый компрессорной частью турбокомпрессора 9, подается на продувку цилиндров 1 и охлаждение блока цилиндров.

Запуск двигателя может быть осуществлен либо принудительным поворотом одного из биротативных элементов 7 и 8 от постороннего источника энергии, либо вращением турбокомпрессора 9 от дополнительного источника сжатого воздуха (дополнительные источники энергии на чертежах не показаны).

По сравнению с прототипом предложенная конструкция позволяет повысить удельную мощность, отнесенную к единице площади мидельного сечения, в 1,5 раза.

Использование: в двигателестроении, в качестве силовой установки, например, в самолетостроении. Сущность изобретения: уменьшение мидельного сечения при повышении мощности двигателя достигается благодаря выполнению блока цилиндров разомкнутым, размещению цилиндров таким образом, что их оси совпадают с продольной осью двигателя, осуществлению привода турбокомпрессора через систему цилиндрических шестерен от биротативного элемента. Такое выполнение двигателя позволяет повысить мощность, отнесенную к единице площади мидельного сечения, в 1,5 раза. 2 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, причем оси цилиндров параллельны продольной оси двигателя, камеры сгорания, поршни, кинематически связанные кривошипно-шатунными механизмами и коническими зубчатыми передачами через два биротативных элемента, размещенных с одной стороны двигателя, с потребителем энергии, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности, двигатель снабжен турбокомпрессором с приводом, блок цилиндров выполнен разомкнутым, а привод турбокомпрессора выполнен в виде цилиндрических шестерен, связанных с одним из биротативных элементов.