ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B9/00 F02B25/20 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к транспортно-энергетическому двигателестроению и может найти применение в экологически чистых двигателях различного назначения.

Известен двигатель, имеющий кривошипную камеру, две форсунки, пневмокомпрессор и электромагнитно-управляемый пневмокамерный клапан момента подачи рабочей смеси с диафрагменно-контактным датчиком [1]
Недостаток малоэффективность, связанная с энергопотерями в мертвых зонах работы кривошипно-шатунного механизма и обслуживанием линий управления.

Кроме того, известен дизель ЗД-100, включающий кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также исполнительный элемент, выполненный в виде кинематической связки встречноходных поршней, распределительного вала и пары коленчатых полувалов [2]
Недостаток малоэффективность использования энергии топлива, вызванная наличием шестеренчатых передач и мертвых зон в работе кривошипно-шатунного механизма.

Наиболее близким по технической сущности является двигатель внутреннего сгорания, содержащий кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также исполнительный элемент, кинематически связанный через поршень с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма и через клапаны с кулачками распределительного вала газораспределительного механизма [3]
Недостаток эксплуатационная малоэффективность, обусловленная непроизводительными энергозатратами на преодоление сил трения и инерции, а также повышенные энергопотери при работе кривошипно-шатунного механизма в режимах мертвых зон.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной эффективности двигателя внутреннего сгорания путем исключения непроизводительных энергозатрат за счет реконструкции.

Поставленная цель достигается в двигателе внутреннего сгорания, включающем кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также исполнительный элемент, кинематически связанный через поршень с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма и через клапаны с кулачками распределительного вала газораспределительного механизма, за счет того, что его исполнительный элемент выполнен в виде бесконечно замкнутого через шатуны с натягом гибкого рабочего органа, напримеp, карданной цепи, причем упомянутый орган расположен на установленных перпендикулярно друг другу коленчатом и распределительном валах, при этом коленчатый вал образован параллельным по ходу обхода в направлении движения рабочего органа соединением двух муфт свободного хода единого направления вращения, а распределительный вал двигателя состоит из двух клапанно-кулачковых полувалов встречного вращения, тогда как снабженные возможностью параллельно-направленного хода поршни через шатуны эластично сочленены с бесконечным замкнуто-натянутым гибким рабочим органом исполнительного элемента двигателя внутреннего сгорания.

Сущность изобретения многокритериальная оптимизация эффективного коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания в реальном времени эксплуатации путем реконструкции двигательной системы действующих сил и масс энергоносителя.

На фиг. 1-3 представлена конструкция двигателя внутреннего сгорания, работающая, в частности, на сжиженном газе; на фиг.1 изображен общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке В на фиг.1.

Двигатель состоит из остова 1, в котором размещены цилиндр 2, поршень 3, коленчатый вал 4, распределительный вал 5, клапан 6, кулачок 7, свеча 8, кольцо 9, топливный патрубок 10, выхлопной патрубок 11, атмосферный патрубок 12, компрессорный патрубок 13, первый клапанно-кулачковый полувал 14, второй клапанно-кулачковый полувал 15, первая муфта свободного хода 16, вторая муфта свободного хода 17, гибкий рабочий орган 18, упругий элемент 19, шатун 20 и крышка 21.

Компрессорный патрубок 13 соединен с топливным патрубком 10 через сжиженный газ.

Работает двигатель следующим образом.

В первом такте рабочей смесью стехиометрического состава, заданного относительностью парциальных давлений газа и воздуха, например, при верхнем положении поршня 3 в цилиндре 2 остова 1, путем открытия клапана 6 нагружают поршень сверху усилием давления газовой смеси, поступающей по магистрали топливного патрубка 10. Начиная движение вниз поршень через упругий элемент 19 передает усилие шатуну 20, который приводит в движение гибкий рабочий орган 18, который, в свою очередь, включает первую муфту свободного хода 16 и осуществляет вращение коленчатого вала 4.

В соответствии с заданной программой режима работы газораспределительного механизма с учетом эксплуатационной нагрузки на коленчатом валу 4 производят перекрытие магистрали патрубка 10 путем закрытия клапана 6 и подают напряжение на свечу 8. Воспламенение рабочей смеси создает дополнительное давление на поршень, который работает бинарно, а именно: вращает коленчатый вал 4 и сжимает находящийся под поршнем воздух, в результате чего, осуществляют поддержание заданного состава топливно-воздушной смеси в магистрали топливного патрубка 10 путем перекачки сжатого воздуха через компрессорный патрубок 13 и сжиженный газ.

Во втором такте при смене поршней 3 местами, а именно, когда исходно верхний поршень 3 становится нижним, а бывший исходно нижним верхним вышеизложенный вариант работы повторяется с разницей, заключающейся в том, что во втором такте осуществляется включение в работу второй муфты свободного хода 17 и второго клапанно-кулачкового полувала 15.

Таким образом реализуют эксплуатационное вращение коленчатого вала 4 путем использования как поступательного, так и возвратного движения гибкого рабочего органа 18. При этом активные, реактивные и результирующие усилия рабочего тела и исполнительного элемента двигателя путем воздействия на размещенные в остове 1 цилиндры 2, поршни 3, коленчатый вал 4, распределительный вал 5, клапаны 6, кулачки 7, свечи 8, кольца 9, патрубки 10,11,12 и 13, полувалы 14 и 15, муфты свободного хода 16 и 17, замкнуто-натянутый гибкий орган 18, упругие элементы 19, шатуны 20 и на крышку 21 производят эксплуатационную работу в режиме сокращения непроизводительных энергозатрат и ослабления экологически отрицательных последствий.

Использование: транспортно-энергетическое машиностроение и экология. Сущность изобретения: эффективный КПД двигателя повышают за счет исключения мертвых зон в работе кривошипно-шатунного механизма и бинарного использования энегретики рабочей смеси. 3 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, включающий кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также исполнительный элемент, кинематически связанный через поршень с коленчатым валом кривошипно-шатунного механизма и через клапаны с кулачком распределительного вала газораспределительного механизма, отличающийся тем, что исполнительный элемент выполнен в виде бесконечно замкнутого с натягом гибкого рабочего органа, например карданной цепи, причем упомянутый орган расположен на установленных взаимно перпендикулярно коленчатом и распределительном валах, при этом коленчатый вал образован параллельным по ходу обхода в направлении движения рабочего органа соединением двух муфт свободного хода единого направления вращения, а распределительный вал двигателя состоит из двух клапанно-кулачковых полувалов встречного вращения, тогда как имеющие возможность параллельно направленного хода поршни через шатуны эластично сочленены с бесконечным замкнуто-натянутым гибким рабочим органом исполнительного элемента двигателя внутреннего сгорания.