СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B75/26 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, заключающийся во всасывании рабочего заряда в рабочие цилиндры, его сжатии, воспламенении и сгорании, расширении продуктов сгорания, перепуске последних при движении поршней рабочих цилиндров к верхней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим их выпуском в атмосферу [1]
Недостаток известного способа заключается в недостаточной эффективности проведения рабочего процесса.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, рабочие и расширительные цилиндры с поршнями, выходной вал и механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом [2]
Недостатком известного двигателя является невозможность реализации сгорания при постоянном объеме, что приводит к недостаточно эффективной работе двигателя.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.

Цель достигается тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания заключается во всасывании рабочего заряда в рабочие цилиндры, его сжатии, воспламенении и сгорании, расширении продуктов сгорания, перепуске последних при движении поршней рабочих цилиндров к нижней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим их выпуском в атмосферу, сгорание проводят при постоянном объеме, причем между тактами выпуска продуктов сгорания и дополнительного их расширения в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха, а в рабочих цилиндрах уменьшают величины хода поршней на тактах сжатия рабочего заряда и расширения продуктов сгорания.

Цель достигается также тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, рабочие и расширительные цилиндры с поршнями, выходной вал, механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом, газораспределительный орган, установленный между рабочими и расширительными цилиндрами и кинематически связанный с выходным валом, оси рабочих и расширительных цилиндров параллельны оси симметрии двигателя, совпадающей с осью вращения выходного вала, газораспределительный орган выполнен в виде вращающегося диска с каналами подвода воздуха к рабочим и расширительным цилиндрам, выхлопными каналами и перепускными каналами, выполненными с возможностью периодического сообщения рабочих цилиндров с расширительными цилиндрами, диск размещен торцами рабочих и расширительных цилиндров в корпусе выполнены направляющие пазы, механизм преобразования движения поршней рабочих цилиндров выполнен в виде кулачка с выступами и впадинами, жестко связанного с выходным валом, поршни рабочих цилиндров выполнены с вильчатыми штоками и роликами, последние размещены в вилке штока на подшипниках с возможностью взаимодействия с выступами и впадинами кулачка, по обе стороны от ролика на вилке штока установлены ползуны с возможностью взаимодействия с направляющими пазами, причем расстояния между впадинами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в нижних мертвых точках, и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в нижних мертвых точках, и выступами, соответствующими положениями поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в начале всасывания или в конце перепуска, больше расстояний между впадинами и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в конце такта сжатия. Двигатель может быть снабжен наддувочным компрессором, сообщенным с впускным трактом рабочих цилиндров.

На фиг.1 показан двигатель, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 узел I на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.7 двигатель в виде дизеля с воздушным компрессором, общий вид; на фиг.8 разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.9 разрез Ж-Ж на фиг.7; на фиг.10 разрез И-И на фиг.7; на фиг.11 разрез К-К на фиг.7; на фиг.12 разрез Р-Р на фиг.7.

Двигатель внутреннего сгорания содержит рабочие цилиндры 1, рабочие поршни 2 со штоками 3, размещенными в опорах 4. Штоки 3 выполнены с вилками 5, на которых, на подшипниках, расположены ролики 6, контактирующие с кулачками 9 выходного вала 10. По обе стороны роликов 6, на подшипниках вилок 5, установлены ползуны 7 и 8 с возможностью взаимодействия с направляющими пазами 11 и 12, выполненными в корпусе 13 двигателя.

Двигатель снабжен газораспределительным органом, выполненным в виде вращающегося диска 14, установленного на выходном валу 10 между торцами рабочих цилиндров 1 и расширительных цилиндров 15. Поршни 16 расширительных цилиндров 15 через шатуны 17, коленчатые валы 18, конические зубчатые шестерни 19 и коническое зубчатое колесо 20 кинематически связаны с выходным валом 10. Рабочие и расширительные цилиндры 1 и 15 расположены вокруг оси симметрии двигателя, совпадающей с осью вращения выходного вала 10, и параллельны последней. При выполнении двигателя в виде дизеля для забора атмосферного воздуха к рабочим и расширительным цилиндрам 1 и 15 может быть использован общий воздухозаборник 21. Для отвода продуктов сгорания и воздуха из расширительных цилиндров выполнен патрубок 22. На торцах рабочих и расширительных цилиндров выполняются уплотнения в виде контактных или лабиринтовых уплотнений.

На фиг.2 показан профиль 23 кулачков 9, каналы 24 подвода воздуха к расширительным цилиндрам 15 и к рабочим цилиндрам 1, если двигатель выполнен дизельным.

Если двигатель выполнен карбюраторным с искровым зажиганием, то для рабочих цилиндров 1 и для расширительных цилиндров 15 выполняются раздельные каналы для подвода рабочего заряда. Окна 25 и 26 канала 24 подвода воздуха, а также канал 27 отвода воздуха из расширительных цилиндров 15 с окнами 28, перепускной канал 29, сообщающий через окна 30 и 31 рабочие цилиндры 1 с расширительными цилиндрами 15, и выхлопной канал 32 с окнами 33 и 34 выполнены в диске 14. Каналы 27 и 32 постоянно сообщены с атмосферой через патрубок 22, а канал 24 постоянно сообщен с воздухозаборником 21. Профиль 23 кулачков 9 выполнен с площадкой 35, соответствующей положениям поршней при сжигании в рабочих цилиндрах 1 топлива. Сокращенные надписи на фиг.2 означают: К.Н.В. конец наполнения воздуха; К.Сж.В. К.Сж.Т. конец сжатия воздуха, сжигание топлива; К.Р.Г. конец расширения газов.

На фиг. 3 показаны подшипники 36 роликов 6, установленные на вилках 5, буртик 37 ограничения штоков поршней от отрыва, подшипники 38 и 39 для ползунов 7 и 8, установленных на вилках 5. На фиг.4 показано взаимное расположение ползунов 7. На фиг.5 изображены окно 40 подвода воздуха к цилиндрам через канал 24, окно 41 отвода воздуха из расширительных цилиндров через канал 27 и окно 42 отвода продуктов сгорания через канал 32, выполненные в диске 14. Окно 40 сообщено с воздухозаборником 21, а окна 41 и 42 с патрубком 22.

На фиг. 6 показано взаимное расположение окон 40, 42 и каналов 24, 29, 32.

На фиг. 7 показан общий вид двигателя, выполненного дизельным с наддувочным компрессором.

Кинематическая связь поршней расширительных цилиндров 15 с выходным валом может быть выполнена аналогично механизму преобразования движения поршней рабочих цилиндров. Штоки поршней расширительных цилиндров обозначены позициями 43, последние опираются на опоры 44. На концах штоков 43 выполнены вилки 45 с роликами 46, контактирующими с профилем кулачков 47 выходного вала 10 и с ползунами 48 и 49, установленными в направляющих пазах 50 и 51 корпуса 52 расширительных цилиндров. В воздушном тракте дизеля расположены винтовые компрессоры 53, 54, вход воздухозаборника обозначен позицией 55, а выход позицией 56.

Дизель содержит кулачковый диск 57 привода форсунок 58.

На фиг. 8 показана полость 59 подвода воздуха, сообщенная с воздухозаборником, и профильная поверхность 60 кулаков 47. На фиг.10 показаны компрессоры 53 и 54. На фиг.12 показано окно 61 подвода сжатого воздуха к цилиндрам дизеля через полоcть 59.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания реализуется следующим образом.

Двигатель запускается от раскрутки выходного вала 10, при этом происходит всасывание рабочего заряда в рабочие цилиндры 1, сжатие рабочего заряда, воспламенение топлива и его сгорание. Сгорание топлива происходит при постоянном объеме, после чего продукты сгорания перепускаются в расширительные цилиндры 15, причем продукты сгорания расширяются одновременно в рабочих и расширительных цилиндрах и передают усилие через поршни и механизмы преобразования движения выходному валу 10. Между тактами выпуска продуктов сгорания и их расширения в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха через диск 14. В рабочих цилиндрах 1 благодаря профилю кулачков 9 обеспечивают уменьшенный ход поршней на тактах сжатия рабочего заряда и расширения продуктов сгорания.

Использование: двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ работы двигателя внутреннего сгорания заключается во всасывании рабочего заряда, сгорании топлива при постоянном объеме и расширении продуктов сгорания в рабочих и расширительных цилиндрах. Между тактами выпуска продуктов сгорания и дополнительного расширения продуктов сгорания в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха. В рабочих цилиндрах уменьшают величины хода поршней на тактах сжатия рабочего заряда и расширения продуктов сгорания. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, заключающийся во всасывании рабочего заряда в рабочие цилиндры, его сжатии, воспламенении и сгорании, расширении продуктов сгорания, перепуске последних при движении поршней рабочих цилиндров к нижней мертвой точке в расширительные цилиндры, дополнительном расширении в последних продуктов сгорания с последующим их выпуском в атмосферу, отличающийся тем, что сгорание производят при постоянном объеме, причем между тактами выпуска продуктов сгорания и дополнительного их расширения в расширительных цилиндрах производят такты всасывания и удаления атмосферного воздуха, а в рабочих цилиндрах уменьшают величины хода поршней на тактах сжатия рабочего заряда и расширения продуктов сгорания. 2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, рабочие и расширительные цилиндры с поршнями, выходной вал, механизмы преобразования движения, кинематически связывающие поршни рабочих и расширительных цилиндров с выходным валом, газораспределительный орган, установленный между рабочими и расширительными цилиндрами и кинематически связанный с выходным валом, отличающийся тем, что оси рабочих и расширительных цилиндров параллельны оси симметрии двигателя, совпадающей с осью вращения выходного вала, газораспределительный орган выполнен в виде вращающегося диска с каналами подвода воздуха к рабочим и расширительным цилиндрам, выхлопными каналами и перепускными каналами, выполненными с возможностью периодического сообщения рабочих цилиндров с расширительными цилиндрами, диск размещен между торцами рабочих и расширительных цилиндров, в корпусе выполнены направляющие пазы, механизм преобразования движения поршней рабочих цилиндров выполнен в виде кулачка с выступами и впадинами, жестко связанного с выходным валом, поршни рабочих цилиндров выполнены с вильчатыми штоками и роликами, последние размещены в вилке штока на подшипниках с возможностью взаимодействия с выступами и впадинами кулачка, по обе стороны от ролика на вилке штока установлены ползуны с возможностью взаимодействия с направляющими пазами, причем расстояния между впадинами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в нижних мертвых точках, и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в начале всасывания или в конце перепуска, больше расстояний между впадинами и выступами, соответствующими положениям поршней рабочих цилиндров в верхних мертвых точках в конце такта сжатия. 3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что он снабжен наддувочным компрессором, сообщенным с впускным трактом рабочих цилиндров.