ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02B59/00 F02B75/30 F01P3/10 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в качестве силовой установки различного назначения.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров с неподвижными поршнями, коленчатый вал, шатуны, системы смазки, охлаждения, питания и зажигания, причем в верхней и нижней частях блока установлены неподвижные поршни, имеющие водяную рубашку, выхлопные и всасывающие клапаны, а между поршнями размещены соосно спаренные днищами двухкамерные, подвижные цилиндры, соединенные шатунами с коленчатым валом (патент США N 1897897, F 02 B 75/30, 1933).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточном отводе тепла от днища спаренных соосных цилиндров.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности охлаждения.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров с неподвижными поршнями, коленчатый вал, шатуны, системы смазки, охлаждения, питания и зажигания, причем в верхней и нижней частях блока установлены неподвижные поршни, имеющие водяную рубашку, выхлопные и всасывающие клапаны, а между поршнями размещены соосно спаренные днищами двухкамерные, подвижные цилиндры, соединенные шатунами с коленчатым валом, причем между днищами подвижных цилиндров выполнены охлаждающие колодцы, соединенные каналами с коленчатым валом через пустотелый цилиндрический палец, объединяя системы смазки и охлаждения, а неподвижные поршни снабжены форсунками.

На верхней части головки каждого неподвижного поршня может быть выполнен сегментный срез, а цилиндры выполнены подвижными в горизонтальном направлении. В верхней части головки каждого неподвижного поршня может быть выполнен лучевод для лазерного луча.

На фиг. 1 показан боковой разрез двигателя; на фиг. 2 - вид двигателя сверху.

Двигатель содержит блок цилиндров 1 с неподвижными поршнями 2 и 3, коленчатый вал 4, шатуны 5 и механизм газораспределения, включающий кулачковый вал 6, толкатели 7, штанги 8, коромысла 9, выхлопные и всасывающие клапаны 10 и 12. Система охлаждения выполнена в виде водяной рубашки 11. Система питания снабжена форсунками 13 и 14. Между неподвижными поршнями 2, 3 соосно размещены спаренные днищами двухкамерные, подвижные в горизонтальном направлении цилиндры 15. У неподвижных поршней имеется сегментный срез 16. Между днищами подвижных цилиндров 15 выполнен охлаждающий колодец 17, соединенный каналами с коленчатым валом 4 через пустотелый цилиндровый палец 18. Это дает возможность объединить системы смазки охлаждения.

В систему охлаждения входят подводящий 19 и отводящий 20 патрубки.

Для изменения степени сжатия под фланцы неподвижных поршней 2, 3 установлены прокладки 21, а неподвижные поршни 2, 3 крепятся к блоку 1 на шпильках 22.

Выхлопной 10 и всасывающий 12 клапаны имеют соответственно выхлопной 23 и всасывающий 24 патрубки (фиг. 2).

В систему газораспределения входят кулачковый вал 6, на котором размещены кулачки 25, 26.

Распределительный механизм двигателя содержит ведущую шестерню 27 на коленчатом валу 4, ведомую шестерню 28 и шестерню 29 редуктора. Средняя опора коленчатого вала 4 установлена на роликовый подшипник 30.

Система зажигания двигателя снабжена свечами зажигания 31. Для работы двигателя по дизель-лазерно-водо-паровому циклу в верхней части головки каждого неподвижного поршня 2, 3 выполнен лучевод для лазерного луча.

Двигатель работает следующим образом.

При такте всасывания открывается всасывающий клапан 12 (фиг. 2), всасывается газобензиновоздушная смесь.

При такте сжатия горючая смесь сжимается, в конце такта сжатия свечей 31 смесь воспламеняется, расширяющиеся газы давят на донышки цилиндров 15.

В конце рабочего хода открывается выхлопной клапан 10 и происходит выхлоп через патрубок 23.

Подвижные цилиндры 15 через цилиндровый палец 18, соединенный с шатунами 5, передают движение на коленчатый вал 4.

Передача вращения с середины коленчатого вала 4 шестерней 27 на шестерню 29 редуктора уменьшает вибрацию коленчатого вала 4, снижает нагрузку на его шейки и подшипники.

Двигатель может быть перенастроен для постоянной работы только на одном из видов топлива (бензин, газ, солярка), для чего под фланцы поршней помещены регулируемые по толщине прокладки 21 для изменения степени сжатия.

Работа двигателя на газе или бензине. С помощью прокладок 21, изменяемых по толщине, устанавливают нужную степень сжатия для постоянной работы на бензине или газе.

Работа двигателя на бензине или газе с впрыском воды. Для увеличения мощности и уменьшения расхода горючего производят впрыск воды форсункой 14 под давлением 100 - 120 атмосфер, от высокой температуры в цилиндре вода мгновенно превращается в перегретый пар, повышающий давление в цилиндре и мощность двигателя. Расход бензина или газа дается минимальным, достаточным только для полного испарения впрыснутой воды, а мощность двигателя будет возрастать за счет давления образовавшегося перегретого пара.

Работа двигателя на дизельном топливе. Для изменения степени сжатия для работы на дизельном топливе необходимо снять прокладки 21, неподвижный поршень 3 опустится, объем камеры сжатия уменьшится и степень сжатия возрастет.

Работа двигателя на соляре с впрыском воды. При установившейся работе на дизельном топливе включает впрыск воды форсункой 14, от высокой температуры вода мгновенно превращается в перегретый пар, повышая давление в цилиндре и мощность двигателя. Количество дизельного топлива подается уменьшенное, достаточное только для полного превращения воды в перегретый пар.

Работа двигателя по дизель-лазерно-водо-паровому циклу.

Если после прогрева двигателя и установившейся работы по циклу дизеля одновременно с включением подачи воды включить подачу лазерного луча, превращающего воду в перегретый пар и способствующего полному сгоранию дизельного топлива, возможна работа двигателя по данному циклу. Для получения лазерного луча, направленного в камеру сгорания, можно использовать изобретения по авт. св. СССР N 1218168, 1218169, F 02 P 23/04, 1986. Получить лазерный луч можно и другими способами.

Подача дизельного топлива снижается до минимума, достаточного для устойчивой работы по дизель-лазерно-водо-паровому циклу с полным сгоранием топлива и испарением воды с получением малотоксичного выхлопа.

При работе по данному циклу двигатель будет очень экономичным и экологически чистым.

При работе на стационере скрытую теплоту парообразования выхлопных газов можно раскрыть, используя для обогрева помещений, парников, кормозапаривания и других целей.

К воде, впрыскиваемой в камеру сжатия, можно рекомендовать смазывающую присадку, полностью сгораемую под действием лазерного луча для того, чтобы обеспечить нормальную работу водяного насоса и водяной форсунки.

Изобретение может быть использовано в качестве силовой установки различного назначения. В верхней и нижней части блока установлены неподвижные поршни с водяной рубашкой, выхлопным и всасывающим клапанами и форсунками. Между неподвижными поршнями размещены соосно спаренные днищами двухкамерные подвижные в горизонтальном направлении цилиндры, соединенные шатунами с коленчатым валом. У каждого неподвижного поршня выполнен сегментный срез, а также лучевод для лазерного луча. Между днищами подвижных цилиндров выполнены охлаждающие колодцы, соединенные каналами с коленчатым валом через пустотелый цилиндрический палец и шатуны. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров с неподвижными поршнями, коленчатый вал, шатуны, системы смазки, охлаждения, питания и зажигания, причем в верхней и нижней частях блока установлены неподвижные поршни, имеющие водяную рубашку, выхлопные и всасывающие каналы, а между поршнями размещены соосно спаренные днищами, двухкамерные, подвижные цилиндры, соединенные шатунами с коленчатым валом, отличающийся тем, что между днищами подвижных цилиндров выполнены охлаждающие колодцы, соединенные каналами с коленчатым валом через пустотелый цилиндровый палец, объединяя системы смазки и охлаждения, причем неподвижные поршни снабжены форсунками. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндры выполнены подвижными в горизонтальном направлении. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на верхней части головки каждого неподвижного цилиндра выполнен сегментный срез. 4. Двигатель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в верхней части головки каждого неподвижного поршня выполнен лучевод для лазерного луча.