ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02B63/06 F02B67/04 F04B17/05 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, являющимся источниками механической энергии, а именно к области поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в карбюраторных, газовых и дизельных двигателях различного назначения.

Наиболее близкой конструкцией является двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршни, цилиндры, коленчатый вал, шатуны, механизм газораспределения.

Недостатками известных конструкций двигателей внутреннего сгорания являются:
- большая потеря мощности из-за применения кривошипно-шатунного механизма для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение карданного вала.

- малый ресурс цилиндропоршневой группы.

Изобретение направлено на снижение расхода топлива и увеличение ресурса двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем поршни, цилиндры, коленчатый вал, шатуны, механизм газораспределения, отличительной особенностью является то, что он снабжен гидросистемой, включающей гидропоршни, гидроцилиндры и связанный с ними посредством трубопроводов гидромотор, при этом поршни цилиндров связаны с гидропоршнями гидроцилиндров штангами, соединенными посредством шатунов с коленчатым валом, причем коленчатый вал кинематически связан с механизмом газораспределения, а гидромотор с карданным валом.

Анализ известных решений не выявил аналогичного выполнения двигателей внутреннего сгорания и показал, что изобретение является новым, так как оно не известно и для специалиста не следует явным образом из уровня техники, то есть, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 поршни 1, 2, 3, 4 цилиндров 5, 6, 7, 8 у показанного сбоку двигателя связаны с гидропоршнями 9, 10, 11, 12 гидроцилиндров 13, 14, 15, 16 штангами 17, соединенными посредством шатунов 18 с коленчатым валом 19.

На фиг. 2 у показанного спереди двигателя хорошо видна возможность установки второго коленчатого вала 20 и второго комплекта шатунов 21.

На фиг. 3 показана гидросистема двигателя, включающая гидропоршни 9, 10, 11, 12 гидроцилиндров 13, 14, 15, 16, имеющих рабочие клапаны 22, впускные клапаны 23 и выпускные клапаны 24.

Трубопроводами 25 гидроцилиндры связаны с гидромотором 26, радиатором 27 и масляным баком 28.

Двигатель работает следующим образом:
При работе двигателя в цилиндрах происходит чередование тактов - "рабочий ход" - "выпуск" - "впуск" - "сжатие" и так далее.

Например, в цилиндре 5 - рабочий ход
в цилиндре 6 - выпуск
в цилиндре 7 - впуск
в цилиндре 8 - сжатие
Поршень 1 цилиндра 5 при фазе "рабочий ход" под действием газов посредством штанги 17 давит на гидропоршень 9 гидроцилиндра 13. При этом масло, находящееся в гидроцилиндре 13, через рабочий клапан 22 под давлением поступает по трубопроводу 25 на вход гидромотора 26 и вращает его. После гидромотора масло по трубопроводу поступает в радиатор 27, где охлаждается и поступает в масляный бак 28.

Такты чередуются согласно рабочему циклу.

После того, как рабочий ход закончится в цилиндре 5, сразу же начинается рабочий ход в цилиндре 8. И теперь уже из гидроцилиндра 16 (находящегося на одной оси с цилиндром 8) масло под давлением поступает в гидромотор и вращает его, а ведущий вал гидромотора вращает карданный вал (например, автомобиля).

При этом коленчатый вал 19 посредством шатунов 18 (а при установке двух коленчатых валов 19 и 20, то они посредством шатунов 18 и 21) ограничивают ход поршней в ВМТ и НМТ при их движении от ВМТ к НМТ и наоборот. Кроме того, коленчатый вал соединен только с механизмом гидрораспределения и вращает только распределительные валы (в том числе и вал, открывающий и закрывающий масляные клапаны 22, 23 и 24). Рабочий клапан 22 открывается у того гидроцилиндра, на продолжении оси которого находится цилиндр с фазой "рабочий ход".

При фазе "впуск" у какого-либо цилиндра - у соответствующего гидроцилиндра открывается выпускной клапан 24. При фазах "сжатие" и "выпуск" у какого-либо цилиндра - у соответствующего гидроцилиндра открывается впускной клапан 23.

Основным достоинством данного двигателя является малый расход топлива и значительное увеличение ресурса двигателя, и в первую очередь цилиндропоршневой группы.

Снятие с кривошипно-шатунного механизма функции преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение карданного вала и передача ее гидросистеме позволяет уменьшить расход топлива в 1,5 раза. Ресурс цилиндропоршневой группы на порядок выше, чем у известных двигателей.

Двигатель предназначен для использования в машиностроении и на транспорте. Двигатель снабжен гидромотором, гидроцилиндрами с гидропоршнями, соединенными с рабочими поршнями штангами. При этом соответствующие поршни, цилиндры и штанги расположены на одной продольной оси. Ось коленчатого вала смещена от продолжения данной оси, а сам коленчатый вал соединен шатунами со штангой. Ведущий вал гидромотора кинематически связан с карданным валом. Изобретение обеспечивает снижение расхода топлива и увеличение ресурса цилиндропоршневой группы за счет снятия с кривошипно-шатунного механизма функции преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение карданного вала и передачи ее гидросистеме с использованием гидроцилиндров и гидродвигателя. 3 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршни, цилиндры, коленчатый вал, шатуны, механизм газораспределения, отличающийся тем, что он снабжен гидросистемой, включающей гидропоршни, гидроцилиндры и связанный с ними посредством трубопроводов гидромотор, при этом поршни цилиндров связаны с гидропоршнями гидроцилиндров штангами, соединенными посредством шатунов с коленчатым валом, причем коленчатый вал кинематически связан с механизмом газораспределения, а гидромотор - с карданным валом.