ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ "РУСЬ" Российский патент 1999 года по МПК F02B33/22 

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в транспортной технике наземного и воздушного сообщения.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, крышку блока цилиндров с камерами сгорания, в которые установлены форсунки, и имеющий кривошипно-шатунный механизм, включающий коленчатый вал, шатуны и поршни, размещенные в цилиндрах блока цилиндров и соединенные шатунами с шатунными шейками коленчатого вала, впускной коллектор и выпускной коллектор. Такой двигатель находит широкое применение на грузовых автомобилях большой грузоподъемности, на тракторах и тепловозах.

Однако двигатель имеет недостаток, из-за которого не получил применения на грузовых автомобилях малой грузоподъемности и на легковых автомобилях, потому что он имеет низкую компактность и большой вес.

Известен также поршневой двигатель внутреннего сгорания, который в основном выполнен, как и указанный выше, но дополнительно содержит приводной компрессор и вместo впускного коллектора имеет нагнетальный коллектор (см. рис. 136а, кн. М.С.Ховах. Автомобильные двигатели.- М., 1971 г.). Двигатель можно выполнить с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена - это двухтактный двигатель ЯАЗ (см. рис. 44, кн. М.С. Ховах и др. Автомобильные двигатели.- М., 1971 г.). В таком двигателе повышается удельная мощность и вследствие этого уменьшаются его габариты и вес.

Однако двигатель имеет серьезный недостаток. В таком двигателе остается очень сложной система газораспределения с применением клапанов, имеющих низкую надежность при их работе в тяжелых условиях: высокой температуре газов, без охлаждения и смазки, к тому же происходят утечки рабочего тела через неплотность прилегания клапанов, а привод последних и использование клапанов усложняют конструкцию двигателя и вызывают увеличение габаритов и веса двигателя, и все это не позволяет существенно повысить компактность двигателя, упростить его конструкцию, увеличить долговечность и экономичность. Поэтому такой двигатель не получил широкого распространения.

Задачей изобретения является упрощение системы газораспределения и повышение ее надежности, чтобы за счет этого обеспечить простоту конструкции двигателя, уменьшить габариты, повысить долговечность и увеличить экономичность и вследствие этого создать возможность использования такого двигателя, начиная от микроавтомобилей и кончая автомобилями самой высокой грузоподъемности, вплоть до применения его на тепловозах и в авиационной технике.

Поставленная задача решается тем, что поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, крышку блока цилиндров с камерами сгорания, в которые установлены форсунки, кривошипно-шатунный механизм, включающий коленчатый вал, шатуны и поршни, размещенные в цилиндрах блока цилиндров и соединенные шатунами с шатунными шейками коленчатого вала, приводной компрессор, нагнетательный коллектор и выпускной коллектор, имеет такое расположение цилиндров в блоке цилиндров, что два рядом находящихся цилиндра сообщаются через общую для них камеру сгорания крышки блока цилиндров, и эти цилиндры выполняют разные функции газораспределения: один цилиндр служит впускным и имеет впускное щелевое окно, a другой цилиндр является выпускным и имеет выпускное щелевое окно, и на сообщающихся цилиндрах щелевые окна выполнены так, что они находятся на них выше днищ поршней, занимающих в работе положение НМТ и в дальнейшем совершающих синхронное движение вследствие соединения этих поршней шатунами с шатунными шейками коленчатого вала, выполненными на нем соосно, и при положении поршней в НМТ впускной цилиндр через впускное щелевое окно сообщается с нагнетательным коллектором, а выпускной цилиндр - с выпускным коллектором.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания (см. чертеж) содержит блок цилиндров 1, крышку блока цилиндров 2, на которой имеются камеры сгорания 3, в которые устанавливаются форсунки 4, двигатель имеет кривошипно-шатунный механизм, который включает коленчатый вал 5, опирающийся передней 6, задней 7 и промежуточной 8 коренными шейками соответственно на передний 9, задний 10 и промежуточный 11 коренные подшипники блока цилиндров 1, которыe закреплены в последнем при помощи передней 12, задней 13 и промежуточной 14 крышек коренных подшипников, и в блоке цилиндров 1 расположены рядом по два цилиндра, сообщающихся через камеру сгорания 3, выполненную в крышке блока цилиндров 2, общей для этих цилиндров, один из которых является впускным цилиндром 15, а другой служит выпускным цилиндром 16, и в первом находится поршень 17, а во втором - поршень 18, которые выполнены одинаковыми и шатунами 19 соединены соответственно с шатунными шейками 20 и 21, которые под сообщающими цилиндрами 15 и 16 на коленчатом валу 5 выполнены соосными, и на чертеже показаны две пары сообщающихся цилиндров: передние и задние, на впускных цилиндрах имеются впускные щелевые окна 22, а на выпускных цилиндрах - выпускные щелевые окна 23; при положении поршней 17 и 18 в цилиндрах 15 и 16 в НМТ щелевые окна 22 и 23 будут выше днищ этих поршней, к блоку цилиндров 1 снизу крепится поддон для масла 24, при этом двигатель снабжен приводным компрессором 25, который жестко соединен с осью 26, на которой жестко закреплена шестерня компрессора 27, входящая в зацепление с шестерней привода 28, закрепленной жестко на переднем конце коленчатого вала 5, и спереди на блоке цилиндров 1 установлена крепежная плита 29, к которой прикреплен корпус компрессора 31, имеющий входную горловину 32 и нагнетательную горловину 33, к которой присоединен нагнетательный коллектор 34, с которыми сообщаются впускные цилиндры 15 через их впускные щелевые окна 22, а выпускные цилиндры 16 через выпускные щелевые окна 23 сообщаются с выпускным коллектором 35 и отраженное сообщение происходит между цилиндрами и коллекторами тогда, когда поршни открывают в цилиндрах щелевые окна 22 и 23, находясь в положении НМТ или близко к нему (на чертеже выпускной коллектор 35 показан с другой стороны блока цилиндров 1 с целью лучшего отражения движения газов, но и он может располагаться на той же стороне, что и нагнетательный коллектор 34), движение воздуха показано стрелками 36, а перемещение отработанных газов - стрелками с ноликами 37, и к заднему концу коленчатого вала 5 для съема мощности крепится маховик 38 с шестерней маховика 39.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Когда в двух сообщающихся цилиндрах - впускном 15 и выпускном 16 поршни 17 и 18 находятся в НМТ (на чертеже это положение занимают поршни передних цилиндров), то приводным компрессором 25 воздух 36 засасывается во входную горловину 32 корпуса компрессора 31 и подается в нагнетательную его горловину 33, из которой воздух поступает в нагнетательный коллектор 34, по которому подходит к впускному щелевому окну 22 впускного цилиндра 15 и заходит в последний и вытесняет из него отработанные газы 37 через общую камеру сгорания 3 в выпускной цилиндр 16 и далее из последнего выталкивает их через его выпускное щелевое окно 23 в выпускной коллектор 35, по которому газы удаляются из двигателя и в результате этого совершается качественная прямоточно-дуговая продувка двух сообщающихся цилиндров - впускного 15 и выпускного 16, а затем при повороте коленчатого вала 5, поршни 17 и 18 в этих цилиндрах движутся синхронно к ВМТ вследствие выполнения шатунных шеек 20 и 21 соосными на коленчатом валу 5 каждой пары сообщающихся цилиндров 15 и 16, и когда в передней их паре поршни 17 и 18 займут положение ВМТ, как это на чертеже показано для задней пары, то есть сжатый воздух будет вытеснен в общую камеру сгорания 3 для впускного 15 и выпускного 16 цилиндров, и в нее в это время форсункой 4 топливо впрыскивается и воспламеняется, a затем при движении поршней 17 и 18 к НМТ последует расширение горячих газов и совершается рабочий ход; как видно из чертежа, описанные процессы будут совершаться в задней паре цилиндров - впускном 15 и выпускном 16 с отставанием на 180^o поворота коленчатого вала 5 ввиду смещения на нем на такую величину шатунных шеек 20 и 21 под задней парой цилиндров 15 и 16 по сравнению с передней парой сообщающихся цилиндров 15 и 16, и, следовательно, двигатель самостоятельно обеспечивает щелевую продувку сообщающихся цилиндров через общую камеру сгорания 3, и будет работать по двухтактному циклу с хорошим использованием полезного объема двигателя, при этом упростилась конструкция двигателя, повысилась его надежность, обеспечено уменьшение потерь рабочего тела, увеличение долговечности и экономичности, повышение компактности и снижение веса двигателя.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет хорошие технико-экономические показатели. В этом двигателе рядом расположенные по два цилиндра являются сообщающимися через общую камеру сгорания, и эта пара цилиндров выполняет разные функции: один из них служит впускным, а другой выпускным, и они обеспечивают газораспределение без клапанов, поэтому на впускном цилиндре имеется впускное щелевое окно, а на выпускном - выпускное щелевое окно, которые на цилиндрах выполнены так, что при положении в них поршней одновременно в НМТ они располагаются выше днищ поршней, и через эти щелевые окна и общую камеру сгорания сообщающихся цилиндров осуществляется прямоточно-дуговая продувка сразу двух цилиндров воздухом, который подается приводным компрессором по нагнетательному коллектору через впускное щелевое окно вo впускной цилиндр и выталкивает из него отработанные газы через общую камеру сгорания в выпускной цилиндр, заходит в последний и выталкивает из него отработанные газы, часть которых уже вытеснена отработанными газами первого цилиндра при заходе в него, в щелевое выпускное окно выпускного цилиндра в выпускной коллектор, и по нему газы удаляются наружу, в результате этого происходит продувка и заполнение сообщающихся цилиндров воздухом, в которых поршни движутся синхронно. В таком двухтактном двигателе достигается хорошее использование рабочего объема цилиндров, уменьшаются потери рабочего тела из-за отсутствия клапанов, упрощается конструкция системы газораспределения и двигателя, повышаются его компактность, долговечность и экономичность.

Изобретение относится к области моторостроения и предназначено для применения в транспортной технике наземного и воздушного сообщений. Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, крышку блока цилиндров с камерами сгорания, в которые установлены форсунки, кривошипно-шатунный механизм, включающий коленчатый вал, шатуны и поршни, последние шатунами соединены с шатунными шейками коленчатого вала, при этом двигатель имеет приводной компрессор, установленный на переднем конце коленчатого вала, нагнетательный коллектор и выпускной коллектор, в блоке цилиндров располагаются рядом два цилиндра, сообщающихся через камеру сгорания, общую для этой пары цилиндров, выполняющих разные функции газораспределения: один цилиндр служит впускным и имеет щелевое впускное окно, а другой цилиндр является выпускным и имеет выпускное щелевое окно, при этом щелевые окна выполнены так, что они находятся выше днищ поршней, когда последние занимают в цилиндрах положение нижней мертвой точки, при этом обеспечивается синхронное движение поршней в результате их соединения шатунами с шатунными шейками коленчатого вала, выполненными соосно под сообщающимися цилиндрами, что позволяет произвести прямоточную щелевую продувку сразу двух цилиндров через их общую камеру сгорания. Изобретение обеспечивает снижение потери рабочего тела, упрощение системы газораспределения, повышение надежности, повышение компактности и долговечности и увеличение экономичности двигателя. 1 ил.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, крышку блока цилиндров с камерами сгорания, в которые установлены форсунки, кривошипно-шатунный механизм, включающий коленчатый вал, шатуны и поршни, последние размещены в цилиндрах блока цилиндров и соединены шатунами с шатунными шейками коленчатого вала, приводной компрессор, нагнетательный коллектор и выпускной коллектор, отличающийся тем, что в блоке цилиндров располагаются рядом, начиная с края, по два цилиндра, сообщающихся через камеру сгорания, выполненную общей для этой пары цилиндров различного назначения: один из них является впускным и имеет впускное щелевое окно, а другой цилиндр служит выпускным и имеет щелевое выпускное окно, щелевые окна на цилиндрах располагаются так, что когда в цилиндрах поршни будут в положении нижней мертвой точки, находятся выше днищ поршней, при этом впускное щелевое окно впускного цилиндра сообщается с нагнетательным коллектором, выпускное щелевое окно выпускного цилиндра сообщается с выпускным коллектором и в сообщающейся паре цилиндров поршни выполнены одинаковыми и шатунами соединены с шатунными шейками коленчатого вала, выполненными на последнем соосно под сообщающимися цилиндрами.