ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02B59/00 F02B33/14 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с впускными, выпускными и перепускными клапанами, поршень, шатун и коленчатый вал (Орлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1970 г., с. 31, рис. 9).

Недостатком известного двигателя является его низкая эффективность.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по числу общих признаков является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с впускными клапанами, впускной и рабочей камерами, соединенными перепускными каналами, ступенчатый поршень и коленчатый вал (а.с. СССР N 26500, МПК F 02 B 25/14, 1932 г.).

Данное устройство принято за прототип.

Недостатком прототипа является низкая эффективность, обусловленная потерей мощности при прохождении отработанных газов через сложную выпускную систему двигателя, а также потерей мощности на преодоление трения в кинематической паре поршень - цилиндр. Кроме того, увеличение давления в рабочей камере известного двигателя в момент рабочего хода ведет к утечке газов в камеру всасывания, что также ведет к снижению мощности двигателя.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности работы двигателя и его надежности.

Сущность изобретения состоит в том, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с впускными клапанами, впускной и рабочей камерами, соединенными перепускными каналами, ступенчатый поршень и коленчатый вал, снабжен перепускными и впускными клапанами, штоком, жестко связанным с поршнем и шарнирно с кривошипом коленчатого вала, цилиндр шарнирно установлен в корпусе с возможность качания вокруг оси шарнира, а в ступенчатом поршне использованы канавочные уплотнения.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат.

Снабжение двигателя перепускными и выпускными клапанами упрощает траекторию прохождения сжатого воздуха в рабочую камеру и выход отработанных газов в атмосферу, что снижает потери мощности в двигателе.

Жесткая связь штока с поршнем и шарнирная - с кривошипом коленчатого вала при шарнирной установке цилиндра в корпусе с возможностью качания вокруг оси шарнира обеспечивает постоянное направление усилия от давления газов в цилиндре, нормальное к поверхности поршня. При этом исключается усилие, прижимающее поршень к стенке цилиндра, что снижает потери мощности на трение в цилиндре и в конечном счете увеличивает эффективность работы двигателя и его надежность.

Использование в ступенчатом поршне канавочных уплотнений также снижает потери на трение в цилиндре и делает возможным использование материала с одинаковым коэффициентом расширения для изготовления поршня и цилиндра. При этом отпадает необходимость в охлаждении двигателя. Следовательно, все тепло, полученное от сгорания топлива, используется для получения полезной мощности.

На фиг. 1 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, в котором на двух опорах 2 установлен коленчатый вал 3 с кривошипом 4 и на двух цапфах 5 подвешен цилиндр 6 с размещенным в нем ступенчатым поршнем 7, впускными 8 и выпускными 9 клапанами и камерой сгорания 10. Шток 11 жестко связан с поршнем 7 и шарнирно - с кривошипом 4 вала 3.

Впускная камера 12 цилиндра 6 соединяется с рабочей камерой 13 перепускными каналами 14 с клапанами 15 и с атмосферой - впускными клапанами 8. Топливо подается в камеру 10 распылителем 16. Поршень 7 снабжен канавочными уплотнениями 17.

Двигатель работает следующим образом.

При вращении вала 3 шток 11 перемещает поршень 7 в цилиндре 6. При движении поршня 7 к н. м.т. во впускной камере 12 происходит сжатие воздуха, поступившего в нее по каналам 14 через впускные клапаны 8. При подходе поршня 7 к н.м.т. перепускные клапаны 15 открываются, пропуская сжатый воздух в рабочую камеру 13. В это время с помощью распределительного механизма (не показан) открываются выпускные клапаны 9 и поступающий в камеру 13 воздух вытесняет через них отработанные газы.

При движении поршня 7 к в.м.т. клапаны 9 закрываются, воздушный заряд продолжает сжиматься, а камера 12 заполняется новой порцией воздуха. Распылитель 16 впрыскивает топливо в камеру 10, где происходит самовоспламенение и сгорание рабочей смеси. Поршень 7 совершает рабочий ход, затем цикл повторяется.

Поскольку шток 11 жестко связан с поршнем 7 и шарнирно - с кривошипом 4 вала 3, то при перемещении поршня 7 цилиндр 6 совершает качательное движение вокруг оси цапф 5, при этом усилие от давления газов в цилиндре 6 постоянно направлено перпендикулярно днищу поршня 7.

Данное свойство заявляемого двигателя обеспечивает значительное увеличение его мощности. Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность и надежность двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении, а именно в двухтактных двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с впускными клапанами, впускной и рабочей камерами, соединенными перепускными каналами, ступенчатый поршень и коленчатый вал. Двигатель снабжен перепускными и выпускными клапанами и штоком, жестко связанным с поршнем и шарнирно - с кривошипом коленчатого вала. Цилиндр шарнирно установлен в корпусе с возможностью качания вокруг оси шарнира, в ступенчатом поршне использованы канавочные уплотнения. Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя и его надежности. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с впускными клапанами, впускной и рабочей камерами, соединенными перепускными каналами, ступенчатый поршень, и коленчатый вал, отличающийся тем, что двигатель снабжен перепускными и выпускными клапанами, штоком, жестко связанным с поршнем и шарнирно с кривошипом коленчатого вала, цилиндр шарнирно установлен в корпусе с возможностью качания вокруг оси шарнира, а в ступенчатом поршне использованы канавочные уплотнения.