ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ПОРШНЯМИ И ФОРКАМЕРНЫМИ СВЕЧАМИ ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F02B19/12 F02F3/00 

Данное изобретение относится к области машиностроения, в частности к области двигателестроения, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Известен форкамерный двигатель внутреннего сгорания с выполненными канавками на поверхности пробки в плоскости, диагональной, пересекающей пробку от одного торца ее к другому, имеющий форсирующую камеру с клапаном, в определенный момент перекрывающим камеру свечи от основной камеры сгорания. (Дополнение к авторскому свидетельству СССР 699212, МПК F 02 B 19/12, опубликовано в 1979 году.)
Недостатком данной конструкции является усложненность конструкции двигателя и большое трение в поршневом блоке двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором имеется предварительная камера сгорания в свечном отделе, отделенная от основной камеры сгорания тонким каналом, при этом свечные электроды установлены в предварительной камере сгорания. (Патент Японии, выписка СССР из патента Японии 1022667, F 02 B 19/12, опубликовано в 1972 году.)
Недостатком данной конструкции является невозможность регулирования соотношения моментов воспламенения и полного сжатия топлива поршнем, большое трение в поршневом блоке двигателя.

Известен двигатель внутреннего сгорания имеющий предкамеру, связанную с основной камерой сгорания каналом, предкамера размещена вне цилиндра и имеет устройство для введения под давлением топлива и устройство с распыляющим отверстием. (Патент СССР 886758, F 02 B 19/12, опубликовано 30.11.81 года.)
Недостатком данной конструкции является усложненность выполнения двигателя, большое трение в поршневом блоке двигателя.

Данное изобретение по своим целям и поставленной задаче является наиболее близким к заявляемому объекту и принято за прототип.

Цель данного изобретения - повышение коэффициента полезного действия, снижение вредных выбросов в атмосферу, уменьшение трения поршней в поршневом блоке двигателя за счет введения форкамерной свечи зажигания и установки в поршневой блок прямоугольных поршней.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания, содержащий поршневую систему, состоящую из поршней, шатуна, коленчатого вала, содержащий свечи зажигания, состоящие из изоляционного корпуса, металлического корпуса, свечной гайки, токопроводящего электрода в изоляции, отличается тем, что поршни выполнены с прямыми углами, имеющие втулочную систему вместо поршневых и маслосъемных колец, а свечи зажигания имеют форкамерную насадку, которая имеет собственную камеру и клапанную систему распределения сжатого и воспламененного топлива; свеча зажигания имеет форкамерную насадку, которая накручена на нее, и укороченный токопроводящий электрод, а заземляющий электрод установлен внутри камеры форкамерной насадки, на форкамерной насадке нанесена резьба для установки в корпус двигателя, при этом форкамерная насадка разборная и на конце имеет клапанную систему, которая регулирует вход сжатых и выход воспламененных газов в определенный момент; клапанная система форкамерной насадки свечи зажигания состоит из впускного и выпускного клапанов, имеющих собственные камеры, куда они установлены, каждый клапан имеет на одном из оснований ограничитель хода, который упирается в основание тарельчатой пружины, а свободные концы пружины упираются в стенку камеры, где установлен клапан, камеры клапанов имеют дополнительные камеры, которые имеют входное отверстие, меньшее по размеру основания клапана, при этом клапаны установлены свободным от ограничителя основанием к входному отверстию в дополнительную камеру и, отжимаемые пружинами через ограничители хода клапана, закрывают их; каждая из клапанных и дополнительных камер имеет каналы, проточенные в корпусе форкамерной насадки, для впускного клапана каналы идут снаружи в дополнительную камеру камеры впускного клапана, а из камеры, где установлен клапан, от его боковых сторон, каналы идут в камеру форкамерной насадки, при этом входное отверстие данных каналов имеет прорезь по всей длине камеры, где установлен впускной клапан, а для выпускного клапана каналы идут из камеры форкамерной насадки в дополнительную камеру выпускного клапана, и из камеры, где установлен выпускной клапан, от его боковых сторон, каналы идут наружу; в момент полного сжатия поршнем топливных газов впускной клапан закрывает каналы, идущие из камеры впускного клапана в камеру форкамерной насадки, в камере форкамерной насадки находится сжатая топливная смесь, свеча зажигания выдает искру, выпускной клапан закрыт; впускной клапан закрывает каналы, идущие из камеры впускного клапана в камеру форкамерной насадки, топливные газы в камере форкамерной насадки воспламенены, выпускной клапан открыл каналы, идущие из камеры выпускного клапана наружу, поршень начинает работу; поршни выполнены с прямыми углами, по сторонам поршней высверлены круглые прорези, в которых установлены круглые поршневые втулки, при этом меньшая часть окружности прорезей каждой стороны прямоугольного поршня, исходя от абстрактно проведенной параллельной данной прорези линии через центр поршня, имеет разрыв с тем условием, что круглые стороны поршневых втулок, установленных в данные прорези, несколько выступают над боковой поверхностью поршня, при этом втулки, установленные на одних из параллельных сторон поршня с торца, перекрывают втулки, установленные на других параллельных сторонах поршня, ниже поршневых втулок сделаны прорези, в которых устанавливаются втулки для съема лишнего масла тем же способом, что и круглые поршневые втулки.

На фигуре 1 показана общая схема свечи зажигания с форкамерной насадкой (вид сбоку).

На фигуре 2 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой (вид сбоку в разрезе свечи и контргайки).

На фигуре 3 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой (вид спереди в разрезе свечи и контргайки).

На фигуре 4 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой в разрезе свечи зажигания и контргайки с увеличенной проекцией клапанного отдела форкамерной насадки (вид спереди).

На фигуре 5 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой в разрезе со стороны каналов выпускного клапана (вид сбоку).

На фигуре 6 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой с отжатой впускным клапаном тарельчатой пружиной в момент захода топливной смеси в камеру форкамерной насадки, со стороны каналов впускного клапана (вид сбоку в разрезе свечи и контргайки).

На фигуре 7 показана схема свечи зажигания с форкамерной насадкой с отжатой тарельчатой пружиной впускным клапаном в момент выхода воспламененной топливной смеси из камеры форкамерной насадки, со стороны каналов выпускного клапана (вид сбоку в разрезе свечи, контргайки и форкамерной насадки).

На фигуре 8 показана схема расположения круглых поршневых втулок в поршне (вид сверху с разрезом до круглых втулок по углу поршня).

На фигуре 9 показана схема расположения круглых поршневых втулок в поршне (вид спереди).

На фигуре 10 показана схема расположения круглых поршневых втулок в поршне (вид сбоку).

Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания состоит из поршневой системы, состоящей из поршней 1 с прямыми углами, с втулочной системой вместо поршневых колец, причем втулка 2 перекрывает втулку 3 с ее торца. По сторонам поршня 1 сделаны круглые прорези 4, в которые устанавливаются круглые поршневые втулки 2 и 3, при этом меньшая часть окружности прорезей 4 каждой стороны прямоугольного поршня 1, исходя от абстрактно проведенной параллельной данной прорези линии через центр поршня, имеет разрыв с тем условием, что круглые стороны поршневых втулок 2 и 3, установленных в данные прорези, несколько выступают над боковой поверхностью поршня 1. Ниже поршневых втулок 2 и 3 сделаны прорези, в которые устанавливаются втулки 5 для съема лишнего масла со стенок поршневого блока, по схеме круглых поршневых втулок, шатуна 6, коленчатого вала 7, свечей зажигания 8 с форкамерной насадкой 9. Свеча зажигания 8 состоит из наконечника 10, укороченного токопроводящего электрода 11, изолятора 12, гайки 13 для закручивания свечи 8 в корпус форкамерной насадки 9, резьбовой нитки 14, выполненной на корпусе форкамерной насадки 9, для закручивания в корпус двигателя Вентури форкамерной насадки 9 выполнена камера 15, на стенке которой выполнен заземляющий электрод 16. На свободном конце форкамерной насадки 9 выполнена клапанная система, состоящая из камер 17 и 18, перегороженных между собой. В камере 17 установлен впускной клапан 19, имеющий на одном из оснований ограничитель хода клапана 20, который упирается в тарельчатую пружину 21 с определенным усилием. В камере 17 сделана дополнительная камера 22, меньшая по размерам основания клапана 19. Клапан 19 установлен так, что основание клапана с ограничителем упирается в основание тарельчатой пружины 21, пружина 21 своими концами упирается в стенку камеры 17, а основание клапана без ограничителя закрывает входное отверстие в дополнительной камере 22. В дополнительную камеру 22 снаружи идут каналы 23, а из камеры 17 (с боковой стороны клапана 19) в камеру 15 форкамерной насадки 9 идут каналы 24, имеющие на входном отверстии прорезь 25 по всей длине камеры 17, прогиб тарельчатой пружины 21 такой, что клапан 19 может открыть каналы 23 при нажатии на пружину 21 ограничителем хода 20. В камере 18 установлен выпускной клапан 26, имеющий на одном из оснований ограничитель хода клапана 27, который упирается в тарельчатую пружину 28 с определенным усилием. В камере 18 сделана дополнительная камера 29, меньшая по размерам основания клапана 26. Клапан 26 установлен так, что основание клапана с ограничителем 27 упирается в основание тарельчатой пружины 28, свободные концы пружины 28 в стенку камеры 18, а основание клапана без ограничителя закрывает входное отверстие в дополнительной камере 29. В дополнительную камеру 29 из камеры 15 форкамерной насадки 9 сделаны каналы 30, а из камеры 18 (с боковой стороны клапана 26) наружу идут каналы 31. Прогиб пружины 28 такой, что при нажатии на основание пружины ограничителем 27 клапан 26 откроет каналы 31. На форкамерную насадку 9 накручена контргайка 32, которая имеет обратное направление резьбы по отношению направления резьбы, выполненной на форкамерной насадке 9 для вкручивания в корпус двигателя.

Работа.

Двигатель внутреннего сгорания с форкамерными свечами зажигания заведен. Поршень 1 начинает сжимать топливную смесь. Под воздействием создаваемого давления сжимаемые топливные газы через каналы 23 попадают в дополнительную камеру 22 и давят на впускной клапан 19. Клапан 19 своим ограничителем 20 давит на основание тарельчатой пружины 21. Когда клапан 19 достаточно переместится, то приоткроются каналы 24 и топливная смесь попадет в камеру 15 форкамерной насадки 9. Так как давление в камере 17 (между стенкой камеры и клапаном - длина ограничителя хода клапана) будет равно давлению в камере 15 (топливная смесь будет попадать через прорези 25), то пружина 21 отожмет клапан 19 и дополнительная камера 22 закроется. Когда камера 22 закрыта, происходит воспламенение в камере 15 и под давлением воспламененных газов через каналы 30, через дополнительную камеру 29 отожмется клапан 26, приоткроются каналы 31 и воспламененные топливные газы устремятся наружу. При этом усилие пружины 21 рассчитано на давление газов при холостом режиме работы двигателя, при рабочем режиме работы двигателя пружина 21 будет отжиматься до тех пор, пока давление в камере 15 и камере 17 не уравновесится (верхняя точка движения поршня), а усилие пружины 28 должно быть достаточным для того, чтобы газы могли полностью воспламениться (набрать давление). Во время движения поршня круглые втулки 2 и 3, задевая за стенки поршневого блока, будут прокручиваться, а втулки 5 для съема масла будут снимать лишнее масло со стенок поршневого блока.

Данное изобретение относится к области машиностроения, а именно к области двигателестроения, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Основное отличие состоит в том, что поршни выполнены с прямыми углами, по сторонам поршней высверлены круглые отверстия, в которых установлены круглые втулки, причем втулки, установленные на одних из параллельных сторон поршня, с торца перекрывают втулки, установленные на других параллельных сторонах поршня, ниже поршневых втулок сделаны прорези, в которых устанавливаются втулки для съема лишнего масла тем же способом, что и круглые поршневые втулки. В момент движения поршня втулки прокручиваются. Форкамерная свеча зажигания имеет форкамерную насадку, которая имеет клапанный механизм распределения сжатого и воспламененного топлива. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, снижение вредных выбросов в атмосферу, уменьшение трения поршней в поршневом блоке двигателя за счет введения форкамерной свечи зажигания и установки в поршневой блок прямоугольных поршней. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания, содержащий поршневую систему, состоящую из поршней, шатуна, коленчатого вала, содержащий свечи зажигания, состоящие из изоляционного корпуса, металлического корпуса, свечной гайки, токопроводящего электрода в изоляции, отличающийся тем, что поршни выполнены с прямыми углами, имеющие втулочную систему вместо поршневых и маслосъемных колец, а свечи зажигания имеют форкамерную насадку, которая имеет собственную камеру и клапанную систему распределения сжатого и воспламененного топлива. 2. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по п. 1, отличающийся тем, что свеча зажигания имеет форкамерную насадку, которая накручена на нее, и укороченный токопроводящий электрод, а заземляющий электрод установлен внутри камеры форкамерной насадки, на форкамерной насадке нанесена резьба для установки в корпус двигателя, при этом форкамерная насадка разборная и на конце имеет клапанную систему, которая регулирует вход сжатых и выход воспламенных газов в определенный момент. 3. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по п. 2, отличающийся тем, что клапанная система форкамерной насадки свечи зажигания состоит из впускного и выпускного клапанов, имеющих собственные камеры, куда они установлены, каждый клапан имеет на одном из оснований ограничитель хода, который упирается в основание тарельчатой пружины, а свободные концы пружины упираются в стенку камеры, где установлен клапан, камеры клапанов имеют дополнительные камеры, которые имеют входное отверстие, меньшее по размеру основания клапана, при этом клапаны установлены свободным от ограничителя основанием к входному отверстию в дополнительную камеру и, отжимаемые пружинами через ограничители хода клапана, закрывают их. 4. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по п. 3, отличающийся тем, что каждая из клапанных и дополнительных камер имеет каналы, проточенные в корпусе форкамерной насадки, для впускного клапана каналы идут снаружи в дополнительную камеру камеры впускного клапана, а из камеры, где установлен клапан, от его боковых сторон каналы идут в камеру форкамерной насадки, при этом входное отверстие данных каналов имеет прорезь по всей длине камеры, где установлен впускной клапан, а для выпускного клапана каналы идут из камеры форкамерной насадки в дополнительную камеру выпускного клапана и из камеры, где установлен выпускной клапан, от его боковых сторон каналы идут наружу. 5. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по пп. 3, 4, отличающийся тем, что в момент полного сжатия поршнем топливных газов впускной клапан закрывает каналы, идущие из камеры впускного клапана в камеру форкамерной насадки, в камере форкамерной насадки находится сжатая топливная смесь, свеча зажигания выдает искру, выпускной клапан закрыт. 6. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что впускной клапан закрывает каналы, идущие из камеры впускного клапана в камеру форкамерной насадки, топливные газы в камере форкамерной насадки воспламенены, выпускной клапан открыл каналы, идущие из камеры выпускного клапана наружу, поршень начинает работу. 7. Двигатель внутреннего сгорания с прямоугольными поршнями и форкамерными свечами зажигания по п. 1, отличающийся тем, что поршни выполнены с прямыми углами, по сторонам поршней высверлены круглые прорези, в которых установлены круглые поршневые втулки, при этом меньшая часть окружности прорезей, каждой стороны прямоугольного поршня, исходя от абстрактно проведенной параллельной данной прорези линии через центр поршня, имеет разрыв с тем условием, что круглые стороны поршневых втулок, установленных в данные прорези, несколько выступают над боковой поверхностью поршня, при этом втулки, установленные на одних из параллельных сторон поршня, с торца перекрывают втулки, установленные на других параллельных сторонах поршня, ниже поршневых втулок сделаны прорези, в которых устанавливаются втулки для съема лишнего масла тем же способом, что и круглые поршневые втулки.