ВАКУУМНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК F02B29/02 

Изобретение относится к области поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в двигателях различного назначения.

Известен двигатель внутреннего сгорания (заявка на изобретение №2003136403, опубл. 20.05.2005), содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем с полостью для камеры сгорания, имеющей горловину, головку цилиндра с установленной в ней форсункой с распылителем, имеющим сопловое отверстие, камеру сгорания, образованную головкой цилиндра и полостью в поршне, горловина полости выполнена в виде профилированного сопла Лаваля, выходное сечение которого обращено в сторону головки цилиндра, а в головке цилиндра установлена форкамера с вмонтированной в нее форсункой с распылителем, содержащая перепускной канал в виде профилированного сопла Лаваля, выходное сечение которого сопряжено с камерой сгорания двигателя.

Недостатком известной конструкции является сложность, обусловленная наличием сопла Лаваля, форкамеры с вмонтированной в нее свечой зажигания, а также то, что продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу.

Известен двигатель внутреннего сгорания (заявка на изобретение №2003136473, опубл. 20.05.2005), содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенными в нем двумя противоположно движущимися поршнями, двумя шатунами и двумя коленчатыми валами, кинематически связанными между собой, камеру сгорания, образованную днищами поршней, и размещенные в стенке цилиндра впускные и выпускные органы; при расположении поршней прижатыми друг к другу, а одного из коленчатых валов - во внутренней мертвой точке, другой коленчатый вал повернут относительно горизонтальной оси рабочей камеры на угол Y, при этом сумма хода поршней L1+L2 больше длины рабочей камеры L на величину а, пропорциональную углу поворота Y, причем угол поворота 0<Y<90°.

Недостатком этого двигателя внутреннего сгорания является низкая надежность, обусловленная кинематической сложностью, наличием двух коленчатых валов, камеры сгорания, впускных и выпускных органов, а также тем, что вредные продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2253740, опубл. 10.06.2005), содержащий цилиндры с гильзами, поршни, шатуны, коленчатый вал, механизм газораспределения, систему охлаждения, причем цилиндры имеют ребра охлаждения или рубашку охлаждения, при этом гильзы цилиндров с увеличенным внутренним объемом выполнены с окнами охлаждения и имеют двойную стенку, образующую камеру охлаждения, сообщающуюся с внутренним объемом посредством окон охлаждения, а внешняя сторона цилиндров имеет теплоизоляционное покрытие.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, обусловленная наличием цилиндров, конструктивных элементов охлаждения и теплоизоляционного покрытия, а также низкая экологичность двигателя, вследствие того, что продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу.

Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции двигателя за счет отсутствия выделения тепла, системы охлаждения, системы подготовки, подачи и зажигания горючей смеси и устранении вредных выбросов, появляющихся при сгорании топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что двигатель содержит устройство, состоящее из патрубка, ресивера, вакуумного насоса, создающего вакуум над поршнем, а также устройство управления клапанами, состоящее из распределительного вала с зубчатой рейкой, пружины, кулачка с приводом, обеспечивающих регулирование создания вакуума в цилиндрах двигателя.

Двигатель внутреннего вакуума представлен на чертежах: на фиг.1 - продольный разрез, на фиг.2 - разрез по А-А. Двигатель состоит из следующих деталей и узлов: блока цилиндров 1, крышки 2, патрубка 3, ресивера 4, вакуумного насоса 5 с приводом M1, поршней 6, 7, шатуна 8, коленчатого вала 9, канала 10, канала 11, распределительного вала 12, снабженного зубчатой рейкой, шестерни 13, пружины 14, кулачка 15 с приводом, клапана 16, двухпозиционного клапана 17. Поршни 6 и 7 находятся в цилиндрах блока цилиндров 1; шатуном 8 каждый поршень связан с коленчатым валом 9. Крышка 2 закреплена на блоке цилиндров 1, в ней выполнены вертикальные каналы 10 и 11; патрубок 3 соединен трубками с каналом 11, он содержит клапан двухпозиционный 17. В поперечных отверстиях крышки размещаются клапаны 16. Патрубок 3 соединен с ресивером 4, снабженным вакуумным насосом 5. На осях клапанов 16 закреплены шестерни 13, которые находятся в зацеплении с рейкой распределительного вала 12. Распределительный вал 12 в продольном направлении находится под действием пружины 14; пружина обеспечивает контакт распределительного вала с кулачком 15, имеющим свой привод.

Работает двигатель внутреннего вакуума следующим образом. Вакуумный насос 5 периодически откачивает воздух из ресивера 4, создавая в нем разряжение (вакуум). Для запуска двигателя необходимо открыть клапан 17, при открытом клапане 17 воздух из патрубка 3 поступает в ресивер 4. При открытом клапане 16 воздух, находящийся в цилиндре над поршнем 6, устремляется по патрубку в ресивер - над поршнем 6 появляется разряжение (вакуум).

Снизу со стороны коленчатого вала 9 на поршень 6 будет действовать атмосферное давление (Ра); возникает разность давлений над поршнем (Ро) и под поршнем (Ра).

Если разность (Ра-Ро) умножить на площадь поршня F, то получим силу Q, которая действует на поршень 6 вертикально. Под действием силы Q поршень 6 перемещается вверх, через шатун 8 вращая коленчатый вал 9. В это время поршень 7, связанный с коленчатым валом шатуном, будет свободно перемещаться вниз; на поршень 7 сверху и снизу действует атмосферное давление Ра, так как канал 10, обеспечивающий связь с атмосферой, открыт, а канал 11 закрыт. Вращением колпачка 15 обеспечивают перемещение распределительного вала 12 влево, его зубчатая рейка вращает шестерни клапанов 16, которые меняют свое положение: открыт на закрыт; закрыт на открыт. Теперь вакуум образуется над поршнем 7 и он начинает перемещаться вверх, а поршень 6 - вниз. Таким образом, совершается один полный цикл двигателя внутреннего вакуума.

От величины силы Q зависит крутящий момент на коленчатом валу 9; частота перемещения распределительного вала 12 обеспечивает частоту циклов двигателя внутреннего, вакуума. Применение ресивера позволяет иметь определенный запас разряженного воздуха (вакуума). При уменьшении разряженности в ресивере автоматически включается вакуумный насос. Запас разряженного воздуха (вакуума) можно иметь в пустотах двухслойного кузова автомобиля.

Двигатель внутреннего вакуума имеет упрощенную конструкцию: в нем отсутствует процесс сгорания топлива, система охлаждения, система подготовки, подачи, зажигания горючей смеси; кроме того нет вредных выхлопов в атмосферу, двигатель взрывобезопасен.

Двигатель относится к машиностроению и может быть использован в двигателях различного назначения. Двигатель содержит средство создания вакуума в цилиндрах над поршнем, включающее вакуумный насос с ресивером, подключенным посредством патрубка с клапанами к цилиндрам, и устройство управления клапанами, состоящее из распределительного вала с зубчатой рейкой, пружины и кулачка с приводом, установленное с возможностью регулирования процесса создания вакуума в цилиндрах. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и устранение вредных выбросов. 2 ил.

Вакуумный двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни, посредством шатунов связанные с коленчатым валом, клапаны и средство создания вакуума в цилиндрах над поршнями, отличающийся тем, что он снабжен устройством управления клапанами, состоящим из распределительного вала с зубчатой рейкой, пружины и кулачка с приводом и установленным с возможностью регулирования процесса создания вакуума в цилиндрах, а средство создания вакуума в цилиндрах над поршнями выполнено в виде вакуумного насоса с ресивером, подключенным посредством патрубка с клапанами к цилиндрам.