ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F01L1/46 

Описание патента на изобретение RU2414604C2

Изобретение относится к области моторостроения поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Аналогом изобретения является патент 2038497, F02B 75/32, опубл. 1995 «Способ повышения топливно-мощностной эффективности двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания».

Повышение эффективности двигателя может быть достигнуто конструктивными особенностями шатунно-кривошипного узла, позволяющими производить выбор оптимального угла поворота кривошипа α в начале рабочего такта, с наступлением которого образуется номинальный объем камеры сжатия и происходит зажигание горючей смеси. В этом случае тангенциальная составляющая силы крутящего момента будет многократно превосходить паразитную радиальную составляющую по оси кривошипа, в результате чего повышается эффективность двигателя.

Для достижения этой цели в аналоге шатуны выполнены составными, из двух подпружиненных, подвижных относительно друг друга частей. Такая конструкция снижает механическую прочность шатуна в целом, одного из основных элементов, подверженных в двигателе силовым нагрузкам. Составной шатун, взаимодействуя с кулачками шейки кривошипа коленчатого вала, в процессе поворота кривошипа от верхней мертвой точки на угол α 30°÷40° удерживает поршень в положении, при котором объем камеры сжатия сохраняется номинальным до момента зажигания горючей смеси. После зажигания части шатуна начинают сдвигаться, в процессе которого давление на кривошип со стороны шатуна ослабляется, сопровождаясь потерей мощности, а в конечной фазе сдвига частей возможен удар шатуна по шейке кривошипа. Кроме того, такт всасывания сокращается на угол α.

Предлагаемое изобретение не изменяет конструкции кривошипно-шатунного механизма, не снижает механической прочности в классическом его исполнении.

Технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания,содержащем головку блока цилиндров, кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, в головке, в полости подвода горючей смеси к всасывающему клапану каждого рабочего цилиндра встроен цилиндр с поршнем внутри него, шток которого контактирует со своим кулачком распределительного вала, а внутренняя полость цилиндра через отверстие сообщена с каналом подвода горючей смеси к всасывающему клапану.

Повышение эффективности двигателя достигается модернизацией газораспределительного механизма, дополнением его принудительным нагнетательным устройством горючей смеси в камеру сгорания, согласованно действующим с перемещением впускного клапана, рабочего поршня и кривошипа, в результате чего номинальный объем камеры сжатия и момент зажигания образуются ко времени поворота кривошипа на оптимальный угол α от верхней мертвой точки в начале рабочего хода поршня.

На фиг.1÷6 изображены положения деталей газораспределительного механизма за полный цикл работы четырехтактного двигателя, где:

1 - рабочий цилиндр;

2 - рабочий поршень;

3 - кривошип;

4 - шатун;

5 - клапан впускной (всасывающий);

6 - шток клапана впускного (всасывающего);

7 - цилиндр;

8 - поршень;

9 - шток поршня;

10 - головка рабочих цилиндров (головка блока цилиндров);

11 - газораспределительный вал;

12 - кулачок впускного(всасывающего) клапана;

13 - кулачок поршня;

14 - канал подвода горючей смеси.

На фиг.1 изображены положения деталей в начале такта всасывания.

На фиг.2 изображен разрез фиг.1 по А-А.

На фиг.3 изображены положения деталей в конце такта всасывания.

На фиг.4 изображены положения деталей в момент нахождения рабочего поршня в верхней мертвой точке.

На фиг.5 изображены положения деталей в начале рабочего хода.

На фиг.6 изображены положения деталей в конце такта выхлопа.

На фиг.7 изображен схематический чертеж двигателя, поясняющий расчет возможности осуществления изобретения.

В предложенном двигателе конструкция кривошипно-шатунного механизма сохранена классическая, изменена конструкция газораспределительного механизма следующим образом. В голове 10 каждого из рабочих цилиндров 1 в полости подвода горючей смеси к впускному клапану 5 встроен цилиндр 7 с поршнем 8 внутри него. Перемещение поршня 8 осуществляется кулачком 13 распределительного вала 11 посредством штока поршня 9.

Двигатель работает следующим образом.

С началом такта всасывания в рабочий цилиндр 1 и цилиндр 7 поступает горючая смесь из канала 14 (фиг.1, фиг.2). По мере поворота кривошипа 3, в конце такта всасывания, канал 14 перекрывается поршнем 8, впускной клапан 5 остается открытым (фиг.3). Горючая смесь сжимается до объема камеры сжатия V=V1+V2 (фиг.4). К моменту поворота кривошипа 3 на угол α=30° горючая смесь объема V2 из цилиндра 7 вытесняется поршнем 8 в камеру сжатия V1, впускной клапан 5 закрывается, включается зажигание (фиг.5). К окончанию такта выхлопа поршень 8 возвращается в исходное положение (фиг.6).

Для иллюстрации возможности осуществления изобретения произведен расчет габаритных размеров встраиваемого в головку цилиндра и диапазон перемещения поршня в нем применительно к двигателю автомобиля «Ока»:

- диаметр рабочего цилиндра, D - 82 мм;

- диаметр впускного клапана, d - 34 мм;

- ход рабочего поршня, h - 71 мм;

- объем камеры сжатия, V - 38 см3.

Расчет производится для угла поворота кривошипа от верхней мертвой точки α=30°.

1. Определяется частичный объем рабочего цилиндра между поверхностями поршня в ВМТ и при повороте кривошипа на угол

α=30° (фиг.7):

;

;

2. Объемы камеры сжатия Пс составляют объемы V1 и V2 (фиг.4):

V=V1+V2=38 см3

3. С поворотом кривошипа на угол α=30° V1 увеличивается на 26,8 см, следовательно, для компенсации V1 объем V2 должен также составлять 26,8 см3 с тем, чтобы в итоге объем камеры сжатия V ко времени зажигания и поворота кривошипа на α=30° составлял 38 см3. При объеме камеры встроенного цилиндра V2=26,8 см3 и при ходе поршня 1 см площадь цилиндра Sц=26,8 см2, чему соответствует его диаметр,

из

При ходе поршня 2 см площадь цилиндра 13,4 см2 и диаметр его 4,15 см. Как в первом, так и во втором случаях цилиндр может быть без труда встроен в головку рабочих цилиндров, а шток поршня может контактировать со своим кулачком распределительного вала.

Похожие патенты RU2414604C2

название год авторы номер документа
Лопастной двигатель внутреннего сгорания 2017
  • Осипов Артур Геннадьевич
  • Портнов Андрей Николаевич
RU2659602C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С СООБЩАЮЩИМИСЯ ЦИЛИНДРАМИ 2001
  • Зуев А.А.
RU2246014C2
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СТАШЕВСКОГО И.И. 2000
  • Сташевский И.И.
RU2188328C2
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ 2007
  • Федоров Иван Дмитриевич
RU2374464C2
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ БЕЛАШОВА 1997
  • Белашов А.Н.
RU2126093C1
ДВС СО СМЕЖНО РАБОТАЮЩИМИ ЦИЛИНДРАМИ И ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ 1996
  • Зуев А.А.
  • Бреусов В.П.
  • Козлов М.В.
RU2157898C2
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ТОПЛИВЕ 2005
  • Скулик Иван
RU2397340C2
ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС) 2014
  • Дьячков Юрий Алексеевич
  • Семенов Александр Алексеевич
  • Торопцев Иван Петрович
  • Келласьев Василий Владимирович
RU2574202C1
МОТОКОМПРЕССОР 2008
  • Журба Александр Андреевич
  • Журба Петр Сергеевич
  • Журба Андрей Андреевич
RU2382235C2
КРЕЙЦКОПФНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1998
  • Баскаков А.И.
RU2141045C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 414 604 C2

Реферат патента 2011 года ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Двигатель содержит головку блока цилиндров, кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы. В полости подвода горючей смеси к всасывающему клапану каждого рабочего цилиндра встроен цилиндр с поршнем внутри него, шток которого контактирует со своим кулачком распределительного вала, а внутренняя полость цилиндра через отверстие сообщена с каналом подвода горючей смеси к всасывающему клапану. Такое выполнение повысит экономичность двигателя. 7 ил.

Формула изобретения RU 2 414 604 C2

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий головку блока цилиндров, кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности двигателя, в головке, в полости подвода горючей смеси к всасывающему клапану каждого рабочего цилиндра, встроен цилиндр с поршнем внутри его, шток которого контактирует со своим кулачком распределительного вала, а внутренняя полость цилиндра через отверстие сообщена с каналом подвода горючей смеси к всасывающему клапану.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2414604C2

US 3580231 A, 25.05.1971
US 930943 A, 10.08.1909
Композиционный снаряд 2017
  • Семенов Александр Алексеевич
RU2646877C1
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1987
  • Дебердеев Фарид Фуатович
RU2013583C1
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1988
  • Дебердеев Фарид Фуатович
RU2022133C1

RU 2 414 604 C2

Авторы

Михайлов Иван Иванович

Даты

2011-03-20Публикация

2007-05-21Подача