двигатель внутреннего сгорания виноградова л.д.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с картером и плоской поверхностью, на которой имеются выходные отверстия органов систем питания и выпуска, пространственного составленные, сопряженные плоскими гранями и кинематически связанные между собой и с выходным валом элементы изменения замкнутого рабочего объема, механизм преобразования их возвратно-поступательного движения во вращение выходного вала, отличающийся тем, что элементы изменения замкнутого рабочего объема выполнены в виде усеченных тетраэдров, расположенных симметрично вокруг выходных отверстий органов систем питания и выпуска так, что одна из боковых граней каждого из трех элементов имеет плоскостной контакт с плоскостью корпуса, одна из двух других боковых граней этого элемента - с меньшим основанием усеченного тетраэдра одного из двух соседних элементов, а меньшее основание - с боковой гранью другого.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и теплотехнике, а именно к машинам для преобразования энергии нагретых газов в механическую.

Известен четырехтактный дизель, содержащий камеру сгорания в виде цилиндрической полости из подвижной части - поршня и неподвижной части - цилиндра с головкой, механизм преобразования поступательного движения во вращательное, картер и системы питания и выпуска (Раннев А. В. Двигатели внутреннего сгорания строительных и дорожных машин. М. : ВШ, 1986, с. 14).

Недостаток данного двигателя - сильное нарастание нагрузки на подшипники кривошипа при увеличении степени сжатия.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью, системы питания и выпуска, механизм преобразования поступательного движения во вращательное, где камеру сгорания составляют плоскости нескольких элементов, один из которых выполнен совместно с картером, а остальные образуют замкнутое пространство на нем [1] .

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с картером и плоской поверхностью, на которой имеются выходные отверстия органов системы питания и выпуска, пространственно составленные, сопряженные плоскими гранями и кинематически связанные между собой и с выходным валом элементы изменения замкнутого рабочего объема, механизм преобразования их возвратно-поступательного движения во вращение [2] .

Недостатки данного двигателя - сильное нарастание нагрузки на кривошип при увеличении степени сжатия и неэффективное использование низкого давления горячих газов в конце такта расширения.

Цель изобретения - частичное устранение недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый корпус с картером и плоской поверхностью, на которой имеются выходные отверстия органов системы питания и выпуска, пространственно составленные, сопряженные плоскими гранями и кинематически связанные между собой и с выходным валом элементы изменения замкнутого рабочего объема, механизм преобразования их возвратно-поступательного движения во вращательное, элементы замкнутого рабочего объема выполнены в виде усеченных тетраэдров, расположенных симметрично вокруг выходных отверстий органов системы питания и выпуска так, что одна из боковых граней каждого из трех элементов имеет плоскостной контакт с плоскостью корпуса, одна из двух других боковых граней этого элемента - с меньшим основанием усеченного тетpаэдpа одного из двух соседних элементов, а меньшее основание - с боковой гранью другого. Форма полости камеры сгорания при изменении объема сохраняется в виде правильного тетраэдра, и поэтому большему давлению и большей температуре в камере сгорания должна соответствовать меньшая площадь поршня и площадь поверхности камеры сгорания, а в конце рабочего такта расширения, где давление падает. Площадь поршня должна быть намного больше для того, чтобы эффективно использовать низкое давление горячих газов. Для дизелей в этом случае облегчается пуск.

На фиг. 1 показано расположение основных узлов двигателя (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - взаимодействие элементов поршня в работе: а - до сжатия, б - в конце такта сжатия и начала расширения; на фиг. 4 - элементы составного поршня, внешний вид и их взаимное расположение.

Двигатель содержит элемент 1 поршня, картер 2, вал 3, колесо 4, фигурный вал 5, шток 6, впускной и выпускной патрубки 7 и 10, клапаны 8, и 9 газораспределения, неподвижный элемент 11 камеры сгорания, ролик 12 качения, отверстия 13 установки клапанов и форсунки или свечи зажигания.

Неподвижный элемент 11 камеры сгорания имеет рабочую плоскость и отверстия, где устанавливаются клапаны 8 и 9 газораспределения и форсунка системы питания или свеча зажигания. Элемент 11 имеет жесткое крепление на картере 2, штоки 6 установлены на подшипниках скольжения, каждому штоку 6 принадлежит один элемент 1 и один ролик 12 качения, которые совместно с фигурным валом 5 и колесом 4 на валу 3 образуют механизм преобразования поступательного движения элементов 1 во вращение вала 3.

Двигатель внутреннего сгорания работает в четырехтактном режиме следующим образом. Вращением фигурного вала обеспечивается синхронность сбегания и разбегания штоков 6 с элементами 1 поршня, при котором взаимодействием элементов 1 на плоскости неподвижного элемента 11 изменяется объем замкнутого пространства в виде правильного тетраэдра и изменяется пропорционально внутренняя поверхность тетpаэдpальной полости, т. е. изменяется рабочая поверхность поршня. В положении а (фиг. 3) закрыты клапаны 8 и 9 газораспределения, газы в камере сгорания сжимаются до положения б. Растет давление и температура, одновременно уменьшается площадь поверхности поршня и площадь поверхности камеры сгорания, за счет чего уменьшаются тепловые потери через стенки камеры сгорания и уменьшается нагрузка на штоки 6. Затем в камеру сгорания впрыскивается топливо, и начинается работа расширения горячих газов. Падение давления в конце расширения компенсируется увеличением рабочей площади поршня, открывается выпускной клапан 8, удаляются отработавшие газы вытеснением объема до положения б, разрежением набирается свежая порция рабочего объема до а, и цикл повторяется.