двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала и снабженных поршнями, кинематически связанными с коленчатым валом и расположенными с относительным смещением одного против другого на 22 24°, и камеру сгорания со свечой, установленную над первым цилиндром, отличающийся тем, что поршни соединены через крейцкопфы, выполненные с возможностью движения по направляющим, посредством двух коленчатых валов с двумя кривошипами и центральной опорой, смещенными между собой на 22 24°, причем оси вращения коленчатых валов установлены в кривошипы и, соответственно, смещены на 22 24°.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что для установки осей двух коленчатых валов центральная опора выполнена с двумя отверстиями, смещенными между собой на угол 22 24°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, снабженных поршнями, кинематически связанными с коленчатым валом с возможностью их синхронного движения и образующими камеры сжатия разного объема в цилиндрах, и сообщенных между собой при помощи соединительного канала (см. авт. св. СССР N 1002627, кл. F 02 B 17/00, 1983), равного 4 10 от площади. Общими признаками известного решения с изобретением являются:

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала и снабженных поршнями, кинематически связанными с коленчатым валом и расположенными с относительным смещением одного против другого на 22 - 24^o, и камеру сгорания со свечой, установленную над первым цилиндром.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере 2 пары цилиндров, каждый со своим поршнем, соединенные кинематически одним коленчатым валом, имеющим 2 шейки, смещенные на угол между собой, на которые установлены 2 пары шатунов причем поршни смещены по углу поворота относительно друг друга, а камера сгорания является общей для обоих цилиндров (см. патент Франции N 676076, кл. F 02 B 75/18, кл. 46 а 43, 1930).

Общими признаками известного решения с предлагаемым изобретением является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с одной камерой сгорания, поршни, установленные в каждом цилиндре и смещенные относительно друг друга, кинематически связанные с коленчатым валом.

Недостатком вышеуказанной конструкции двигателя является низкий общий КПД, присущий всем двигателям внутреннего сгорания, в которых не используется как в предлагаемом изобретении бесшатунная схема силового механизма, позволяющая устранить боковые усилия поршня о стенку цилиндра, что приводит к утяжелению конструкции при попытке повышения термического КПД, а также к потери тепла в стенке цилиндров, что повышает шумность и снижает его топливную экономичность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению прототипом является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) Кушуля, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с одной камерой сгорания и установленной в ней свечой, сообщенных между собой при помощи соединительного канала, поршни, кинематически связанные посредством шатунов с коленчатым валом (см. Журнал "Катера и Яхты". N 5. 1986, с. 30).

Общими признаками вышеуказанного двигателя с предполагаемым изобретением являются: двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала и снабженных поршнями, кинематически связанными с коленчатым валом и расположенными с угловым смещением один относительно другого на 22 - 24^o, и камеру сгорания со свечой, установленной над первым цилиндром. Основными недостатками данной конструкции является то, что за счет применения кривошипно-шатунного механизма возникают дополнительные нагрузки на стенки цилиндров и поршней и это приводит к большой теплонапряженности данных деталей, что в свою очередь не позволяет повысить степень сжатия воздушно-горючей смеси, температуру и полноту сгорания топлива, в связи с возникновением детонации, а следовательно выполняемую работу и КПД двигателя.

Была поставлена задача повысить общий КПД путем создания такого двигателя, который объединял бы преимущества двигателя внутреннего сгорания с высоким термическим КПД (двигатель Кушуля) и двигателя с бесшатунным силовым механизмом, имеющим высокий механический КПД (95).

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания содержит по крайней мере одну пару цилиндров, сообщенных между собой при помощи соединительного канала и снабженных поршнями, кинематически связанными с двумя коленвалами, опорные шейки которых расположены в кривошипах и центральной опоре. Кривошипы и центральная опора для синхронизации вращения связаны соединительным валом посредством шестерен.

Поставленная задача технически достигается тем, что поршни соединены через крейцкопфы, выполненные с возможностью движения по направляющим посредством двух коленвалов с кривошипами, смещенными между собой на 22 - 24^o, причем оси вращения коленвалов установлены в кривошипы и центральную опору и соответственно смещены на 22 24 ^o.

Приведенные отличительные признаки, характеризующие изобретение, достаточные для получения технического результата поставленной задачи, выраженного в переносе полусухого трения поршня о стенки цилиндров из горячей зоны в холодную зону картера за счет применения жидкостного трения крейцкопфа по направляющим. В результате этого, т. е. замены кривошипно-шатунного механизма в прототипе на бесшатунный механизм, повысился как механический КПД, так и термический КПД. Уменьшение трения, то есть меньшая теплонапряженность деталей (поршней и цилиндров) позволяет повысить степень сжатия без возникновения детонации, температуру и полноту сгорания топлива, а следовательно выполняемую работу и общий КПД. Кроме основных отличительных признаков двигатель внутреннего сгорания имеет признаки, характеризующие изобретен в частных случаях.

Для установки осей двух коленвалов центральная опора может быть выполнена с двумя отверстиями, смещенными между собой на угол 22 24^o.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан предлагаемый двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель содержит по крайней мере два цилиндра I и II, одну камеру сгорания 11 в цилиндре I с установленной в ней свечой зажигания V и сообщены между собой соединительными каналами IV, два коленвала 1 2, опорные шейки которых о и е расположены в кривошипах 4 и 5 и центральной опоре 3. Кривошипы 4 и 5 и центральная опора 3 для синхронизации вращения связаны соединительным валом 7 посредством шестерен 6. На штоковых шейках Д_в и Е_в коленвалов 1 и 2 установлены крейцкопфы 8 и 9 с поршнями 10 и 11, на шейках Д_г и Е_г коленвалов 1 и 2 установлены крейцкопфы 12 и 13. Крейцкопфы 12 и 13 установлены в горизонтальных направляющих 15. Кроме того, гнездо подшипника в центральной опоре 3 под опорную шейку коленвала 2 выполнено со смещением на 22 24^o по отношению к гнезду опорной шейки коленвала 1. Бесшатунный силовой механизм заявляемого двигателя работает следующим образом. При синхронном вращении кривошипов 4 и 5 и центральной опоры 3 вокруг оси О-О опорные шейки коленвала 1 и опорные шейки с коленвала 2 также будут вращаться вокруг оси О-О. Штоковая шейка Д_в коленвала 1 будет перемещаться вместе с крейцкопфом 8 и поршнем 10 в вертикальных направляющих 15.

Штоковая шейка Е_в коленвала 2 будет перемещаться вместе с крейцкопфом 9 и поршнем 11 в вертикальных направляющих 14, вторая шейка Е_г коленвала 2 будет перемещаться вместе с крейцкопфом 13 в горизонтальных направляющих 15. За счет смещения опорных шеек 0 коленвала 1 относительно опорных шеек с коленвала 2 на 22 24^o поворота кривошипов, штоковые шейки Д_в и Е_в коленвалов 2 и 1, а также поршни 10 и 11 движутся со смещением 22 24^o в вертикальных направляющих 14 друг относительно друга. В цилиндрах происходит процесс сгорания топлива по принципу, предложенному в двигателе Кушуля, как это было описано выше.

Изобретение является промышленно применимым и может быть использовано в двигателестроении. Дополнительным эффектом данной конструкции двигателя является снижение шума по сравнению с аналогичными конструкциями двигателей, что повышает экологические и эксплуатационные характеристики.

Данная конструкция двигателя является промышленно применимой.