двигатель внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02B59/00 Конструктивные элементы и отличительные особенности прочих поршневых двигателей с подвижными, например с качающимися цилиндрами, обусловленные внутренним сгоранием F02B75/36 двигатели со стенками рабочих камер или камер сгорания, упруго деформируемыми под давлением газов |
Патентообладатель(и): | Бугаец Евгений Степанович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-03-29 публикация патента:
20.06.1997 |
Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит картер 1, в котором установлены два коленчатых вала 2 и 3. Цилиндр 4 выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, с помощью которых он установлен на наружных шейках 6 коленчатых валов 2 и 3. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Ддигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, в котором установлены два коленчатых вала, цилиндр с отверстиями, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, которыми закреплен на наружных шейках коленчатых валов. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр соединен с картером с двух сторон по оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов, и по середине прямой, соединяющей эти оси. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что цилиндр соединен с картером при помощи цилиндрических выступов. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что коленчатые валы выполнены пустотелыми и в их наружных шейках имеются отверстия для впуска и/или выпуска. 5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен в виде телескопической конструкции. 6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в головках цилиндра имеются отверстия для впуска и/или выпуска. 7. Двигатель по пп. 1, 4 и 5, отличающийся тем, что в боковых стенках цилиндра имеются отверстия для впуска. 8. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в местах соединения цилиндра с картером выполнены отверстия для впрыска топлива. 9. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в местах соединения цилиндра с картером имеются отверстия для свечей. 10. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен из материала с низкой теплопроводностью. 11. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что внутри коленчатых валов и головок цилиндра установлены завихрители газового потока.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения, и в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Известны различные типы ДВС поршневые, роторные и турбинные. Благодаря относительной простоте и эффективности доминирующее применение нашли поршневые двигатели внутреннего сгорания. По типу рабочего цикла поршневые двигатели бывают четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают потенциально более высоким коэффициентом полезного действия (КПД), но лишь недавно это удалось реализовать на практике. Известен дизель, предназначенный для работы в качестве судового дизеля (Справочник "Дизели", под общей редакцией В.А. Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, Л. К. Коллерова, Ленинград, "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1977, стр. 16, 18, рис. 6). Дизель является двухтактным, двухрядным, с противоположным движением поршней, с прямоточнощелевой продувкой. Известный дизель содержит четыре коленчатых вала с шатунами, выполненными из легированной стали. Поршни состоят из чугунного тронка и стальной цилиндрической вставки, головка поршня хромированная. Из-за наличия в известном поршневом двигателе кривошипно-шатунного механизма ему присущи следующие недостатки. Во-первых, при отклонении шатуна от оси цилиндра возникает характерная боковая сила трения поршня о цилиндр. В результате в зоне больших значений плеча коленчатого вала снижается крутящий момент, происходит нагрев двигателя и характерный износ поршня и цилиндра. Для уменьшения этих негативных последствий прибегали к увеличению длины шатуна, но это приводило к увеличению габаритов и веса двигателя. Во-вторых, наличие линейного возвратно-поступательного перемещения поршня и связанной с ним части шатуна приводит к вибрациям двигателя, вызванных изменением центра тяжести, и к инерционным потерям. В-третьих, медленное нарастание (убывание) плеча коленчатого вала при его повороте в области верхней мертвой точки (ВМТ) приводит к неэффективным процессам сжатия и преобразования силы давления газов в цилиндре в крутящий момент, когда эта сила достигает своего максимального значения. Скорость нарастания плеча можно увеличить за счет укорачивания длины шатуна. Однако это приведет к усилению первого недостатка. На практике длина шатуна составляет 3,5 4,5 радиуса коленчатого вала. Указанные недостатки кривошипно-шатунного механизма отрицательно влияют на КПД двигателя, который составляет не более 20%Неоднократные попытки создания безшатунных ДВС до сих пор не имели успехи из-за их сложности. Настоящее изобретение направлено на создание принципиально нового ДВС, в котором отсутствуют шатуны и поршни. Новый двигатель, согласно изобретению, позволяет устранить все вышеуказанные недостатки и значительно повысить КПД. Поставленная задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер, в котором установлены два коленчатых вала и цилиндр с отверстиями, цилиндр выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, которые закреплены на наружных шейках коленчатых валов. Цилиндр соединен с картером с двух сторон по оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов и по середине прямой, соединяющей эти оси. При этом цилиндр может быть соединен с картером при помощи цилиндрических выступов. Коленчатые валы могут быть выполнены пустотелыми, и в их наружных шейках имеются отверстия для впуска и/или выпуска. Цилиндр можно изготовить телескопической конструкции. Кроме того, в цилиндре можно выполнить:
в его головках отверстия для впуска и/или выпуска;
в его боковых стенках отверстия для впуска;
в местах его соединения с картером отверстия для впрыска топлива и/или отверстия для свечей зажигания. Цилиндр можно изготовить из материала с низкой теплопроводностью. Дополнительно внутри коленчатых валов и головок цилиндра устанавливают завихрители газового потока. На фиг. 1 изображен вариант исполнения двигателя согласно изобретению; на фиг. 2 диаграмма, показывающая рабочий цикл двигателя. Двигатель, согласно изобретению, содержит картер 1, два коленчатых вала 2 и 3, расположенных параллельно, и цилиндр 4. Оба коленчатых вала выполнены пустотелыми и вращаются в одну сторону в противофазе и с одинаковыми скоростями. У коленчатых валов имеются внутренние 5 и наружные 6 шейки с одинаковыми внутренними и внешними диаметрами. Коленчатые валы связаны друг с другом известным способом. Цилиндр 4 закреплен подвижно на наружных шейках 6 коленчатых валов 2 и 3 и выполнен с изменяемой длиной и внутренним объемом, например в виде телескопической конструкции. Цилиндр содержит один наружный цилиндрический элемент 7 и парный набор 8 внутренних цилиндрических элементов. Наружный цилиндрический элемент 7 снабжен двумя цилиндрическими выступами 9 для крепления с картером, расположенными симметрично с двух сторон цилиндра на оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов, и по середине прямой, соединяющей эти оси. В наружных шейках 6 коленчатых валов имеются отверстия (не показаны). На торцах цилиндра установлены головки, состоящие из внутренней 10 и внешней 11 частей. Внутренняя часть 10 содержит отверстие 12. Цилиндр выполнен из материала с низкой теплопроводностью, например из керамики. Двигатель согласно изобретению работает следующим образом. Как показано на фиг. 2, в исходном положении в ВМТ давление в цилиндре определяется практически степенью сжатия и исходным давлением поступающей гомогенной рабочей смеси. Сжатие происходит столь стремительно, а состав топлива так подобран, что происходит тепловой взрыв всей гомогенной рабочей смеси. Однако этот взрыв имеет задержку начала и конечную протяженность. В результате максимум давления наступает при повороте коленвалов на угол

Класс F02B59/00 Конструктивные элементы и отличительные особенности прочих поршневых двигателей с подвижными, например с качающимися цилиндрами, обусловленные внутренним сгоранием
Класс F02B75/36 двигатели со стенками рабочих камер или камер сгорания, упруго деформируемыми под давлением газов
четырехзвенный двигатель внутреннего сгорания - патент 2344297 (20.01.2009) | ![]() |
двигатель внутреннего сгорания - патент 2300002 (27.05.2007) | ![]() |
энергетическая установка - патент 2253743 (10.06.2005) | ![]() |
двухтактный двигатель внутреннего сгорания - патент 2247841 (10.03.2005) | ![]() |
силовая установка - патент 2213236 (27.09.2003) | |
роторный двигатель внутреннего сгорания - патент 2152525 (10.07.2000) | |
двигатель внутреннего сгорания - патент 2016215 (15.07.1994) |