Багатоциліндровий двигун внутрішнього згоряння з двоколінним валом

1. Багатоциліндровий двигун внутрішнього згоряння з двоколінним валом, що складається з поршня, шатуна, верхня головка якого через 3 30290 суднових двигуна х це замінить гребний вал). В двотактних двигунах поршень з’єднується з шатунами через шток, а підпоршнева порожнина використовується для нагнітання заряду. На Фіг.1 показано кінематичну схему механізму при куті повороту кривошипу j. Поршні 1 двома симетричними поршневими шатунами 2 і 3 з’єднані зі штоками 4 і 5, які здійснюють зворотньо-поступальний рух. Штоки 4 і 5 приєднані до головок кривошипних шатунів 6 і 7, які своїми нижніми головками з’єднані з шатунними шийками двоколійного валу 8, який обертається з кутовою швидкістю w і має радіус кривошипа R. Робота механізму за розширених додаткових функцій. Сумарна сила від тиску газів та сил інерції, які діють на поршень 1, через поршневий палець передається на два симетричні шатуни 2 і 3. Шатуни мають верхню і нижню головки одного розміру, стержень постійного перерізу типу "швелер", площею перерізу, рівною половині площі мінімального перерізу, і довжиною 0,6...0,7 довжини шатуна сучасного двигуна. Бокові складові сумарної сили взаємно зрівноважуються, а складові вздовж осі шатунів передаються на штоки 4 і 5. При опозитній компоновці двигуна, як показано на Фіг.1, нормальні складові від сил, переданих на штоки шатунами, взаємно зрівноважуються, на штоки діють сили лише в напрямку вісі двигуна. Проте , при різниці довжини шатунів (в межах допуску) утворюється додаткова бокова сила. Щоб запобігти цьому шатуни кріпляться до поршневого пальця через проміжну втулку (на схемі не показана). Зворотньо-поступальний рух штоків 4 і 5 задопомогою двох шатунів 6 і 7 та двоколійного валу 8 перетворюється в обертальний. В точках приєднання кривошипних шатунів 6 і 7 до штоків 4 і 5 утворюється нормальна до штоків складова, при цьому вона має однаковий напрям до обох штоків. Тому в механізмі передбачено опори для штоків (крейцкопф) 9. Запропонована кінематична схема механізму ДВЗ дає змогу позбавитись бокової сили в циліндро-поршневій групі. Це забезпечує зниження механічних втрат, зношування цих деталей, а також зниження прориву продуктів згоряння при багаторазових "перекладках" поршня. Фактично бокова сила переноситься на штоки в місці їх кріплення до кривошипних шатунів. Але, при цьому, тертя "площина по площині" при подачі оливи під тиском може бути здійснене як "мокре" тертя з малими механічними втратами, на відміну від тертя "циліндр по циліндру" при умовах високих температур. Для поршня запропонованого двигуна достатньо одного компресійного і одного масляного кільця. В необхідних випадках штоки можуть мати значну довжину. Наприклад, для суднової силової установки штоки можуть передавати зворотньопоступальний рух від двигуна до корми судна, де розміщується кривошипно-шатунний механізм і привід на гвинти. На "стискання-розтягування" метал працює надійніше, ніж на "кручення". Але в цьому випадку необхідний додатковий двоколійний вал значно меншого розміру для 4 установки маховика і приводу механізму газорозподілу, насосів систем охолодження, змащування, паливоподачі, та інш. Одним з недоліків традиційних двигунів є утворення додаткової негативної роботи в кінці стискання через значний кут випередження запалювання (початку впорскування у дизелів). Реалізація запропонованої кінематичної схеми дає можливість коригувати закон переміщення поршня. На Фіг. 2 суцільною лінією показаний шлях поршня традиційного двигуна, а пунктирною - заявленого. Повний хід поршня і радіус кривошипу - однакові, а довжина поршневого шатуна складає 0,6 від довжини традиційного, в верхній мертвій точці (ВМТ) поршневі шатуни встановлюються перпендикулярно до штоків. Закон переміщення поршня можливо змінювати в залежності від довжини шатуна, радіуса кривошипу і кута установки а поршневих шатунів в ВМТ. Цей кут може бути нульовим (Фіг.1), позитивним або від’ємним. При від’ємному куті поршень досягає ВМТ два рази, а між цими положеннями здійснює дуже незначне (до 0,5мм) переміщення. Одержаний закон переміщення дає можливість зменшити або зовсім позбавитись кута випередження запалювання (початку впорскування) і, тим самим, перенести негативну роботу від початку згоряння в кінці стискання в позитивну роботу на початку розширення. При однаковій з класичною схемою величиною переміщення поршня S в запропонованому двигуні зростають сили інерції. Для їх зниження відношення ходу поршня до діаметра циліндра необхідно зменшити до величини 0,6..0,7.Це, в свою чергу, дозволяє встановити клапани більшого діаметра і покращити процеси очищення і наповнення циліндра. Для двотактних двигунів в запропонованій схемі передбачено кріплення поршня до шатунів через шток 10 до симетричних поршневих шатунів 2 (Фіг.3). Це дає змогу здійснити двосторонній робочий процес (як і для чотиритактних) або використати нижню підпоршневу порожнину для нагнітання свіжого заряду з використанням клапана 11 і каналу 12. Джерела інформації 1. Абрамчук Ф.І., Гутаревич Ю.Ф., Долганов К.Є., Тимченко I.I. Автомоюільні двигуни. Підручник. -К.: Арістей, 2004. - 476с. 2. Двигуни вн утреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей// Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Кр углова. -М.: Машиностроение. 1990. - 283с. 5 30290 6