Поршневий двигун внутрішнього згорання

Об'єкт, що заявляється, відноситься до виробництва двигунів, зокрема поршневих двигунів внутрішнього згорання і може бути використаний в автомобільній, авіаційній і суднобудівній промисловості. Найбільш близьким по сукупності ознак до поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, є обраний, як прототип, двигун внутрішнього згорання, що містить блок циліндрів, осі яких розташовано паралельно осі валу двигуна, поршні, які розміщені в циліндрах і з'єднані із штоками, і паливо-вихлопний розподільний механізм. При цьому в кожному циліндрі створено робочу і дві компресорні порожнини. Навколо центральній осі блока циліндрів створено порожнину для акумулювання стиснутого робочого тіла, яку з'єднано через розподільний механізм з робочими і обома компресорними порожнинами всіх циліндрів (див. опис винаходу до патенту Російської Федерації №2105175, МПК F02В75/26, 1993). У об'єкта, що заявляється, і прототипу збігаються такі суттєві ознаки. Поршневі двигуни внутрішнього згорання містять блок циліндрів, осі яких розташовано паралельно осі валу двигуна, поршні, які розміщено в циліндрах і з'єднано із штоками, і паливо-вихлопний розподільний механізм. Одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають наступні причини. У прототипу відсутній механізм безпосередньої передачі поступального робочого руху поршнів в обертання валу двигуна, що призводить до збільшення металомісткості двигуна при збільшенні його потужності. В основу об'єкта, що заявляється, поставлено задачу створити такий поршневий двигун внутрішнього згорання, у якому удосконалення шляхом зміни розташування елементів, уведення нових елементів і зміни форми виконання елементів, дозволило б при використанні двигуна внутрішнього згорання забезпечити досягнення технічного результату, що полягає в збільшенні потужності двигуна та в зменшені його металомісткості. Для вирішення поставленої задачі поршневий двигун внутрішнього згорання, що заявляється, містить блок циліндрів, осі яких розташовано паралельно осі валу двигуна. В циліндрах розміщено поршні, які і з'єднано з штоками. Для забезпечення своєчасної подачі в циліндри палива і відводу вихлопних газів двигун постачено паливо-вихлопним розподільним механізмом. Відмітною особливістю поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, є таке. Циліндри в цьому двигуні розташовано по колу навколо осі валу двигуна. Двигун постачено ротором, який установлено на валу двигуна із сторони виходу із циліндрів штоків і змонтовано з цими штоками з можливістю перетворення поступального робочого руху поршнів в обертання ротору, а обертання ротору в зворотно-поступальний рух поршнів. Паливо-вихлопний розподільний механізм постачено по кількості циліндрів окремими кулачковими валами, які кінематично зв'язані з валом двигуна і розташовані з можливістю взаємодії відповідних кулачків з відповідними клапанами, які змонтовано на головках циліндрів. В окремих випадках виконання поршневий двигун внутрішнього згорання, що заявляється, характеризується тим, що: - ротор постачений сідлоподібною напрямною із зовнішньою напрямною поверхнею і внутрішньою напрямною поверхнею, на кінці кожного штоку закріплено ролик, що штовхає, який змонтовано з можливістю взаємодії із зовнішньою поверхнею сідлоподібної напрямної, і ролик, що тягне, який змонтовано з можливістю взаємодії із внутрішньою поверхнею сідлоподібної напрямної; - ротор установлено з можливістю регулювання його положення на валу двигуна; - на валу двигуна жорстким кріпленням установлено регулювальний диск із регулювальними болтами з пружними втулками, ротор установлено на валу двигуна на підшипнику і вказаними регулювальними болтами з'єднано з регулювальним диском. При використанні поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, очікується досягнення технічного результату, що полягає в збільшенні потужності двигуна та в зменшені його металомісткості. Крім того, при використанні поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, очікується також досягнення додаткових технічних результатів, що полягають в зниженні витрачання палива, в зменшенні обертів холостого ходу, в зменшені вібрації двигуна, в спрощенні експлуатації та технічного обслуговування. Між сукупністю суттєвих ознак поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Розташування циліндрів в цьому двигуні по колу навколо осі валу двигуна і постачання двигуна ротором, який установлено на валу двигуна Із сторони виходу із циліндрів штоків і змонтовано з цими штоками з можливістю перетворення поступального робочого руху поршнів в крутіння ротору, а крутіння ротору в зворотно-поступальний рух поршнів, забезпечує безпосереднє перетворення поступального робочого руху поршнів в крутіння валу двигуна, що призводить до виключення з конструкції двигуна колінчастого валу, до зменшення металомісткості двигуна і збільшення його потужності. Сутність, поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, пояснюється графічними матеріалами, на яких зображено: на фіг.1 - вид осьового перетину поршневого двигуну внутрішнього згорання; на фіг.2 - вид А-А на фіг.1. На графічних матеріалах проставлені такі позначення: Номер позиції на Найменування елемента креслені 1 Блок циліндрів 2 Циліндр 3 Вал двигуна 4 Головка циліндра 5 Свіча запалення 6 Клапан паливний 7 Клапан вихлопних газів 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Паливо-вихлопний розподільний механізм Поршень Шток Лабіринтове ущільнення Ротор Сідлоподібна напрямна Ролик Ролик Кулачковий вал Конічна шестерня Картер паливо-вихлопного розподільного механізму Фіксатор Регулювальний диск Регулювальний болт Пружна втулка Підшипник Картер ротору Підшипник Підшипник Амортизаційна пружини Клапан атмосферний Паливний колектор Патрубок вихлопного колектора Глушитель Розподільник запалення Стартер У конкретному прикладі виконання поршневий двигун внутрішнього згорання, що заявляється, містить блок циліндрів 1, який змонтовано з чотирьох циліндрів 2, що розташовано еквідистантно по колу навколо осі валу 3 двигуна. При цьому осі циліндрів 2 розташовано паралельно осі валу З двигуна. На головках 4 циліндрів змонтовано свічі запалення 5, клапани паливні 6 і клапани вихлопних газів 7. Для керування роботою цих клапанів встановлено паливо-вихлопний розподільний механізм 8. В циліндрах 2 установлено поршні 9, які з'єднано із штоками 10. В місцях виходу штоків 10 із циліндрів 2 встановлено лабіринтові ущільнення 11. Двигун постачено ротором 12, який установлено на валу 3 двигуна зі сторони виходу із циліндрів 2 штоків 10 і змонтовано з цими штоками з можливістю перетворення поступального робочого руху поршнів 9 в крутіння ротору 12, а крутіння ротору в зворотно-поступальний рух поршнів. Для здійснення такого перетворення рухів ротор 12 постачено сідлоподібною напрямною 13 із зовнішньою напрямною поверхнею і внутрішньою напрямною поверхнею. На кінці кожного штоку 10 закріплено ролик 14, який змонтовано з можливістю взаємодії із зовнішньою поверхнею сідлоподібної напрямної 13, і ролик 15, який змонтовано з можливістю взаємодії із внутрішньою поверхнею сідлоподібної напрямної 13. Паливо-вихлопний розподільний механізм 8 постачено чотирма окремими для кожного із циліндрів кулачковими валами 16, які кінематично через конічну шестерню 17 зв'язано з валом 3 двигуна і розташовано хрестоподібне з можливістю взаємодії відповідних кулачків з відповідними клапанами паливними 6 і клапанами вихлопних газів 7, які змонтовано на головках 4 циліндрів. Паливо-вихлопний розподільний механізм 8 розташовано в картері 18, який зафіксовано на блоку циліндрів 1 фіксаторами 19. Ротор 12 установлено з можливістю регулювання його положення на валу 3 двигуна. Для цього на валу 3 двигуна жорстким кріпленням установлено регулювальний диск 20 із регулювальними болтами 21 з пружними втулками 22, а ротор 12 установлено на валу 3 двигуна на підшипнику 23 і вказаними регулювальними болтами з'єднано з регулювальним диском 20. Ротор 12 розташовано в картері 24. Вал 3 двигуна установлено на підшипниках 25 і 26. Усередині циліндрів 2 на штоках 10 встановлено амортизаційні пружини 27 для поршнів 9. Циліндри 2 постачені клапанами атмосферними 28 для з'єднання порожнини циліндру з атмосферою. Зі сторони блоку циліндрів 1 розташовано паливний колектор 29, патрубок 30 вихлопного колектора, глушитель 31 і розподільник запалення 32. Зі сторони ротора 12 на валу З двигуна встановлено маховик, який кінематично зв'язано із стартером 33. В одному з прикладів конкретного виконання, представленому на фіг. 1 і фіг. 2 поршневий двигун внутрішнього згорання працює так. Цей двигун працює не легкому рідкому паливі, наприклад, бензині, по чотирьохтактній схемі. Після короткочасного включення стартеру 33 починає обертатися вал 3 двигуна і ротор 12. При крутінні ротору 12 ролики 14 і 15, що закріплені на кінці кожного штоку 10, взаємодіють з сідлоподібною напрямною 13. При цьому ролик 14 взаємодіє із зовнішньою поверхнею сідлоподібної напрямної 13, яка штовхає його, і це призводить до переміщення штоку 10 і поршня 9 в напрямі до верхньої мертвої точки, а ролик 15 взаємодіє із внутрішньою поверхнею сідлоподібної напрямної 13, яка тягне його, і це призводить до переміщення штоку 10 і поршня 9 в напрямі до нижньої мертвої точки. Так здійснюється зворотно-поступальний рух поршнів 9. В першому циклі, при повороті ротора 12 на 90° при переміщенні поршня 9 сідлоподібною напрямною 13 в напрямі до нижньої мертвої точки, кінематично зв'язаний з валом 3 двигуна кулачковий вал 16 паливо-вихлопний розподільний механізм 8 відкриває паливний клапан 5 і здійснюється впуск паливної суміші в циліндр 2. В другому циклі, при повороті ротора 12 на 180° при переміщенні поршня 9 сідлоподібною напрямною 13 в напрямі до верхньої мертвої точки, здійснюється стиск паливної суміші. Після запалення паливної суміші від свічі запалення 5 здійснюється робочий хід поршня 9 і він через шток 10, ролик 14 і сідлоподібну напрямну 13 крутить ротор 12. В цьому третьому циклі ротор 12 повертається на 270°. В четвертому циклі, при повороті ротора 12 на 360° при переміщенні поршня 9 сідлоподібною напрямною 13 в напрямі до верхньої мертвої точки, кінематично зв'язаний з валом 3 двигуна кулачковий вал 16 паливо-вихлопного розподільного механізму 8 відкриває клапан вихлопних газів 5 і здійснюється їх випуск із циліндра 2. Далі таки цикли повторюються для кожного з чотирьох циліндрів. Взаємодія роликів 14 і 15 з сідлоподібною напрямною 13 ротору 12 відбувається усередині картера 24 в легкодоступному для змащення місці. Точне положення ротору 12 на валу 3 двигуна регулюється регулювальними болтами 21, розташованими на регулювальному диску 20. Завдяки спрощенню перетворення поступального робочого руху поршнів в крутіння ротору, а крутіння ротору в зворотно-поступальний рух поршнів при використанні поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, очікується досягнення технічного результату, що полягає в збільшенні потужності двигуна в 5-7 разів та в зменшені його металомісткості. Крім того, при використанні поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, очікується також досягнення додаткових технічних результатів, що полягають в спрощенні виготовлення двигуна, зниженні витрачання палива в 2-3 рази, в підвищені крутного моменту, в зменшенні обертів холостого ходу, в зменшені вібрації двигуна, в спрощенні експлуатації та технічного обслуговування. Для автомобіля з таким двигуном витрачання палива тим менше, чим більша швидкість автомобіля.