Двигун внутрішнього згоряння з примусовим запалюванням та золотником, що обертається, для регулювання газообміну

1. Двигун внутрішнього згоряння з примусовим запалюванням та золотником, що обертається, для регулювання газообміну, що містить щонайменше один поршень з вибіркою, електроди, які виробляють іскру запалювання, що розміщені в заглибленні золотника таким чином, що вони мають задані кути випередження запалювання і є з'єднаними з камерою згоряння при обертанні золотника, який відрізняється тим, що один із згаданих електродів розміщено в безпосередній близькості від осі обертання золотника і до нього прилаштовано радіальні відводи, з можливістю їх контакту при обертанні золотника, а вибірка в по U 1 3 цем, яке розміщене на зовнішній поверхні золотника, а інший кінець цього електрода мусить бути розміщеним в безпосередній близькості від другого електрода, розміщеного вздовж вісі циліндра, для виникнення між ними іскри запалювання. Таке розміщення одного з електродів обмежує розширення зони розміщення камери запалювання, тому що в іншому випадку цей електрод загромаджує простір камери згоряння і обумовлює збільшення втрат енергії при газообміні, погіршує процес розповсюдження полум'я при згорянні і не дозволяє покращити потужність двигуна, паливну економічність та знизити токсичність відпрацьованих газів. Використання вказаного технічного рішення не забезпечує зниження розмірів ДВЗ через необхідність розміщення або сегментного кільця або розподілювача запалювання, що обумовлює збільшення габаритів і маси ДВЗ. Крім того, оскільки контактний сегмент має відносно великий діаметр (електроди віддалені від вісі обертання золотника в радіальному напрямку), виникає необхідність в виконані додаткових заходів по забезпеченню його надійності і довговічності, що обумовлює збільшення трудомісткості виготовлення ДВЗ. А в варіанті виконання цього ДВЗ з індивідуальним підводом напруги до кожного циліндра до того ж збільшується і кількість використаних деталей, у т.ч. проводів високої напруги, деталей їх кріплення та ін. При цьому, через збільшення розмірів згаданих проводів, вони перекривають більшу частину підкапотного простору транспортного засобу, чим погіршують доступ до близько розміщених деталей. В основу корисної моделі покладена задача створення ДВЗ з поліпшеною системою запалювання та газообміну і за рахунок цього зменшення його маси, габаритів, кількості використаних деталей, токсичності відпрацьованих газів, матеріаломісткості та трудомісткості виготовлення, покращання паливної економічності і потужності двигуна. Поставлена задача досягається тим, що в відомому двигуні внутрішнього згоряння з примусовим запалюванням та золотником, що обертається, для регулювання газообміну, що містить, по меншій мірі, один поршень з вибіркою, електроди, які виробляють іскру запалювання, розміщені в заглибленні золотника таким чином, що вони мають задані кути випередження запалювання і є з'єднаними з камерою згоряння при обертанні золотника, згідно з корисною моделлю, один із згаданих електродів розміщено в безпосередній близькості від вісі обертання золотника і до нього прилаштовано радіальні відводи, з можливістю їх контакту при обертанні золотника, а вибірка в поршні виконана в формі поверхні, що охоплює золотник при його обертанні. Окрім того, запропонований ДВЗ відрізняється тим, що згадані радіальні відводи виконані з центральної частини, що примикає до електроду, який розміщений в безпосередній близькості від вісі обертання золотника, і периферійної частини, виконаної з двох відрізків, закріплених в золотнику симетрично відносно вісі його обертання. При 13775 4 цьому периферійна частина радіальних відводів може бути виконана в вигляді свічки запалювання. Крім того, золотник запропонованого ДВЗ може бути виконано з керамічного матеріалу і обладнано металічним каркасом. Золотник запропонованого ДВЗ може бути виконано в формі кулі, а заглиблення в золотнику - в формі половини тора. Запропонована конструкція ДВЗ має такі переваги: Вона дозволяє покращати показники потужності двигуна, його паливну економічність, знизити рівень токсичності відпрацьованих газів, тому що завдяки установці центральної частини радіального відводу з можливістю обертання відносно неї золотника, а периферійної частини - нерухомо відносно золотника, забезпечена можливість розширення межі розповсюдження камери згоряння і виготовлення її завдяки цьому більш оптимальної конфігурації, наприклад, в формі половини тора, тобто з кращими співвідношенням об'єму камери згоряння та її поверхні. Відомо, що згадане співвідношення у тора є найкращим [див. М.Я. Вигодський, Довідник по геометрії та тригонометрії]. Покращення згаданих показників обумовлено також і тим, що вибірка в поршні виконана в вигляді поверхні, що охоплює золотник при його обертанні, бо це дозволяє організувати не тільки компактну камеру згоряння, але і процес газообміну таким чином, що відпадає необхідність в виконанні всередині золотника окремих каналів для випуску паливо-повітряної суміші і випуску відпрацьованих газів, оскільки вибірка в поршні та заглиблення в золотнику є в процесі роботи двигуна і впускним каналом, і каналом для випуску відпрацьованих газів, і камерою згоряння (або її частиною). При цьому за рахунок більш інтенсивного руху газів в камері згоряння забезпечується своєрідний "наддув" і покращується охолодження камери згоряння. З літератури добре відомо, що охолодження камери згоряння паливо-повітряною сумішшю значно покращує паливну економічність та знижує рівень токсичності відпрацьованих газів при роботі двигуна з підвищеним ступенем. Крім того, оскільки тертя в контактних сполученнях електродів запропонованого технічного рішення, завдяки згаданому раніше їх взаємному розміщенню, відбувається на меншому діаметрі, ніж у прототипу, то це дозволяє підвищити стійкість проти зносу згаданих сполучень і надійність системи запалювання та двигуна в цілому. Крім того, вказане взаємне розташування центральної та периферійної частин одного з електродів системи запалювання, дозволяє зменшити габарити ДВЗ, тому що відпадає необхідність в наявності додаткового простору всередині двигуна для розміщення сегментного кільця або розподілювача запалювання та деталей його кріплення. Реалізація запропонованого технічного рішення дозволяє зменшити кількість та номенклатуру деталей, необхідних для виготовлення ДВЗ, тому що відпадає необхідність в застосуванні сегментних кілець, деталей їх кріплення та ін. Отже, ЗТР відповідає вимозі "промислова придатність". 5 Суть запропонованого двигуна пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображено поперечний перетин двигуна; на фіг.2 - поздовжній перетин двигуна. Запропонований двигун містить, по меншій мірі, один циліндр 1, головку циліндра 2, в якій встановлено з можливістю обертання відносно вісі 3 золотник 4. Обертання золотника 4 здійснюється з допомогою, наприклад, привода зубчатим пасом (не показано) від колінчастого валу (не показано) або іншим способом. Золотник 4 має форму кулі з симетрично розміщеними в спільній площині поперечного перетину золотника 4 з різних сторін поздовжньої середньої площини заглибленням 5, яке при різних тактах роботи двигуна (при різному кутовому положенні золотника 4) зв'язані з каналом для впуску горючої суміші 6, каналом для випуску відпрацьованих газів 7 та є камерою згоряння (або її частиною). Поршень 8 зроблено з вибіркою 9, виконаною в формі поверхні, що охоплює золотник 4. В інших варіантах виготовлення поршень 8 може мати додаткову вибірку (не показана) будьякої відомої форми, наприклад, половини тора, що в сполученні з виконанням заглиблення 5 в формі половини тора дозволяє отримати камеру згоряння близьку до форми тора. На вісі 3 встановлено діелектричний стрижень 10, всередині якого розміщено електрод 11, що зв'язаний електричним способом з джерелом вторинної напруги (не показано) і центральною частиною радіального відводу 12, яка розміщена між електродом 11 та зовнішньою поверхнею 13 згаданого стрижня 10 з можливістю контакту з периферійною частиною радіального відводу 14 або 15 при обертанні золотника 4. Периферійна частина радіального відводу 14, 15 виконана в вигляді свічок запалювання, нерухомо закріплених в золотнику 4 симетрично відносно вісі його обертання, між заглибленням 5 та зовнішньою поверхнею 13 діелектричного стрижня 10. Центральна частина радіального відводу 12 направлена співвісно до вісі циліндра 1. 13775 6 Головка циліндра 2 оснащена кришкою 16 для монтажу свічок запалювання 14, 15. Ущільнення порожнини головки циліндра 2 здійснюється з допомогою відомих ущільнюючих кілець 17. Можливі і інші варіанти виконання будови двигуна, що не зачіпають суті даної корисної моделі. Описаний вище двигун працює таким чином: 1-й такт - впуск: Поршень 8 із верхньої мертвої точки (ВМТ) опускається донизу (до НМТ). Золотник 4 обертається проти годинникової стрілки. Заглиблення 5 в золотнику 4 з'єднує канал для впуску горючої суміші 6 з порожниною циліндра 1. Відбувається впуск робочої суміші. Оскільки задана частота обертання колінчастого вала (не по казано) складає 1:4, то в той момент, коли поршень 8 досягне НМТ, канал для впуску горючої суміші 6 перекривається (золотник 4 повернувся на 45° при повороті колінчастого валу на 180°). 2-й такт - стиск: Поршень 8 з НМТ піднімається уверх. Відбувається стиск робочої суміші. При досягненні поршнем 8 ВМТ (колінчастий вал повернеться на 180°, а золотник 4 - на 45°) - канал для впуску робочої суміші 6 і канал для випуску відпрацьованих газів 7 перекривається золотником 4. Контакт свічки запалювання 14 з'єднується через центральну частину радіального відводу 13 і електрод 11 з джерелом високої напруги (не показано). Між електродами свічки 14 виникає електричний розряд і потім запалювання суміші в циліндрі 1. 3-й такт - робочий: Поршень 8 під тиском газів опускається донизу. Золотник 4 обертається і при підході поршня 8 до НМТ заглиблення 5 в золотнику 4 з'єднує порожнину циліндру 1 з каналом для випуску відпрацьованих газів 7. 4-й такт - випуск: Поршень 8 із НМТ підіймається уверх. Відбувається витіснення відпрацьованих газів. При досягненні поршнем 8 ВМТ відпрацьовані гази повністю витісняються з циліндра 1. Таким чином, запропоноване технічне рішення у порівнянні з прототипом дозволяє не тільки зменшити габарити та масу двигуна, покращити його паливну економічність, показники потужності, знизити токсичність відпрацьованих газів, але і підвищити надійність двигуна в цілому. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 13775 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601