Двигун внутрішнього згорання

Предлагаемое техническое решение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в машиностроительной промышленности. Известны двигатели внутреннего сгорания, устанавливаемые на транспортных средствах, используемых для перевозки грузов и пассажиров - эти двигатели недолговечны вследствие испытываемых ими в процессе эксплуатации больших динамических нагрузок, вызываемых сложным конструктивным исполнением кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения. Этот традиционный недостаток характерен как для отечественного так и для зарубежного машиностроения в области создания двигателей внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания, кривошипношатунный механизм, включающий блок цилиндров с головкой, картером и поддоном, и установленный в нем коленчатый вал с шатунами, взаимодействующими с поршнями. Двигатель также имеет газораспределительный механизм, состоящий из распределительного вала с системой кулачков, коромысел, клапанов, взаимодействующи х с системой толливоподзчи, зажигания, смазки. Двигатель также включает систему о хлаждения. Ме ханизмом отбора мощности является: система поршней работающих последовательно, кривошипно-шатунных механизмов, передающих вращательный момент на колен-вал (Автомобиль. Под ред. И.П.Плеханова, изд, 4. М, "Просвещение", 1977, с. 13). Этот двигатель имеет сложную конструкцию, большой вес и габариты, что в основном и определяет его недолговечность. Наиболее близким аналогом по технической сущности является двигатель внутреннего сгорания с оппозитным расположением рабочих органов. Этот двигатель более компактен и удобен в эксплуатации. Он состоит из корпуса в виде блока, представляющего собой оппозитно размещенные цилиндры с установленными в них поршнях, соединенными общим штоком. Двигатель имеет также механизм для преобразования возвратно-поступательного перемещения поршней во вращательное движение коленчатого вала с размещенными на нем эксцентричными дисками, расположенными внутри втулки с возможностью перемещения, совокупность которых образует механизм отбора мощности. Двигатель также включает механизм газораспределения, смазки, подачи топлива и охлаждения, взаимодействующими с силовым механизмом передачи движения (авт.св. СССР № 1742501, кл. F 02 В 75/32, 1992). Этому двигателю в основном свойственны недостатки, присущие двигателям внутреннего сгорания с силовой передачей типа кривошипно-шатунного механизма, а именно недолговечность, большой вес и ненадежность в работе, что объясняется сложностью конструкции механизмов двигателя, испытывающих в процессе работы большие динамические нагрузки и большой расход топлива. В основу изобретения двигателя внутреннего сгорания поставлена задача путем упрощения конструкции, повышения КПД -создание двигателя более надежного в работе, имеющего меньший конструкционный вес, меньший удельный расход топлива, больший моторесурс. Поставленная задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащего корпус с полым цилиндром, механизмом отбора мощности с силовыми элементами, механизмом газораспределения, системы охлаждения смазки, топливоподачи и зажигания, выполнен в виде лопастей, закрепленных на коаксиальных валах со смонтированных на них кулисами, связанными между собой валом с шестерней, входящей в зацепление с шестерней; посаженной на один из коаксиальных валов и взаимодействующей с промежуточной шестерней на водиле, установленного в корпусе, причем водило снабжено промежуточным валом с шестернями, одна из которых входит в зацепление с венцом, закрепленным внутри упомянутого корпуса и одновременное шестерней инерционного маховика, водило также снабжено силовым валом отбора мощности и шестерней отбор мощности, связанной через промежуточную шестерню с шестерней, расположенной на вспомогательном валу, закрепленном в той же корпусе, взаимодействующего с системами охлаждения, смазки, топливоподачи, распределения зажигания. Такое сочетание конструктивных признаков объема изобретения позволяет получить новый неизвестный ранее технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, снижения веса и габаритов, повышения его надежности, снижения расхода топлива, а следовательно и КПД. Упомянутый технический результат достигнут благодаря неразрывной причинноследственной связи с признаками объема притязаний, что позволяет их отнести к категории существенных. На фиг.1 показана кинематическая схема двигателя; на фиг.2 - вид по стрелке А на двигатель; на фиг.3 - схема работы лопастей. Двигатель состоит из; корпуса 1, на котором закреплен полый цилиндр 2. В цилиндре 2, размещены лопасти 3 и 4, закрепленные неподвижно на коаксиальных валах 5 и 6. На валах 5 и 6 соответственно установлены кулисы 7 и 8, которые связаны между собой Z-образным валом 9, имеющим шестерню 10, которая соединена с шестерней 11, сидящей на валу 5 и зацепляющейся с шестерней 12, установленной в водиле 13, которое закреплено в корпусе 1, Шестерня 12 входит в зацепление с шестерней 14, размещенной на валу 15, на котором размещана также и шестерня 16. Шестерня 16 одновременно входит в зацепление с пенцом внутреннего зацепления 18 и шестерней 17 инерционного маховика 19, который взаимодействует со стартером 20. На водиле смонтирован силовой вал отбора мощности и шестерня 22 отбора мощности, которая через промежуточную шестерню 23 входит в зацепление с шестерней 24, насаженной на вспомогательный вал 25 отбора мощности, закрепленном на корпусе. На указанном валу размещены шестерни 26 и 27. При этом шестерня 26 соединена с шестернями 28 и 29, а шестерня 27 - с шестерней 30. Описанная выше совокупность узлов, размещенных в корпусе 1 двигателя представляет собой механизм отбора мощности с силовыми элементами. Шестерня 29 упомянутого механизма соединена с валом 31 масляного насоса 32, шестерня 28 - с валом 33 водяного насоса 34, а шестерня 30 - с валом 35 системы зажита на 36. Бензонасос 37 двигателя приводится в движение эксцентричным кулачком 38, Позициями 43, 44, 39 обозначены соответственно генератор, вентилятор и свеча зажигания, установленная в крышке цилиндра 2 в зоне камеры сгорания 40, образующейся поверхностями лопастей 3 и 4 в процессе их вращения. Позицией 42 обозначено окно выхлопа отработавших газов. Двигатель работает следующим образом. С помощью стартера 20 (или иным образом) через зубчатый механизм 19 вся кинематика двигателя приводится во вращательное движение. При вращении Z-образного вала 9 через кулисы 7 и 8 лопастям 3 (3/1-3/2) и 4 (4/1-4/2) также передается вращательное движение, при этом скорости вращения лопастей 3 и 4 разные, что обеспечивает их относительное поступательное сближение и расхождение. На фиг.1 показан полный цикл (один оборот лопастной системы). В момент вращения А происходит воспламенение топливной смеси. Происходит в сжатом объеме между лопастями 3/1-4/1 и, следовательно, усилие одновременно передается на плоскости лопастей 3/16 и 4/1а и соответственно через валы 5 и 6 суммируется на Z-образном валу 9, Далее через шестерни 10,12,14,16 водило 13 передается на вал 21 отбора мощности. В момент времени В происходит сжатие топливной смеси в объеме междулопастями 4/2б-3/1а,аобъем 3/1б-4/1а расширяется. В момент времени С в объеме между лопастями 4/26-3/ 1а происходит следующее воспламенение топливной смеси, которое по вышеупомянутой схеме передает усилие на вал 21, а отработанные газы объема 3/1б-4/1а выкидываются в выхлопное окно 42, а в объем 3/2а-4/1б происходит всасывание следующей порции топливной смеси через всасывающее окно 41. Из схемы на фиг.3 видно, что за один оборот лопастной системы 3 и 4 происходит 4 воспламенения топливной смеси, которые производят соответствующую работу, что равносильно работе 8-ми цилиндрового поршневого двигателя. Через шестерню 10, жестко посаженную на валу 9, крутящий момент передается через шестерни 11 и 12 на шестерню 14. жестко посаженную на валу 15. На валу также жестко посажена шестерня 16, через которую крутящий момент передается на шестерню 17 и через нее на инерционный маховик 19. Так как шестерня 16 входит в зацепление с венцом Т8, жестко посаженном на корпусе 1, то происходит вращение водила 13 и, следовательно, крутящий момент передается на вал 21 отбора мощности и далее на трансмиссию транспортного средства. На водиле 13 жестко посажена шестерня 22, которая передает вращательное движение через шестерню 23 на шестерню 24, жестко посаженную на вспомогательный вал 25. На валу 25 жестко посажены конические шестерни 26 и 27, на которых вращательное движение соответственно передается на конические шестерни 28, 29, 30, а через них соответственно на насос системы охлаждения 34, масляный насос 32, распределитель зажигания 36. На валу 25 также жестко посажен эксцентричный кулачок 38, который, входя в зацепление штока топливного насоса 37, обеспечивает его работу. Нами разработана техническая документация заявляемого двигателя на стадии рабочих чертежей, изготовлен и испытан опытный двигатель с положительными результатами. Предлагаемая нетрадиционная кинематика двигателя внутреннего сгорания может быть использована также для создания; - дизельных двигателей различного на-' значения, - двигателей для авиационной промышленности, ' * - паровых двигателей различного назначения, - гидроприводов различного назначения, в том числе для гидрогенераторов мощности 5-400 кВт с КПД по расходы воды -30%(в существующи х 5-8%) напор воды 3 м водяного столба и выше, - торпедных двигателей.