Двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння, що містить картер, закріплений на ньому циліндр, встановлений у ньому поршень і механізм перетворення зворотно-поступального руху, установлений на валу, вісь якого перпендикулярна осі циліндра, оснащений маховиком з виконаним на бічній поверхні каналом, який відрізняється тим, що механізм перетворення додатково оснащений ще од Винахід відноситься до двигунобудівництва, а саме до двигунів внутрішнього згоряння ВІДОМІ двигуни внутрішнього згоряння з кривошипно-шатунним механізмом, у якому радіус кривошипа дорівнює половині ходу поршня чи трохи менше половини ходу поршня при зсуві площини руху осі поршневого пальця від осі кривошипа [див Ховард М С Автомобильные двигатели — М Машиностроение, 1977, с 3371] Однак ці двигуни мають невисоке значення ККД через великі механічні втрати при високих швидкостях руху поршня, н авантажен ості пари тертя поршень-дзеркало циліндра, складності робочих процесів у камерах згоряння за рахунок оперативної зміни навантажень на поршень, зміни його швидкості, жорсткої залежності між фазами робочого циклу в циліндрі і кутовими переміщеннями кривошипа Відомий двигун внутрішнього згоряння, який містить картер, закріплений на ньому циліндр, встановлений у ньому поршень і механізм перетворення зворотно-поступального руху з валом [див патент СРСР № 12168, МПК F 02 В 75/26, опубл 1929 р ] Вадою відомого двигуна є неповний важіль впливу поршня на кривошипношатунний механізм через недосконалість кінематичної схеми останнього Найбільш близьким по технічній суті й досягаемому ефекту до винаходу, що заявляється, є ним маховиком і обидва маховики на бічній поверхні мають канали форми три- або чотирипроменевої зірки, або овалу з жолобками, а усередині картера є виступи, розташовані близько до осі вала, між якими запресований циліндр, який має в стінках зрізи для маховиків, при цьому поршень виконаний суцільнолитим з принаймні однією бобишкою, що виступає з тіла поршня і має один отвір, в який запресований палець, на виступних з бобишки кінцях якого надягнуті підшипники і вставлені в канали на бічних поверхнях маховиків, що мають також отвори для подачі мастила до ПІДШИПНИКІВ на пальці, розташовані в частині каналу, мінімально віддаленій від осі вала двигун внутрішнього згоряння, який містить картер, закріплений на ньому циліндр, встановлений у ньому поршень і механізм перетворення зворотнопоступального недосконалість кінематичної схеми останнього руху, установлений на валу, вісь якого перпендикулярна осі циліндра, постачений маховиком з виконаним на бічній поверхні каналом [див патент РФ № 2118679, МПК6 F 02 В 75/32, F 01 D 9/06, опубл 1998 р — прототип] При цьому шток поршня має діаметрально розташовані посадкові гнізда для кульок ПІДШИПНИКІВ кочення, установлених з однієї сторони в канал маховика, а з іншої сторони в опорній напрямній, розміщеної в картері Цей двигун має більш високе значення ККД, чим двигуни з кривошипно-шатунним механізмом, за рахунок прямого перетворення зворотнопоступального руху поршня зі штоком в обертання маховика Однак за один оборот вала поршень може зробити тільки два зворотно-поступальних рухи Вадами відомого двигуна є також досить висока токсичність вихлопу, недосконалість поршня зі штоком і способу з'єднання штока з маховиком, відсутність змащення з'єднання шток-кулька підшипника-маховик під час роботи, що приводить до зниження надійності і ДОВГОВІЧНОСТІ двигуна, невисоким значенням ККД і потужності Задача винаходу - удосконалення двигуна внутрішнього згоряння шляхом зміни його констру (О ю 59116 кцм таким чином, щоб забезпечити збільшення робочих тактів за 1 оберт вала, зменшити навантаження на з'єднання поршень-маховик, знизити токсичність вихлопу, що приведе до збільшення ККД, індикаторної потужності, надійності, ДОВГОВІЧНОСТІ й економічності Поставлена задача вирішується тим, що в двигуні внутрішнього згоряння, який містить картер, закріплений на ньому циліндр, встановлений у ньому поршень і механізм перетворення зворотнопоступального руху, установлений на валу, вісь якого перпендикулярна осі циліндра, постачений маховиком з виконаним на бічній поверхні каналом, ВІДПОВІДНО до винаходу механізм перетворення додатково постачений ще одним маховиком і обидва маховики на бічній поверхні мають канали форми трьох-або чотирьохпроменевої зірки, або овалу, з жолобками, а усередині картера є виступи, розташовані близько до осі вала, між якими запресований циліндр, котрий має в стінках зрізи для маховиків, прицьому поршень виконаний суцільнолитим з, принаймні, однією бобишкою, що виступає з тіла поршня і має один отвір, у який запресований палець, на виступаючих з бобишки кінцях котрого надягнуті підшипники і вставлені в канали на бічних поверхнях маховиків, що мають також отвори для подачі мастила до ПІДШИПНИКІВ на пальці, розташовані в частині каналу, мінімально віддаленій від осі вала Використання двох маховиків забезпечує плавність роботи ходу поршня за рахунок збільшення інерції руху, що зменшує навантаження на з'єднання поршень-маховик А канали форми трьохабо чотирьохпроменевої зірки або овалу забезпечують більш високе значення крутного моменту і, як наслідок, збільшення ККД і індикаторної потужності, що підтверджують розрахунки по формулі [см Дзюба П Я Программированное пособие по устройству автомобіля К Урожай, 1985 — С 32] R. - V_ - n -1 N,=-—Є 1 x-30 де N, - індикаторна потужність двигуна, кВТ, P. - середній індикаторний тиск, Vp - робочий об'єм одного циліндра, л, п - КІЛЬКІСТЬ обертів валу, об/хв, і - КІЛЬКІСТЬ циліндрів, х - тактність двигуна При розрахунку індикаторної потужності звичайного чотирьохтактного двигуна х = 4, у цьому випадку для чотирьохпроменевого каналу маховика х = 1 Це пояснюється тим, що за чотири ходи поршня вал обертається на 0,5 оберта, або на кут 180° При використанні маховика з каналом форми трьох-променевої зірки х = 1,33(3), так як за чотири ходи поршня вал обертається на 2/3 оберта, або на кут 240° При використанні маховика з каналом форми овала х = 2, так як вал здійснює один оберт за чотири такти поршня Наприклад Р, = 1,1, Vp = 0,4, п = 3500, і = 4, т = 4 N.= 1 1,1 -0,4 -3500 -4 30-4 то при х = 1 6160 120 = 51,ЗкВТ, 1,1.0,4-3500.4 = 1 30-1 то при х = 1,33 6160 = ЗО .. 1,1 -0,4 -3500 -4 6160 . _ . „ __ N. = ' = = 154,ЗкВТ, 30-1,33 39,9 то при х = 2 1,1.0,4-3500.4 = 6160 1 30-2 60 Виконання каналів з жолобками дозволяє на декілька наносекунд затримати поршень у верхній мертвій крапці (ВМК), що приводить до повного згоряння палива, зменшенню токсичності вихлопу, підвищенню економічності двигуна та значному зростанню індикаторної потужності Завдяки виступам у картері, розташованим близько до осі вала двигуна, забезпечується прямолінійність руху поршня, що приводить до підвищення його надійності Конструкція суці л ьнол итого поршня з бобишкою, у яку запресований палець з підшипниками на виступаючих з неї кінцях, і з'єднання поршня з маховиком за допомогою цього пальця, а також змащення ПІДШИПНИКІВ, що рухаються по каналу маховиків, під час роботи двигуна зменшують навантаження на з'єднання поршень-маховики, збільшуючи тим самим надійність та ДОВГОВІЧНІСТЬ двигуна Технічна суть винаходу, що заявляється, пояснюється графічною частиною на фіг 1 представлений двигун - розріз Б-Б на фіг 2, на фіг 2 зображений розріз по А-А фіг1, на фіг 3 - загальний вигляд маховика з каналом форми чотирьохпроменевої зірки, на фіг 4 - загальний вигляд маховика з каналом форми овалу Двигун (фиг 1, 2) містить картер 1, закріплений на ньому циліндр 2, встановлений у ньому суцільнолитий поршень 3 з бобишкою 4, що виступає з тіла поршня У картері 1 розміщений вал 5 із двома маховиками 6, що мають спільну вісь обертання На бічній поверхні маховиків 6 виконаний канал 7 форми трьохпроменевої зірки з жолобками 8 Усередині картера є виступи 9, розташовані близько до осі вала, між якими запресований циліндр 2 У стінках циліндра 2 виконані зрізи 10 для маховиків 6 У бобишці 4 є отвір 11, у який запресований палець 12 На виступаючих з бобишки 4 кінцях пальця 5 надягнуті підшипники 13, що вставлені в канал 7 маховиків 6 У каналі 7 маховиків 6 виконані отвори 14 для подачі мастила до ПІДШИПНИКІВ 13 на пальці 12, що розташовані в частині каналу 7, мінімально віддаленій від осі вала 5 Двигун внутрішнього згоряння працює таким чином Розглянемо випадок (фіг 1, 2), коли канал 7 має форму трьохпроменевої зірки Коли вал 5 з маховиками 6 починає обертатися навколо своєї ВІСІ, ТО ВІН через маховики 6, підшипники 13 та палець 10 вимушує поршень 3 пересуватися від верхньої мертвої крапки (ВМК) до нижньої мертвої крапки (НМК), при цьому циліндр 2 заповнює паливна суміш Вал 5 обертається на кут 60°, поршень 3 досягає НМК У цей же час через отвір 14 до ПІДШИПНИКІВ 13 під тиском подається масло При подальшому обертанні валу 5 поршень 3 пересувається від НМК до ВМК та стискує паливну суміш Вал 5 обертається ще на 59116 кут 60° В необхідну мить у СВІЧЦІ запалювання з'являється іскра і запалює робочу суміш При цьому поршень за рахунок жолобків 8 затримується на декілька наносекунд у ВМК, а потім під тиском горіння паливної суміші пересувається від ВМК до НМК - утворюється робочий хід Поршень З через палець 12, підшипники 13 тисне на маховики 6, ті в свою чергу обертають вал 5 навколо своєї осі на кут 60° Поршень 3 досягає НМК та під дією сили інерції маховиків 6 рушає від НМК до ВМК, при цьому він витискає у повітря відпрацьовані гази, а вал 5 обертається на наступні 60° Таким чином здійснюється повний робочий цикл або чотири такти поршня за оберт вала всього на кут 240 чи на 2/3 обороту При використанні маховиків з каналом форми чотирьохпроменевої зірки (фігЗ) повний робочий цикл або чотири такти поршня здійснюється за оберт вала всього на кут 180° чи на 1/2 обороту При використанні маховиків з каналом форми овалу (фіг 4) повний робочий цикл або чотири такти поршня здійснюється за один оберт вала, який дорівнює 360° Завдяки формі каналів на бокових поверхнях маховиків один і той же двигун можливо використовувати на різних транспортних засобах від моторного човна або мотопомпи до вантажного автомобіля чи комбайна Для цього потрібно лише змінити маховики, наприклад, маховики з каналами у формі овалу замінити на маховики з каналами форми чотирьохпроменевої зірки, при цьому переобладнати газорозподільний механізм 59116 ДА ср'іг.2 Фіг. J сріг.4 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна