Двигун внутрішнього згорання модернізований (варіанти)

1 Двигун внутрішнього згорання модернізований, що містить блок циліндрів принаймні з одним циліндром, в якому розташований поршень, що шарнірно з'єднаний з допомогою ламаного шатуна з колінвалом, який відрізняється тим, що двигун додатково містить маятниковий важіль, який одним кінцем сполучений з шарнірним з'єднанням частин ламаного шатуна, а другим - з рухомим кінцем додаткового важеля, нерухомий кінець якого шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів, середня частина додаткового важеля спирається на пружинний амортизатор, який змонтований на блоці циліндрів 2 Двигун внутрішнього згорання модернізований за п 1, який відрізняється тим, що ламаний шатун виконаний з двох рознесених частин, верхня частина ламаного шатуна шарнірно з'єднана з середньою частиною маятникового важеля, а нижня - з кінцем маятникового важеля 3 Двигун внутрішнього згорання модернізований, що містить блок циліндрів принаймні з одним циліндром, в якому розташований поршень, що шарнірно з'єднаний за допомогою ламаного шатуна з колінвалом, який відрізняється тим, що двигун містить додатковий колінвал, який змонтований шарнірно на дискові, обладнаному обмежувальними пружинами двосторонньої дії, диск, в свою чергу, з'єднаний шарнірно з блоком циліндрів, а шатун додаткового колінвала шарнірно з'єднаний з ламаним шатуном 4 Двигун внутрішнього згорання модернізований за п 3, який відрізняється тим, що додатковий колінвал з'єднаний з колінвалом з можливістю їх руху в протилежних напрямках з однаковими швидкостями 5 Двигун внутрішнього згорання модернізований за п 3, який відрізняється тим, що двигун додатково містить напрямний маятниковий важіль, який одним кінцем шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів, а другим - з шарнірним з'єднанням частин ламаного шатуна 00 Винахід відноситься до області машинобудування, а саме до двигунів внутрішнього згорання, і може бути використаний в автомобіле-, тепловозо-, тракторо-, суднобудуванні, авіації та ш Відомий тепловий чотирьохтактний двигун внутрішнього згорання (М В Іващенко "Будова й експлуатація вантажних автомобілів", Чернігів, 2001 р , с 15-25), який складається з блоку циліндрів, поршнів, кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів Такий двигун має ряд істотних недоліків, зокрема низький коефіцієнт корисної дії, що негативно впливає на економічні показники, високий вміст шкідливих викидів у відпрацьованих газах, значні перевантаження кривошипно-шатунного механізму, що знижує моторесурс та ш Найбільш близьким до винаходу являється двигун внутрішнього згорання модернізований шведськими конструкторами компанії Saab (жур нал "Сигнал", №5, 2000р , стор 33), що містить по крайній мірі один циліндр, в якому переміщається поршень, що шарнірно з'єднаний з допомогою ламаного шатуна з колінвалом Особливістю такого двигуна є розділений надвоє блок циліндрів, який містить п'ять розташованих у ряд циліндрів У верхній частині блока розміщені головки, об'єднані з половиною блока циліндрів Нижня частина складається з другої половини блока, колінвала, шатунів і поршнів Недоліками даної конструкції є розділений блок циліндрів, ненадійне ущільнення двох половинок блоку гофрованою прокладкою, неможливість використати конструктивні переваги при малому та середньому навантаженні двигуна В прототипі збереглися такі недоліки як явище детонації, а також коливальні рухи нижньої головки шатуна, що сприяє інтенсивному зношуванню стінок поршня в МІСЦІ посиленого тертя з циліндром, о (О 60798 шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів, а другим еліпсному зношуванню циліндра та значному виз шарнірним з'єднанням частин ламаного шатуна трачанню потужності на подолання сили тертя між За рахунок переводу неробочих кутів, які вицими поверхнями Одним з недоліків є нелінійний никають у ВМТ і НМТ, у робочі, відбувається прорух поршня, що зумовлює його протидію тиску цес поглинання руйнівної сили робочих газів, діюробочих газів під час робочого такту, особливо на чої на поршень і повернення закумульованої енерпочатковій стадії руху поршня від верхньої мертвої гії в КІНЦІ робочого такту, коли тиск робочих газів точки (далі ВМТ), коли тиск робочої суміші на пона поршень послаблюється Це пом'якшує роборшень досягає максимальних величин та на завечий процес, забезпечуючи амортизацію поршня в ршальній стадії під час наближення поршня до найбільш критичний момент на початку робочого нижньої мертвої точки (далі НМТ) Така протидія ходу, дозволяє збільшити ступінь стиску пальної посилює вібрацію та ударні навантаження, що суміші, переводить детонаційні процеси в корисну шкідливо впливає на всі шарнірні з'єднання двигуроботу, а нелінійний рух поршня - в ЛІНІЙНИЙ, ОПна Суттєво знижує економічні показники і потужтимізує робочий процес, створює можливість авність даного двигуна існуюча кінематична схема томатично збільшувати камеру згорання з подаперетворення зворотно - поступального руху почею в неї стиснутого повітря, дозволяє підвищити ршня в обертальний рух колінвалу, в якій під час коефіцієнт корисної дії двигуна, суттєво збільшити робочого такту найоптимальніше використання його моторесурс Введення в конструкцію направенергії робочих газів відбувається одномоментно, ляючого маятникового важеля додатково забезпеколи між шатуном і шатунною шийкою колінвалу чує зниження тертя між боковими поверхнями поутворюється прямий кут, а всі ІНШІ положення, в ршня та циліндра більшій чи меншій мірі, протидіють поступальному руху поршня На фіг 1 схематично зображений запропоноВ основу винаходу поставлено задачу у двигуні внутрішнього згорання модернізованому (далі ДВЗМ) забезпечити поглинання руйнівної сили робочих газів шляхом миттєвого переводу неробочих кутів, які виникають між шатуном і плечем шатунної шийки колінвалу у ВМТ і НМТ, у робочі Це дозволяє підвищити його потужність, покращити економічні та екологічні показники, збільшити моторесурс, забезпечити надійну і високоефективну роботу По першому варіанту винаходу поставлена задача вирішується тим, що двигун внутрішнього згорання модернізований, що містить блок циліндрів по крайній мірі з одним циліндром, в якому розташований поршень, що шарнірно з'єднаний з допомогою ламаного шатуна з колінвалом, згідно винаходу, додатково містить маятниковий важіль, який одним кінцем сполучений з шарнірним з'єднанням частин ламаного шатуна, а другим - з рухомим кінцем додаткового важеля, нерухомий кінець якого шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів, середня частина додаткового важеля опирається на пружинний амортизатор, який змонтовано на блокові циліндрів При цьому ламаний шатун може бути виконаний з двох рознесених частин, верхня частина ламаного шатуна шарнірно з'єднана з середньою частиною маятникового важеля, а нижня - з кінцем маятникового важеля По другому варіанту винаходу поставлена задача вирішується тим, що двигун внутрішнього згорання модернізований, що містить блок циліндрів по крайній мірі з одним циліндром, в якому розташований поршень, шарнірно з'єднаний з допомогою ламаного шатуна з колінвалом, згідно винаходу, містить додатковий колінвал, який змонтовано шарнірно на дискові, обладнаному обмежувальними пружинами двосторонньої дії, диск в свою чергу з'єднаний шарнірно з блоком циліндрів, а шатун додаткового колінвалу шарнірно з'єднаний з ламаним шатуном Крім того, додатковий колінвал з'єднаний з колінвалом з можливістю їх руху в протилежних напрямках з однаковими швидкостями Двигун може додатково містити напрямний маятниковий важіль, який одним кінцем ваний двигун з маятниковим важелем по першому варіанту виконання (п 1 формули винаходу) На фіг 2 схематично зображений запропонований двигун, виконаний згідно п 2 формули винаходу На фіг 3 схематично зображений запропонований двигун з додатковим колінвалом і направляючим маятниковим важелем по другому варіанту виконання (п п 3-5 формули винаходу) Запропонований ДВЗМ по першому варіанту виконання (фиг 1, п 1 формули винаходу) містить блок циліндрів 1 по крайній мірі з одним циліндром 2, поршень 3, ламаний шатун 4, який складається з верхньої частини 5 і нижньої частини 6 і шарнірного з'єднання 7 частин 5 і 6 Точка переміщення шарнірного з'єднання 7 - точка 8 Колінвал складається з корінної шийки 9, яка шарнірно з'єднана з блоком циліндрів 1, шатунної шийки 10 і плеча шатунної шийки 11 Маятниковий важіль 12 одним кінцем взаємодіє з шарнірним з'єднанням 7, а другим кінцем - з шарнірним з'єднанням 13 рухомого кінця додаткового важеля 14, який, в свою чергу, нерухомим кінцем шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів 1 в точці 15 Точка переміщення шарнірного з'єднання 13 - точка 16, а середня частина додаткового важеля 14 спирається на пружинний амортизатор 17, який змонтовано на блокові циліндрів 1 18-точка переміщення шарнірного з'єднання 7, 19 - точка переміщення шатунної шийки 10 При виконанні двигуна згідно п2 формули винаходу верхня частина 5 і нижня частина 6 ламаного шатуна 4 рознесені, причому нижня частина 6 шарнірно з'єднана з маятниковим важелем 12 в точці 7, а верхня частина 5 шарнірно з'єднана з середньою частиною маятникового важеля 12 у точці 20 Запропонований двигун по першому варіанту виконання (п 1 формули винаходу, ф і г і ) працює насиупним чином Поршень 3 при робочому такті, рухаючись поступально від ВМТ до НМТ через верхню частину 5 ламаного шатуна 4, через шарнірне з'єднання 7 здійснює тиск на нижню частину 6 ламаного шатуна 4 і на маятниковий важіль 12 Оскільки В цьому положенні нижня частина 6 ла 60798 маного шатуна 4 і плече 11 шатунної шийки 10 колінвалу утворюють неробочий кут (180 градусів), то поступальний рух поршня 3 приймає на себе маятниковий важіль 12, який нижнім кінцем через шарнірне з'єднання 13 натискає на додатковий важіль 14, обертаючи його навколо точки 15 проти годинникової стрілки до точки 16, стискаючи при цьому пружину амортизатора 17 Одночасно верхній кінець нижньої частини 6 ламаного шатуна 4 від точки 7 відхиляється проти годинникової стрілки до точки 8 і перетворює неробочий кут між нижньою частиною 6 ламаного шатуна 4 і плечем 11 шатунної шийки 10 колінвалу в робочий На останній стадії робочого ходу пружина амортизатора 17, випрямляючись, обертає додатковий важіль 14 навколо точки 15 за годинниковою стрілкою від точки 16 до точки 13 і через маятниковий важіль 12 здійснює тиск на шарнірне з'єднання в точці 7 через нижню частину 6 ламаного шатуна 4, що прискорює обертання колінвала Під час руху поршня 3 від ВМТ до НМТ маятниковий важіль 12, рухаючись верхньою головкою (точка 7) за годинниковою стрілкою, переводить цю точку, яка відповідає положенню поршня у ВМТ, в точку 18, що відповідає положенню поршня 3 у НМТ При цьому шатунна шийка 10 колінвалу, обертаючись за годинниковою стрілкою навколо корінної шийки 9 колінвалу переміститься до точки 19, збільшуючи величину обертання колінвалу з 180° до 225° з одночасним подовженням робочого ходу поршня Аналогічним чином працює запропонований двигун, виконаний згідно п 2 формули винаходу (фіг 2) При цьому, за рахунок зменшення відстані між шарнірним з'єднанням 20 і точкою 13 (порівняно з відстанню між точками 7 і 13) зменшується амплітуда коливання нижньої головки (точка 20) верхньої частини 5 ламаного шатуна 4, що забезпечує зменшення тертя між боковими поверхнями поршня 3 і циліндра 2 Запропонований ДВЗМ згідно другого варіанту винаходу (п 3 формули винаходу, фігЗ) містить блок циліндрів 1 по крайній мірі з одним циліндром 2, поршень 3, ламаний шатун 4, який складається з верхньої частини 5, середньої частини 6 і нижньої частини 7 8 - шарнірне з'єднання між верхньою частиною 5 і середньою частиною 6 шатуна 4, 9 - шарнірне з'єднання між середньою частиною 6 і нижньою частиною 7 шатуна 4 Колінвал складається з корінної шийки 10, яка шарнірно з'єднана з блоком циліндрів 1, плеча шатунної шийки 11 і шатунної шийки 12, яка шарнірно з'єднана з нижньою частиною 7 ламаного шатуна 4 Двигун містить додатковий колінвал, який складається з корінної шийки 13, плеча шатунної шийки 14 і шатунної шийки 15, яка шарнірно з'єднана з додатковим шатуном 16, який другим своїм кінцем шарнірно з'єднаний з ламаним шатуном 4 в точці 9 Додатковий колінвал змонтовано на диску 17, обладнаному обмежувальними пружинами 18 двосторонньої дм Диск 17 в свою чергу шарнірно з'єднаний з блоком циліндрів 1 в точці 13 Крім того, двигун додатково містить напрямний маятниковий важіль 19, який одним кінцем шарнірно з'єднаний з бло ком циліндрів в точці 20, а другим кінцем - з шарнірним з'єднанням 8 ламаного шатуна 4 21 - точка переміщення шарнірного з'єднання 8, 22, 23, 28 точки переміщення шарнірного з'єднання 9, 24, 25 - точки переміщення шатунної шийки 12, 26, 27 -точки переміщення шатунної шийки 15 додаткового колінвалу Запропонований двигун згідно другого варіанту винаходу (п 3 формули винаходу, фіг 3) працює натсупним чином При рухові поршня 3 від ВМТ до НМТ під час робочого ходу через верхню 5 і середню частину 6 ламаного шатуна 4 в точці 9 робоче навантаження розподіляється на нижню частину 7 ламаного шатуна 4 і шатун 16 додаткового колінвалу, який через шатунну шийку 15 додаткового колінвалу, натискаючи на пружини 18 диску 17 переміщує шарнірне з'єднання шатунної шийки 15 проти годинникової стрілки до точки 26 При цьому шатун 16 відхиляє верхній кінець нижньої частини 7 ламаного шатуна 4 з точки 9 в точку 22, утворюючи між цією частиною 7 ламаного шатуна 4 і плечем 11 шатунної шийки 12 колінвалу робочий кут Аналогічна робота виконується при ранньому запалюванні, подачі в циліндр стиснутого повітря і детонаційних процесах Оптимальний кут між нижньою частиною 7 ламаного шатуна 4 і плечем 11 шатунної шийки 12 колінвалу досягається насиупним чином При рухові поршня 3 під час робочого ходу від ВМТ до НМТ за допомогою ламаного шатуна 4 шарнірне з'єднання шатунної шийки 12 колінвалу рухається за годинниковою стрілкою до точки 24, а шарнірне з'єднання шатунної шийки 15 додаткового колінвалу одночасно рухається проти годинникової стрілки до точки 26 і з допомогою шатуна 16 переміщує шарнірне з'єднання 9 в точку 28, утворюючи між нижньою частиною 7 ламаного шатуна 4 і плечем 11 шатунної шийки 12 колінвалу кут, що наближається до 90° При подальшому обертанні обох колінвалів аналогічно утворюються оптимальні робочі кути протягом усього робочого процесу При продовженні руху поршня до НМТ шатунна шийка 15 додаткового колінвалу, обертаючись проти годинникової стрілки, переміщається до точки 27, шарнірне з'єднання 9 переміщається у точку 23, а шатунна шийка 12 колінвалу переміщається у точку 25, збільшуючи величину обертання колінвалу з 180° до 225° з одночасним подовженням робочого ходу поршня Для зниження тертя між боковими поверхнями поршня і циліндра в запропонованій конструкції використовується напрямний маятниковий важіль 19 При рухові поршня під час робочого ходу від ВМТ до НМТ напрямний маятниковий важіль 19, обертаючись навколо точки 20 за годинниковою стрілкою, забезпечує прямолінійний рух нижньої головки верхньої частини 5 ламаного шатуна 4 від точки 8 до точки 21, що і створює умови мінімального тертя між поршнем 3 і циліндром 2 Обидва варіанти запропонованого винаходу забезпечують оптимальний режим робочого процесу, що зумовлює підвищення коефіцієнту корисної дії та надійності двигуна 60798 Фіг. 1 Фіі.2 Фіг. З Комп'ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж39 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м. Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119