Двигун внутрішнього згоряння

Двигун внутрішнього згоряння, що містить корпус, циліндри, колінчастий вал, шатуни, поршні, головку блоків циліндрів з механізмом газорозподілу, камери згоряння, який відрізняється тим, що циліндри розташовані навпроти один одного під кутом  = 4-8° відносно горизонтальної площини і з'єднані загальною головкою блоків циліндрів, у циліндрах розташовані поршні, які встановлені з можливістю здійснювати зворотнопоступальні рухи назустріч один одному, поршні за 3 схеми покращити збалансованість конструкції, а також знизити теплові втрати, за рахунок зміни конфігурації камери згоряння. Для вирішення поставленої задачі, запропонована конструкція чотиритактного ДВЗ із розміщеними навпроти один одного, циліндрами та поршнями, що попарно розміщені у циліндрах і рухаються назустріч один одному. Двигун складається з корпусу, в якому під певним кутом  відносно горизонтальної площини, навпроти один одного, розташовані блоки циліндрів, у яких розміщені поршні, що здійснюють зворотно-поступальні рухи назустріч один одному. При цьому центральні повздовжні осі симетрії циліндрів протилежних блоків знаходяться в одній площині і перетинаються, утворюючи кут  . Верхні частини блоків циліндрів примикають один до одного і з'єднуються загальною головкою, у якій розміщений газорозподільний механізм. Поршні за допомогою шатунів з'єднуються з колінчастими валами, які розташовані паралельно і лежать на одній лінії. У циліндрах навпроти один одного розташовані поршні, які рухаються назустріч один одному, синхронно досягаючи верхньої та нижньої мертвих точок. При цьому, коли поршні протилежних циліндрів досягають верхньої мертвої точки, днища поршнів, верхні частини втулок циліндрів, а також внутрішня поверхня головки блоків утворюють спільну камеру згоряння. Відповідно, протилежні циліндри мають спільні впускні та випускні клапани. Нижні частини блоків циліндрі, з розміщеними у них колінчастими валами, рівновіддалені від повздовжньої осі симетрії двигуна і мають окремі картери. Колінчасті вали двигуна розташовані паралельно один одному і рівновіддалені від повздовжньої осі симетрії двигуна. На кінцях колінчастих валів закріплені шестерні, які входять у зачеплення із шестернею, закріпленою на вихідному валу двигуна. Вихідний вал двигуна, встановлений на двох підшипниках кочення, закріплений на рамі позаду двигуна таким чином, щоб закріплена на його кінці шестерня входила в зачеплення з шестернями, які закріплені на кінцях колінчастих валів, а поперечні осі симетрії колінчастих валів і вихідного валу розташовувалися на одній лінії. При цьому вісь обертання вихідного валу розташована між осями обертання колінчастих валів, паралельна їм та рівновіддалена від них. Шестерні, закріплені на колінчастих валах і вихідному валу, прямозубі і мають однаковий діаметр і модуль зубів, при цьому шестерні, закріплені на колінчастих валах, мають більшу масу і виконують функцію балансирів. Запропонована конструкція ДВЗ дозволяє отримати ряд переваг у порівнянні з аналогом, а саме: - отримати збалансовану конструкцію, завдяки тому, що поршні, які рухаються назустріч, врівноважують інерцію один одного; - підвищити ефективність газообміну у циліндрах і, таким чином, збільшити ефективну потужність двигуна; - підвищити ступінь стискання двигуна, що в свою чергу дозволяє збільшити термічний ККД 63970 4 двигуна і дозволяє ефективно використовувати запропоновану конструкцію не тільки для бензинових або дизельних двигунів, але й для двигунів, що працюють на метанолі. Конструкція ДВЗ представлена на кресленнях, де: На фіг. 1 представлений вид двигуна ззаду в перерізі В-В по фіг. 2 . На фіг. 2 - вид зверху в перерізі А-А по фіг. 1. ДВЗ складається з корпусу 1, в якому під кутом , що становить 4-8° відносного горизонтальної площини, навпроти один одного розміщені циліндри 2 і 3, в яких назустріч один одному рухаються поршні 4, 5. Поршні 4 і 5 за допомогою шатунів 6 і 7 з'єднуються з шатунними шийками колінчастих валів 8, 9. Колінчасті вали 8 і 9 розташовані паралельно один одному і рівновіддалені від поздовжньої осі симетрії двигуна. У верхній частині корпусу 1 двигуна закріплена головка 10 блока циліндрів із розміщеним всередині газорозподільним механізмом. У нижній частині корпусу 1 двигуна симетрично розміщені масляні картери 11, 12 колінчастих валів 8, 9. У задній частині двигуна, на кінцях колінчастих валів 8, 9 закріплені циліндричні шестерні 13 і 14, які знаходяться у зачепленні з шестернею 15, закріпленою на вихідному валу 16 двигуна. Вихідний вал 16 двигуна, встановлений на двох підшипниках кочення 17 і 18, кріпиться до рами (на кресленнях не позначена) позаду двигуна таким чином, щоб закріплена на його кінці шестерня 15, знаходилася у зачепленні з шестернями 13 і 14, закріпленими на кінцях колінчастих валів 8, 9, а осі обертання колінчастих валів 8, 9 і вихідного валу 16 були розташовані на одній лінії. При цьому вісь обертання вихідного валу 16 розташована посередині між осями обертання колінчастих валів 8, 9, паралельна і рівновіддалена від них. У нижній частині корпусу 1 двигуна розміщений електродвигун 19, на валу якого закріплена шестерня 20, яка знаходиться у зачепленні з шестернею 15, закріпленою на кінці вихідного валу 16 двигуна. Особливістю електродвигуна 19 є його здатність роботи у режимі генератора. Шестерні 13 і 14, закріплені на колінчастих валах 8, 9, мають однаковий діаметр, модуль і кількість зубів із шестернею 15, закріпленою на кінці вихідного валу 16, але при цьому шестерні 13, 14, закріплені на колінчастих валах 8, 9 мають більшу масу, оскільки виконують функцію балансирів. Двигун працює наступним чином. Запуск двигуна здійснюється за допомогою електродвигуна 19. Обертальний рух вала електродвигуна 19, за допомогою закріпленої на ньому шестерні 20 передається шестерні 15, яка закріплена на вихідному валу 16 двигуна. Шестерня 15 передає обертальний рух шестерням 13, 14, закріпленим на кінцях колінчастих валів 8, 9. При повороті колінчастих валів 8, 9 поршні 4, 5, що знаходяться в циліндрах 2, 3, синхронно досягають верхньої мертвої точки, при цьому через впускні клапани газорозподільного механізму, розміщеного в головці 10 блоків циліндрів, в циліндри 2, 3 надходить паливно-повітряна суміш. При 5 подальшому обертанні колінчастих валів 8, 9, поршні 4 і 5 починають одночасно рухатися від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, а паливно-повітряна суміш заповнює порожнини циліндрів 2, 3. Відбувається такт впуску. Подальший поворот колінчастих валів 8, 9 змушує поршні 4, 5 рухатися назустріч один одному від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки, при цьому впускні клапани закриті і відбувається такт стиснення. Коли поршні 4, 5 синхронно досягають верхньої мертвої точка, днища поршнів 4, 5, верхні частини циліндрів 2, 3, а також внутрішня порожнина головки 6 блоків циліндрів утворюють спільну камеру згоряння. Стиснена паливно-повітряна суміш запалюється, і надлишковий тиск, що утворюється під час згоряння палива, змушує поршні 4, 5 переміщуватися від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, здійснюючи робочий хід. Рух поршнів 4 і 5 за допомогою шатунів 6, 7 передається колінчастим валам 8, 9, на кінцях яких закріплені циліндричні шестерні 13, 14. Шестерні 13 і 14, закріплені на колінчастих валах 8, 9, знаходяться у зачепленні з шестернею 15, закріпленою на кінці вихідного валу 16 двигуна, передаючи йому обертальний рух. Шестерні 13 і 14, закріплені на колінчастих валах 8, 9 мають однаковий модуль, діаметр і кількість зубів із шестернею 15, закріпленою на вихідному валу 16 двигуна, але при цьому шестерні 8 і 9, закріплені на колінчастих валах, мають більшу масу і виконують функцію балансирів. Після того як поршні 4 і 5 здійснять робочий хід, подальше обертання колінчастих валів 8, 9 призводить до того, що поршні 4, 5 починають переміщуватися від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки. При цьому випускні клапани, розміщені всередині головки 6 блоків циліндрів, відкриваються і відбувається випуск відпрацьованих газів. Коли поршні 4, 5 досягають верхньої мертвої точки, випускні клапани закриваються, і цикл починається спочатку. При цьому такти у різних здвоєних циліндрах двигуна чергуються у пев 63970 6 ній послідовності, завдяки чому досягається рівномірність і плавність роботи двигуна, а також збалансованість рухомих частин. Після того як двигун був запущений, обертальний рух шестерні 15, закріпленої на кінці вихідного валу 16 двигуна, передається електродвигуну 19, за допомогою закріпленої на кінці його валу шестерні 20, при цьому електродвигун починає працювати у генераторному режимі. Завдяки тому, що циліндри 2 і 4 двигуна розташовані під невеликим кутом відносно горизонтальної площини =4-8° (відповідно, кут розвалу циліндрів -  становить 176-172°), сили інерції поршнів 4, 5, що рухаються назустріч один одному, врівноважені. Крім того, таке розташування елементів дозволяє покращити умови змащування деталей двигуна, оскільки завдяки тому, що циліндри 2, 3 розміщені під кутом, щоки колінчастих валів 8, 9 при обертанні занурюються у масло, що знаходиться у картерах 11 і 12, при цьому масло надходить до внутрішніх каналів колінчастих валів 8, 9, а частина масла розприскується на внутрішні поверхні циліндрів 2, 3, шатуни 6, 7 і внутрішні поверхні поршнів 4, 5. Запропонована конструкція ДВЗ дозволяє збалансувати сили інерції рухомих елементів, тим самим, практично повністю, виключити вібрацію двигуна. Крім того, використання конструкції із спільною камерою згоряння для двох циліндрів призводить до покращення процесу газообміну у циліндрах і тим самим дає можливість підвищити ефективну потужність двигуна. До суттєвих переваг запропонованого технічного рішення необхідно також віднести збільшення ступеня стискання двигуна, що призводить до збільшення термічного ККД двигуна, що, у свою чергу, дозволяє використовувати цю конструкцію не тільки для роботи з традиційними видами палива (бензин і дизельне паливо), але й для роботи на альтернативних видах палива, які мають меншу, у порівнянні з бензином, теплоту згоряння, зокрема - на метанолі. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 63970 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601