Двигун внутрішнього згоряння

1. Двигун внутрішнього згоряння, що містить співвісно розташовані циліндри з розташованими в них поршнями, жорстко закріпленими на штоку, кришки циліндрів, в отворах яких розташовані клапани, причому щонайменше в одній кришці виконано отвір, у який установлений шток, привод переміщення клапанів, механізм перетворення зворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух вала, що складається зі штока, шатуна й колінвала, який відрізняється тим, що кожний клапан установлений в отворі, вісь якого схрещена C2 1 3 83818 Така конструкція дозволяє виключити інтенсивне зношування поршня й циліндра при роботі двигуна, можливо, зменшити розміри поршня, але якою ціною!? Розміщення у двигуні двох громіздких і складних по конструкції колінвалів, так ще зв'язаних між собою шестірнями й збільшення кількості шатунів приведе до різкого збільшення габаритів, маси, трудомісткості виготовлення двигуна та, відповідно, до його подорожчання. Відомий двигун внутрішнього згоряння по [деклараційному патенту України №71714, кл. 7F02B/24, F02B75/18, 15.09.03 р. (прототип)], що містить співвісно розташовані по обидві сторони картера циліндри з розташованими в них поршнями жорстко закріпленими на штоку, кришки циліндрів із клапанами, причому клапани встановлені в отворах вісь яких паралельна осі штока й поршнів, механізм перетворення зворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух вала, що складається із кривошипа (колінвала) і шатуна, що зв'язаний зі штоком у центральній його частині. Така конструкція досить проста (тому що є, на мою думку, частковим випадком двигуна CC. Баландіна), але й вона володіє рядом істотних недоліків: 1) розміщення клапанів в отворах вісь яких паралельна осі штока й поршнів не дозволяє (або значно ускладнює) розташувати на штоку більше двох поршнів, наприклад, вісім і більше, і, відповідно, не дозволяє розмістити послідовно стільки ж циліндрів, що обмежує кількість варіантів компонування двигуна; 2) по цій же причині значно ускладнюється привод переміщення клапанів, тому що необхідно створити механізм що дозволяє управляти клапанами, які розташовані по різні сторони кожного циліндра. Звичайним розподілвалом отут не обійтися; 3) розміщення циліндрів по обидві сторони картера (і кривошипа) значно збільшує розміри механізму переміщення клапанів, впускного й випускного трубопроводів; 4) у зв'язку з тим, що циліндри розташовані по обидві сторони картера (і кривошипа), практично дуже складно розмістити на одному валу паралельно кілька пар циліндрів, тому що цьому перешкоджає центральна частина штока, що також обмежує кількість варіантів компонування двигуна. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити двигун внутрішнього згоряння шляхом розміщення кожного клапана в отворі, вісь якого схрещена з віссю штока й поршнів під прямим кутом, розміщення циліндрів із кришками послідовно один за іншим, зв'язку кінця штока із шатуном, де в місці з'єднання штока із шатуном розташована з можливістю переміщення в напрямних рухлива опора, при цьому привод переміщення клапанів виконаний у вигляді розподілвала, вісь якого розташована паралельно осі штока й загальної осі послідовно та співвісно розташованих циліндрів, причому в штоку, поршнях і кришках виконані отвори й канавки для підведення-відводу масла, що забезпечує спрощення конструкції двигуна, 4 зменшення його габаритів, ваги, збільшує кількість варіантів компонування, підвищує надійність. Цей технічний результат може бути отриманий при наявності наступних суттєвих відмінних ознак: 1) кожен клапан установлений в отвір, вісь якого схрещена з віссю штока й поршнів під прямим кутом; 2) циліндри із кришками розташовані послідовно один за іншим; 3) один кінець штока пов'язаний із шатуном; 4) у місці з'єднання штока із шатуном розташована з можливістю переміщення в напрямних рухлива опора; 5) вісь розподілвала розташована паралельно осі штока й загальної осі послідовно й співвісно розташованих циліндрів, при цьому розподілвал пов'язаний із клапанами; 6) у штоку, поршнях і кришках виконані отвори й канавки для підведення-відводу масла. Наявність таких ознак у пропонованому технічному рішенні дозволяює досягти наступних результатів: 1) спростити двигун, зменшити його габарити, вагу тому що всі елементи двигуна розташовуються компактно, наприклад, циліндри із кришками розташовані послідовно один за іншим, а розподілвал - паралельно штоку, уздовж циліндрів й у безпосередній близькості від них. Таке розташування циліндрів і розподіл вала забезпечується певним положенням клапанів у кришках циліндрів. Компактне розташування циліндрів дозволяє також зменшити розміри впускного й випускного трубопроводів, розподілвала; 2) збільшити кількість варіантів компонування двигуна, тому що можна розмістити не два циліндри, а послідовно будь-яку необхідну кількість. Зв'язок одного кінця штока із шатуном дозволяє розміщати (якщо продовжити колінвал) паралельно будь-яку необхідну кількість модулів двигуна, створюючи компактні двигуни будь-якої конфігурації й потужності; 3) підвищити надійність двигуна, тому що в місці з'єднання кінця штока із шатуном розташована з можливістю переміщення в напрямних рухлива опора, що приймає на себе всі навантаження при обертанні кривошипа (колінвала), а в штоку, поршнях і кришках виконані отвори й канавки для підведення-відводу масла, що забезпечує не тільки змащення тертьових деталей, але й дозволяє відводити тепло. Підвищенню надійності сприяє й спрощення конструкції й зменшення розмірів. Взаємозв'язок між сукупністю ознак й очікуваним технічним результатом полягає в наступному; 1) розміщення кожного клапана двигуна в отворі, вісь якого схрещена з віссю штока й поршнів під прямим кутом, розташування циліндрів із кришками послідовно один за іншим, розміщення розподілвала паралельно осі штока й загальної осі циліндрів дозволяє спростити двигун, зменшити його габарити, вагу, збільшити кількість варіантів компонування, тобто створити компактний модульний двигун; 2) зв'язок кінця штока із шатуном, розміщення в місці з'єднання штока із шатуном рухливої опори, що переміщується в напрямних, виконання в што 5 83818 ку, поршнях і кришках отворів і канавок для підведення-відводу масла підвищує надійність двигуна. На Фіг.1 представлений загальний вид двигуна; на Фіг.2 - виносний елемент А з Фіг.1 з варіантом виконання рухливої опори; на Фіг.3 - вид Б на Фіг.1; на Фіг.4 - виносний елемент В з Фіг.1; на Фіг.5 - розріз Г-Г на Фіг.4; на Фіг.6 - вид Д на Фіг.5; на Фіг.7...9 - варіанти компонувань двигуна. Двигун вн утрішнього згоряння містить співвісно розташовані циліндри 1 з розташованими в них поршнями 2 жорстко закріпленими на штоку 3, кришки 4 циліндрів 1, в отворах 5 яких розташовані клапана 6, причому в кришках 4 виконані отвори 7, у яких установлений шток 3, привод 8 переміщення клапанів 6, механізм перетворення зворотно-поступального руху поршнів 2 в обертальний рух вала 9, що складається зі штока 3, шатуна 10 і найпростішого одноколійного колінвала (кривошипа) 11, при цьому кожен клапан 6 установлений в отвір 5, вісь якого схрещена з віссю штока 3 і поршнів 2 під прямим кутом, а циліндри 1 із кришками 4 розташовані послідовно один за іншим. Кінець штока 3 пов'язаний із шатуном 10, при цьому в місці з'єднання штока 3 із шатуном 10 розташована з можливістю переміщення в напрямних 12 рухлива опора 13, що може бути виконана, наприклад, як у вигляді роликів 14, так й у вигляді повзунів 15 (можливі й інші варіанти виконання рухливої опори). Привод 8 переміщення клапанів 6 виконаний у вигляді розподілвала 16, вісь якого розташована паралельно осі штока 3 і загальній осі послідовно і співвісно розташованих циліндрів 1, при цьому розподілвал 16 пов'язаний із клапа 6 нами 6. У штоку 3, поршнях 2 кришках 4 виконані отвори 17 і канавки 18 для підведення-відводу масла. На штоку 3 можна розташува ти будь-яку необхідну кількість поршнів 2, наприклад, чотири - одержимо аналог традиційного восьмициліндрового двигуна. Якщо продовжити колінвал 11, то можна розташовувати паралельно будь-яку необхідну кількість модулів двигуна. Пропоноване технічне рішення дозволяє створювати компактні двигуни будь-якої конфігурації й потужності. Двигун також забезпечений системами живлення, запалювання, змащення, компресійними й маслоз'ємними кільцями. Двигун працює по традиційній діаграмі фаз газорозподілу. Якщо, наприклад, при першому напівоберті колінвалу 11 (Фіг.1) від 0 до 180° у зоні Є відбувається вибух пальної суміші (робочий хід), то, відповідно, у зоні Ж - випускання газів, у зоні 3 впускання пальної суміші, в зоні І -стискання. При переміщенні поршня 2, його рух передається через шток 3 на рухливу опору 13, шатун 10 і далі на одноколійний колінвал (кривошип) 11 і вал 9. При цьому рух передається, наприклад, ланцюговою або пасовою передачею 19 на розподілвал 16 і через важіль 20 на клапан 6. Основні переваги пропонованого технічного рішення - простота, малі габарити, надійність і можливість створювати компактні двигуни будьякої конфігурації й потужності. 7 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 83818 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601