Двигун внутрішнього згоряння

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один основной цилиндр с возвратно-поступательно движущимся в нем и приводящим в движение коленчатый вал основным поршнем, головку основного цилиндра, по меньшей мере один размещенный в головке вспомогательный цилиндр с по меньшей мере одним окном впуска топливовоздушной смеси, выполненным на его боковой поверхности, и воз вратно-поступательно движущимся в нем вспомогательным поршнем, управляющим окном впуска и приводимым от коленчатого вала через кулачковый вал, камеру сгорания, образованную цилиндрами, поршнями и головкой и имеющую свечу зажигания, устройство управления положением вспомогательного поршня и орган выпуска отработавших газов, расположенный в головке и управляемый кулачковым валом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство управления положением вспомогательного поршня выполнено в виде качающегося рычага, одним концом связанного с последним и контактирующего с кулачковым валом при помощи пружины, и перемещаемой с помощью винтовой пары и дополнительной пружины кулисы, в которой расположен другой конец рычага. 2. Двигатель поп. 1, от л и ч а ю щ и й с я тем, что орган выпуска отработавших газов выполнен в виде тарельчатых клапанов. С > 00 Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), использующим смесь того или иного топлива с воздухом. Задачей изобретения является совмещение бездроссельного регулирования мощности с изменением степени сжатия с одновременным уменьшением количества деталей, в т.ч. гидравлических соединений, работающих под давлением. Поставленная задача решается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем по меньшей мере один основной цилиндр с возвратно-поступательно движущимся в нем и приводящим в движение коленчатый вал основным поршнем, головку основного цилиндра, по меньшей мере один размещенный в головке вспомогательный цилиндр с по меньшей мере одним окном впуска топливовоздушной смеси, выполненным на его боковой поверхности, и возвратно-поступательно движущимся в. нем вспомогательным поршнем, управляющим окном впуска и приводным от коленчатого вала через кулачковый вал, камеру сгорания, образованную цилиндрами, поршнями и головкой и имеющую свечу за О 9784 жигания, устройство управления положением вспомогательного поршня и орган выпуска отработавших газов, расположенный в головке и управляемый кулачковым валом, согласно изобретению, устройство управле- 5 ния положением вспомогательного поршня выполнено в виде качающегося рычага, одним концом связанного с последним и контактирующего с кулачковым валом при помощи пружины, и перемещаемой с по- 10 мощью винтовой пары и дополнительной пружины кулисы, в которой расположен другой конец рычага. Орган выпуска отработавших газов вы15 полнен в виде тарельчатых клапанов. Предложенная конструкция значительно проще прототипа по устройству; позволяет совместить бездроссельное регулирование мощности с изменением степени сжатия, причем последняя изменяется 20 в строгом соответствии с нагрузкой двигателя, что позволяет реализовывать его КПД; в отличие от прототипа, при работе двигателя с повышенной степенью сжатия за счет более компактной камеры сгорания, располо- 25 женной под впускным органом, охлаждаемым топливовоздушной смесью, значительно улучшает топливную экономичность и снижает уровень токсичности выпускных газов; кроме того, камера сгорания, 30 размещаемая в нижней части вспомогательного цилиндра, столь же эффективна в смысле организации сгорания, как и известная камера сгорания типа "Файрболл", но выгодно отличается от последней тем, что 35 вспомогательный поршень, открывая впускные окна, не загромождает объем камеры сгорания подобно тому, как это делает клапан, который при своем открытии загромождает объем камеры сгорания и тем 40 затрудняет организацию движения газов в камере сгорания и ухудшает наполнение цилиндров. Сущность предлагаемого двигателя поясняется чертежами, где, на фиг.1 показан 45 разрез двигателя в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу основного цилиндра; на фиг.2 - частичный разрез по устройству управления вспомогательным поршнем. 50 Предлагаемый двигатель содержит по меньшей мере один основной (рабочий) цилиндр 1 с основным поршнем 2 обычного типа, совершающий возвратно-поступательное движение с помощью известного 55 кривошипно-шатунного или иного механизма (не показан). К цилиндру 1 примыкает вспомогательный цилиндр 3, размещенный в головке цилиндров 4, со вспомогательным поршнем 5. Пространство, ограниченное поршнем 2 в положении возле В.М.Т., вспомогательным поршнем 5 и расположенным между ними поверхностями цилиндров 1 и 3, образуют камеру сгорания топливо-воздушной смеси, которая воспламеняется от свечи 6, расположенной вблизи впускных окон 7, расположенных на боковой поверхности вспомогательного цилиндра 3 и служащих для подачи топливо-воздушной смеси. Для удаления из камеры сгорания отработавших газов используются стандартные выпускные клапаны механизма газораспределения (не показаны). Вспомогательный поршень 5 с помощью поршневого кольца 8 соединен с рычагом 9, на который, с одной стороны, действует кулачок 10 приводного вала (от последнего приводятся и выпускные клапаны), а с другой - возвратная пружина 11. Конец рычага 9, не связанный с вспомогательным поршнем, опирается на кулису 12 устройства управления, которая может перемещаться по направляющим 13 в головке цилиндров под действием винта 14, соединенного известным способом с блоком управления (не показан), например, педалью акселерометра и пружины 15, действующих на кулису 12 во взаимно противоположных направлениях. Поворачивая винт 14 с помощью рычага 16 в ту или иную сторону, можно поднимать (по чертежу) или опускать кулису 12 вместе с опирающимся на нее кольцом рычага 16. В целом описанный период вспомогательного поршня 5 позволяет ему совершать в цилиндре 3 возвратно-поступательное движение, причем вспомогательный поршень 5, сохраняя это движение, может за счет перемещения кулисы 12 и поворота рычага 9 на некоторый угол сближаться с рабочим поршнем 2 или отдаляться от него, что связано не только с изменением степени сжатия, но и возможностью изменения времени открытия впускного клапана. Описанный двигатель в принципе может работать как по четырехтактному, так и по двухтактному рабочему циклу, что достигается за счет согласования фаз рабочего поршня 2, вспомогательного поршня 5 и выпускных клапанов. Переход от четырехтактного цикла к двухтактному при соответствующем устройстве привода кулачкового вала осуществим во время работы двигателя и может использоваться в качестве средства, расширяющего его мощностной диапазон. Основным рабочим циклом является четырехтактный, как более экономичный и уменьшающий выделение 9784 токсичности компонентов с отработавшими газами. Четырехтактный рабочий цикл осуществляется следующим образом. При нахождении рабочего поршня 2 в ВМТ 5 вспомогательный поршень 6, двигаясь вверх, начинает открывать впускные окна 7 и рабочий поршень 2, двигаясь к ВМТ, засасывает в цилиндры 1 и 3 топливо-воздушную смесь. После прохождения рабочим 10 поршнем 2 ВМТ вспомогательный поршень 5, двигаясь вниз, перекрывает впускные окна 7, и рабочий поршень 2, двигаясь к ВМТ, снижает топливо-воздушную смесь и вытесняет ее в камеру сгорания, где она в районе 15 ВМТ основного поршня воспламеняется свечой б и сгорает. Расширяющиеся продукты сгорания перемещают рабочий поршень 2 в НМТ и последний совершает рабочий ход. В районе НМТ открываются с некото- 20 рым предварением выпускные клапаны и рабочий поршень 2, перемещаясь к ВМТ, вытесняет продукты сгорания в выпускной трубопровод (не показан). При подходе рабочего поршня 2 к ВМТ вспомогательный 25 поршень 5 начинает двигаться вверх, открывает впускные окна 7 и далее цикл повторяется. Одновременное регулирование мощности и степени сжатия осуществляется следу- 30 ющим образом. При повороте с помощью рычага 16 винта 14 кулиса 12 перемещается по направляющим 13 вниз или вверх (по чертежу). При этом перемещается вниз или вверх конец рычага 9, не связанный с вспомогательным поршнем 5. Последний, не прекращая возвратно-поступательного движения в цилиндре 3, за счет поворота рычага 9 относительно кулачка 10 удалится от рабочего поршня 2 (при увеличении нагрузки на двигатель) или, наоборот, приблизится к нему (при снижении нагрузки). При удалении вспомогательного поршня 5 от основного поршня 2 увеличивается объем камеры сгорания, а степень сжатия понижается, что позволяет расширить пределы бездетонационного сгорания, а также снизить требования к 0 4 топлива (на 1-2 пункта). Одновременно увеличится открытие впускных окон 7, поэтому в основной цилиндр 1 поступит больше топливо-воздушной смеси и, следовательно, возрастет мощность двигателя. При сближений вспомогательного поршня 5 с основным поршнем 2 объем камеры сгорания уменьшается, а степень сжатия возрастает. Увеличение степени сжатия на частичных нагрузках позволяет увеличить КПД до 10%. Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет не только улучшить мощностные показатели двигателя, его топливную экономичность и снизить токсичность отработавших газов, но и повысить его надежность и удобство обслуживания в процессе эксплуатации. 9784 Фаг. 2 Упорядник Замовлення 4551 Техред М.Моргентал Коректор О.Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101