Двигун внутрішнього згоряння

Реферат: UA 82201 U UA 82201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, а зокрема до двигунів внутрішнього згоряння, які використовуються в літальних апаратах, автомобілях і в маломірних судах. Найбільш близьким технічним рішенням є двигун внутрішнього згоряння (патент України на корисну модель № 1400 - прототип), який містить корпус із радіально розташованими циліндрами з поршнями, з'єднаними з кривошипно-шатунним механізмом, пристрій запалювання, впускні й випускні вікна, що становлять групу розподілу з можливістю почергової взаємодії з циліндрами, які з'єднані між собою кільцевим елементом у зірку, причому має газові ущільнення, що охоплюють верхні розкриви кожного із циліндрів, а також окремий вал відбору потужності й понижувальну планетарно передачу. Недоліком даного двигуна є складність конструкції, а також обмеження в можливостях регулювання потужності. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий двигун внутрішнього згоряння, у якому за рахунок конструктивних і технологічних особливостей можливо було б спростити конструкцію, підвищити ККД і надійність, а також розширити можливість регулювання потужності двигуна. Дана задача досягається тим, що у двигуні внутрішнього згоряння, що містить корпус із радіально розташованими циліндрами з поршнями, з'єднаними із кривошипно-шатунним механізмом, пристрій запалювання, впускні й випускні вікна, що становлять групу розподілу з можливістю почергової взаємодії із циліндрами, з'єднаними між собою кільцевим елементом у зірку, що має газові ущільнення, що охоплюють верхні розкриви кожного із циліндрів, а також окремий вал відбору потужності й понижувальну планетарну передачу, причому шатунний механізм укріплений на кривошипному валу центрального колеса понижувальної планетарної передачі, кінематично з'єднані поршні, циліндри й корпус. Крім того, газові ущільнення розміщені в кільцевому елементі з можливістю охвату кожного з верхніх розкривів циліндрів і контактуючи із внутрішньою поверхнею корпуса. При цьому центральне колесо розташоване на кривошипному валу з можливістю взаємодії через сателіти, укріплені на водилі, з епіциклом. Так само, водило планетарного механізму, зв'язано із зіркою циліндрів, а епіцикл розташований у корпусі. Крім того, водило понижувальної планетарної передачі розташовано в корпусі, а епіцикл зв'язаний із зіркою циліндрів. Причому, двигун оснащений окремим валом відбору потужності, що з'єднаний із зіркою циліндрів. При цьому, він оснащений газовою турбіною, робоче колесо якої встановлено додатковому валу, розташованому на кривошипному валу понижувальної планетарної передачі, а на робочому колесі укріплені робочі й вентиляторні лопатки. У запропонованої корисної моделі, зміцнення шатунного механізму на кривошипі вала, пов'язаного із центральною шестірнею понижувальної планетарної передачі, дозволяє задати необхідний закон руху поршнів у площині обертання зірки циліндрів, для здійснення процесу газообміну в циліндрах по монотактному циклі, на основі базового чотиритактного, що дає можливість регулювати потужність шляхом пропуску окремих тактових циклів або застосовувати різні моторні палива в різних групах розподілу. Розміщення газових ущільнень у кільцевому елементі з можливістю охвату верхніх розкривів кожного із циліндрів, дозволяє простим способом забезпечити герметизацію, за рахунок контакту із внутрішньою поверхнею корпуса й можливості підведення змащення в зону контакту, що підвищує моторесурс двигуна. Прикріплення водила понижувальної планетарної передачі до зірки циліндра, а епіциклу - до корпуса, дозволяє одержати односпрямовані обертання кривошипного вала й зірки циліндрів з різними швидкостями. Прикріплення водила понижувальної планетарної передачі до корпуса, а епіциклу - до зірки циліндрів, дозволяє одержати різноспрямоване обертання кривошипного вала й зірки циліндрів з різними швидкостями. Прикріплення окремого вала до зірки циліндрів дозволяє виводити потужність двигуна у вигляді збільшеного крутного моменту. Наявність газової турбіни, робоче колесо якої встановлено на додатковому валу, укріпленому на кривошипному валу, дозволяє збільшити потужність двигуна за рахунок використання енергії відпрацьованих газів, а наявність вентиляторних лопаток на робочому колесі турбіни, дозволяє простим способом здійснити процес очищення поршневої порожнини циліндрів від продуктів згоряння за рахунок створення розрідження у випускному вікні, тим самим підвищити коефіцієнт наповнення й термодинамічний ККД, а також здійснити дії примусового відводу тепла від двигуна. Турбулізація горючої суміші в крапці максимального наближення поршня до внутрішньої поверхні корпуса дозволяє створити вихрову завісу в обсязі стиску, у якому можливо одержати 1 UA 82201 U 5 10 15 20 25 високу гомогенність паливоповітрянної суміші, тим самим поліпшити випаровуваність палива й значно підвищити швидкість згоряння горючої суміші, що дозволяє робити запалення в момент початку видалення поршня від внутрішньої поверхні корпуса, тим самим знизити піковий тиск газів при спалаху, зменшити навантаження шатунного механізму, знизити тепловтрати в стінці, а також підвищити термодинамічний ККД двигуна. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 - кінематична схема двигуна з односпрямованими обертанням кривошипа та зірки циліндрів, на кінематична схема двигуна з різноспрямованим обертанням кривошипа та зірки циліндрів. Двигун внутрішнього згоряння складається з корпуса 1, у якому розташована зірка циліндрів 2 з поршнями 3, шатунним механізмом 4, прикріпленим до кривошипа 5, установленому на центральному колесі 6 понижувальної планетарної передачі, що пов'язано із сателітом 7. Сателіт 7 укріплений на водилі 8 і пов'язаний з епіциклом 9. Двигун внутрішнього згоряння працює в такий спосіб. При односпрямованому обертанні кривошипа й зірки циліндрів двигун працює за наступною схемою. Після запалення горючої суміші в циліндрі 2, поршень 3 починає рух до центра двигуна й через шатунний механізм 4 обертає кривошип 5 і центральне колесо 6 понижувальної планетарної передачі. Центральне колесо 6 обертає сателіт 7, що обкатується по епіциклі 9, і за допомогою водила 8, ініціює обертання зірки циліндрів 2 у напрямку обертання кривошипа 5, при цьому, поршень 1 описує криволінійну траєкторію руху в площині обертання зірки циліндрів 2, роблячи необхідне, установлене число тактових ходів. При різноспрямованому обертанні кривошипа й зірки циліндрів двигун працює за наступною схемою. Після запалення горючої суміші в циліндрі 2, поршень 3 починає рух до центра двигуна й через шатунний механізм 4 обертає кривошип 5 і центральне колесо 6 понижувальної планетарної передачі. Центральне колесо 6, за допомогою сателіта 7, водило 8 якого прикріплено до корпуса 1, і обертає зірку циліндрів 2 у напрямку, протилежному напрямку обертання кривошипа 5, при цьому поршень 3 описує криволінійну траєкторію руху в площині обертання зірки циліндрів 2, роблячи необхідне, установлене число тактових ходів. Технічні параметри реалізованого двигуна односпрямованого обертання наведені в таблиці. Таблиця Технічні параметри реалізованого двигуна односпрямованого обертання Число груп газорозподілу Число тактів у групі газорозподілу Число тактів двигуна Число циліндрів Діаметр циліндра, мм Хід поршня, мм 3 Робочий об'єм одного циліндра, см 3 Робочий обсяг двигуна, см Ступінь тиску Вид палива: автомобільний бензин 2 Площа дифузора карбюратора, мм Вага, кг Момент запалення в град, по куту повороту кривошипного вала після ВМТ Крутний момент на кривошипному валу, кгс.·м Число обертів кривошипного вала, 1/хв Число подвійних ходів поршня, 1/хв Число обертів зірки циліндрів, 1/хв Потужність в одній групі розподілу, л.с. Повна потужність двигуна, л.с. Літрова потужність, л.с/л 2 Середній ефективний тиск, кгс/див Температура двигуна,°З Питома витрата палива, г/л.с·годину Вага на одиницю потужності, кг/л.с. 30 2 3 4 12 7 22,01 17,45 6,64 46,48 9 14,25 3,50 3…5…5 0,16 7500 6429 1071 1,67 5 107,8 15,09 50 207 0,7 UA 82201 U 5 Переваги запропонованої корисної моделі - відсутність економічних обмежень по мінімізації робочих обсягів двигунів, конструктивна простота, а також наявність двох валів відбору потужності, що обертаються з різними швидкостями в одному або протилежних напрямках, дозволяють розширити галузь можливого застосування ДВЗ, при цьому, підвищені літрові потужності, ККД і надійність роботи забезпечуються без додаткових витрат. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Двигун внутрішнього згоряння, що містить корпус із радіально розташованими циліндрами з поршнями, з'єднаними із кривошипно-шатунним механізмом, пристрій запалювання, впускні й випускні вікна, що становлять групу розподілу з можливістю почергової взаємодії із циліндрами, з'єднаними між собою кільцевим елементом у зірку, що має газові ущільнення, що охоплюють верхні розкриви кожного із циліндрів, а також окремий вал відбору потужності й понижувальну планетарну передачу, який відрізняється тим, що шатунний механізм укріплений на кривошипному валу центрального колеса понижувальної планетарної передачі, кінематично з'єднані поршні, циліндри й корпус. 2. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що газові ущільнення розміщені в кільцевому елементі з можливістю охвату кожного з верхніх розкривів циліндрів і контактуючи із внутрішньою поверхнею корпуса. 3. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що центральне колесо розташоване на кривошипному валу з можливістю взаємодії через сателіти, укріплені на водилі, з епіциклом. 4. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що водило понижувальної планетарної передачі зв'язано із зіркою циліндрів, а епіцикл розташований у корпусі. 5. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, 4, який відрізняється тим, що водило понижувальної планетарної передачі розташовано в корпусі, а епіцикл зв'язаний із зіркою циліндрів. 6. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що він оснащений окремим валом відбору потужності, що з'єднаний із зіркою циліндрів. 7. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що він оснащений газовою турбіною, робоче колесо якої встановлено на додатковому валу, розташованому на кривошипному валу понижувальної планетарної передачі. 8. Двигун внутрішнього згоряння за п. 7, який відрізняється тим, що на робочому колесі газової турбіни укріплені робочі й вентиляторні лопатки. 3 UA 82201 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 4