Двигун внутрішнього згоряння з пристроєм, що покращує перетворення теплової енергії у механічну (варіанти)

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Двигатель внутреннего сгорания с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде приставки к двигателю включающее параллельные силовой и синхронизирующий коленчатые валы и ось установленные в подшипниках на параллельно выполненных балках перпендикулярно к балкам, коленчатые валы соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах, для передачи усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага и обеспечения синхронизации вращательного движения обеих коленчатых валов, радиус шейки колена синхронизирующего вала больше радиуса шейки колена силового вала, на шейках колен двух коленчатых валов и на оси установлены рычаги, образующие с коленами короткое и длинное плечо рычага, шейки колен силового и синхронизирующего валов шарнирно установлены в ползунах, которые помещены в прорезях выполненных в рычагах вдоль рычагов, силовой коленчатый вал соединен муфтой с коленчатым валом двигателя, коленчатые валы выполнены с возможностью, при работе двигателя, совершать синхронное вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в прорезях вдоль рычагов и совместно с коленами синхронизирующего коленчатого вала преобразовывать вращательное движение колена в колебательное движение каждого рычага вокруг оси, отклоняясь в одну и в другую стороны на угол a°, рычаги выполнены с возможностью увеличивать усилия поршня в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага, своим коротким плечом рычага передавать увеличенное усилие поршня колену силового коленчатого вала, а также коленчатому валу двигателя, чем увеличивается мощность и экономичность двигателя.

2. Двигатель внутреннего сгорания с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, отличающийся тем, что синхронизирующий коленчатый вал и ось установлены на подшипниках в остове двигателя параллельно силовому коленчатому валу двигателя, ось установлена между силовым и синхронизирующим коленчатыми валами, на каждых двух шейках колен двух коленчатых валов и на оси устройства установлены рычаги, по числу цилиндров в двигателе, которые образуют с коленами короткое и длинное плечи рычага, шейки колен коленчатого вала двигателя и синхронизирующего валов шарнирно установлены в ползунах, которые помещены в прорезях выполненных в рычагах вдоль рычагов, коленчатый вал двигателя и синхронизирующий вал соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня на конец длинного плеча, каждого рычага и синхронизации вращательного движения обеих валов, внутри каждого поршня закреплен одним концом стержень поршня, на другом его конце установлены ползуны, конец короткого плеча рычага в сечении имеет форму двутавровой балки, верхнюю полку которой с обеих боковых сторон охватывают ползуны стержня поршня выполненные с возможностью передвижения вдоль рычага, поверхность верхней полки короткого плеча рычага составляет с осью стержня поршня в ВМТ угол 90° - b°, что обеспечивает при перемещении ползунов вдоль рычага удержание стержня и поршня неподвижными в ВМТ в течение разворота вала на угол j° П.К.В. для обеспечения удлиненного периода сгорания топлива при постоянном объеме, коленчатые валы выполнены с возможностью, при работе двигателя, совершать синхронное вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью, при работе двигателя, совершать возвратно-поступательное движение в прорезях вдоль рычагов, а каждый рычаг выполнен с возможностью совершать колебательные движения вокруг оси, разворачиваясь на угол a° в одну и в другую стороны, увеличивать усилия поршня в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага, своим коротким плечом рычага передавать увеличенное усилие поршня колену силового коленчатого вала двигателя, чем увеличивается мощность и экономичность двигателя.

3. Двигатель внутреннего сгорания с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, отличающийся тем, что синхронизирующий коленчатый вал и ось установлены на подшипниках в остове двигателя параллельно силовому коленчатому валу двигателя, ось установлена между силовым и синхронизирующим коленчатыми валами, на каждых двух шейках колен коленчатого вала двигателя и синхронизирующего коленчатого вала, а также на оси установлены рычаги, по числу цилиндров в двигателе, которые образуют с коленами короткое и длинное плечи рычага, радиус оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала больше радиуса оси шейки колена силового коленчатого вала двигателя, шейки колен силового и синхронизирующего валов шарнирно установлены в ползунах, которые помещены в прорезях выполненных в рычагах вдоль рычагов с возможностью движения вдоль рычагов, короткое плечо каждого рычага установлено на шейке колена коленчатого вала двигателя совместно с кривошипной головкой шатуна, или на дополнительно выполненные колена, коленчатый вал двигателя и синхронизирующий коленчатый вал соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня на конец длинного плеча каждого рычага и обеспечения синхронизации вращательного движения обеих коленчатых валов, коленчатые валы выполнены с возможностью, при работе двигателя, совершать синхронное вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в прорезях вдоль рычагов, а каждый рычаг выполнен с возможностью совершать колебательные движения вокруг оси, разворачиваясь на угол a° в одну и в другую стороны, увеличивать усилия поршня в зависимости от соотношения длина длинного и короткого плеч рычага, а также своим коротким плечом рычага передавать увеличенное рычагом усилие поршня колену силового коленчатого вала двигателя чем увеличивается мощность и экономичность двигателя.

4. Двигатель внутреннего сгорания с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде приставки к двигателю или к его валу, содержащей параллельные силовой и синхронизирующий коленчатый валы и ось установленные в подшипниках на параллельно выполненных балках перпендикулярно к балкам, коленчатые валы соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня на конец длинного плеча каждого рычага и обеспечения синхронизации вращательного движения обеих коленчатых валов, радиус оси шейки колена синхронизирующего вала больше радиуса оси шейки колена силового вала, силовой коленчатый вал соединен муфтой с коленчатым валом двигателя, рычаги выполнены из двух отдельных частей - длинного плеча рычага и короткого плеча рычага взаимодействующих между собой, при этом конец длинного рычага плеча рычага и конец короткого плеча рычага установлены шарнирно на шейках колен соответственно синхронизирующего коленчатого вала и силового коленчатого вала, короткое плечо рычага вдоль рычага имеет прорезь куда помещен ползун с шарнирно установленной осью, имеет вдоль плеча рычага паз и выполнено с возможностью совершать возвратно-поступательное движение относительно неподвижной оси и ползуна и одновременно разворачиваться под воздействием длинного плеча рычага на угол a в одну и другую стороны, длинное плечо рычага имеет продольный выступ, который входит в продольный паз короткого плеча рычага с возможностью совершать в нем возвратно-поступательное движение одновременно совершать колебательные движения разворачиваясь на угол a° относительно оси в одну и в другую стороны одновременно разворачивать на угол a° короткое плечо рычага, коленчатые валы при работе двигателя выполнены с возможностью совершать вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, рычаги выполнены с возможностью совершать колебательные движения разворачиваясь на угол a° в одну и в другую стороны, увеличивать усилия поршня в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага и передавать его автоматически шейке колена силового вала увеличивая его крутящий момент, чем достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что при расположении силового и синхронизирующего коленчатых валов и оси на заданном расстоянии параллельно коленчатому валу двигателя все три коленчатых вала соединены между собой цепной передачей для обеспечения синхронного вращательного движения валов, передачи усилий поршня на конец длинного плеча каждого рычага и передачи увеличенного усилия поршня шейке силового коленчатого вала устройства.

Текст

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания с устройством улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую. Известны карбюраторные двигатели внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (Двигатели внутреннего сгорания. Конструкция и расчет. Учебник / Цветков В.Т. - Изд-во Харьковского гос. университета, 1960). Карбюраторные двигатели имеют следующие недостатки: низкие мощностные, экономические и весо-габаритные показатели. Значение индикаторного КПД составляет 0,30 - 0,35, а эффективного КПД составляет 0,25 - 0,30, неполное сгорание топлива и высокая токсичность отработавших газов. Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания - дизели с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (Судовые двигатели внутреннего сгорания. Учебник / В.И. Самсонов, Н.И. Худов, А.А. Мирюшенко. - М.: Транспорт, 1981). Этот двигатель принят за прототип. Вышеуказанный двигатель-прототип и аналог достигли в своем развитии высокого технического совершенства, однако дальнейшее улучшение их удельных мощностных, экономических и весогабаритных показателей сдерживается из-за малой эффективности преобразования тепловой энергии в механическую. Кроме того, в ни х неполное сгорание топлива и высокая токсичность отработавших газов. Задачами заявленного изобретения являются достижение в известном двигателе внутреннего сгорания более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую работу, более полное сгорание топлива и уменьшение токсичности отработавших газов, в итоге увеличение мощности и экономичности двигателя. Ниже описаны четыре возможных варианта выполнения заявленного двигателя связанных единым изобретательным замыслом направленным на решение вышеуказанных задач, а именно: в известном двигателе внутреннего сгорания при его работе усилия поршня или окружные усилия его вала передаются на конец длинного плеча рычага первого рода, эти усилия рычагом увеличиваются в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага и коротким плечом рычага автоматически передаются на шейку колена силового вала, увеличивая его крутя щий момент одновременно эти увеличенные окружные усилия передаются коленчатому валу двигателя, чем достигается увеличение мощности и экономичности двигателя. Кроме этого во втором варианте показана возможность достижения удлиненного периода сгорания топлива при постоянном объеме. Вышеуказанные задачи по первому варианту решаются тем, что известный двигатель внутреннего сгорания оснащен устройством улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, выполненное в виде приставки к двигателю, содержащей два параллельных коленчатых вала и ось установленных в подшипниках на параллельно выполненных балках перпендикулярно к балкам. Один из коленчатых валов является силовым, а другой синхронизирующим. Ось установлена между коленчатыми валами. На каждых двух шейках колен двух коленчатых валков и на оси установлены рычаги, которые образуют с коленами короткое плечо рычага равное расстоянию от оси до оси шейки колена силового коленчатого вала и длинное плечо рычага равное расстоянию между осью и осью шейки колена синхронизирующего коленчатого вала. Радиус оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала больше радиуса оси шейки колена силового коленчатого вала. Для лучшей равномерности вращения силового коленчатого вала установлено четыре и более рычагов, а колена на коленчатых валах расположены под равными углами друг к другу. Шейки колен силового и синхронизирующего валов шарнирно установлены в ползунах, которые помещены в прорезях, выполненных в рычагах вдоль рычагов. Силовой и синхронизирующий коленчатые валы соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи окружных усилий силового вала на конец длинного плеча каждого рычага, для обеспечения синхронизации вращательного движения обеих валов, а также передачи увеличенного рычагами окружного усилия силовому валу и валу дви гателя. Силовой коленчатый вал устройства соединен муфтой с коленчатым валом двигателя. При расположении силового и синхронизирующего коленчатых валов на заданном расстоянии параллельно коленчатому валу двигателя, все три коленчатых вала соединены между собой цепной передачей для обеспечения синхронного вращательного движения силового и синхронизирующего валов, передачи окружных усилий вала двигателя на конец длинного плеча каждого рычага и передачи увеличенного рычагами окружного усилия силовому валу и валу двигателя. Коленчатые валы выполнены с возможностью совершать, при работе двигателя, вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью совершать возвратнопоступательное движение в прорезях вдоль рычагов, а рычаги выполнены с возможностью совершать колебания вокруг оси, отклоняясь в одну и в другую стороны на заданный угол a°, увеличивать усилия поршня или окружные усилия вала двигателя в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага и своим коротким плечом рычага передавать увеличенные рычагом усилия шейке колена силового вала устройства и коленчатому валу двигателя. Достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую. Вышеуказанное устройство - приставка к двигателю может быть использована для увеличения мощности и экономичности любого вращающего вала в любой отрасли техники. Вышеуказанные задачи по второму варианту решаются тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания установлено устройство улучшающее преобразование тепловой энергии в механическую включающее коленчатый вал и ось установленные на подшипниках в остове двигателя параллельно коленчатому валу двигателя. При этом коленчатый вал двигателя является силовым, а коленчатый вал устройства синхронизирующим. Ось установлена между силовым валом двигателя и синхронизирующим коленчатым валом. На каждых двух шейках колен коленчатого вала двигателя и синхронизирующего коленчатого вала устройства, а также на оси устройства установлены рычаги, по числу цилиндров в двига теле, которые образуют с коленами короткое плечо рычага равное расстоянию от оси до оси шейки колена силового коленчатого вала двигателя и длинное плечо рычага равное расстоянию от оси до оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала. Радиус оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала больше радиуса оси шейки колена силового коленчатого вала двигателя. Шейки колен силового и синхронизирующего валов шарнирно установлены в ползунах, которые помещены в прорезях, выполненных в рычагах вдоль рычагов. Силовой коленчатый вал двигателя и синхронизирующий коленчатый вал соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня на конец длинного плеча каждого рычага и для синхронизации вращения обеих валов. Внутри каждого поршня помещенного в цилиндр жестко закреплен одним концом стержень параллельно оси цилиндра, на другом его конце установлены ползуны. Конец короткого плеча рычага представляет собой в сечении двутавровую балку, верхнюю полку которой с обеих боковых сторон обхватывают ползуны стержня поршня выполненные с возможностью, при работе двигателя, перемещения вдоль рычага для передачи усилий поршня к рычагу и от рычага к поршню, а также для предотвращения отрыва контакта ползунов и поверхности рычага. При расстоянии от оси устройства до оси силового коленчатого вала равном трем радиусам колена силового коленчатого вала двигателя, поверхность верхней полки короткого плеча рычага составляет с осью стержня поршня угол 90° - b°, что обеспечивает при перемещении ползунов вдоль рычага удержание стержня и поршня неподвижными в ВМТ в течении разворота колена на угол j° П.К.В., достаточного для обеспечения удлиненного периода сгорания топлива при постоянном объеме, при постоянном высоком давлении и температуре в условиях благоприятных для ускоренного полного сгорания топлива и уменьшения токсичности от работавших газов. При другом расстоянии от оси устройства и оси силового коленчатого вала двигателя профиль верхней полки двутавра рычага скорригирован так, чтобы в ВМТ поршень был неподвижен в течение наперед заданного угла j° П.К.В. Внутри каждого цилиндра жестко установлен направляющий цилиндр, куда помещен стержень поршня с возможностью совершать возвратнопоступательное движение для обеспечения прямолинейного движения поршня и стержня, а также для восприятия боковых усилий. Синхронизирующий коленчатый вал с коленами выполнен с возможностью при работе двигателя совершать синхронное с коленчатым валом двигателя вращательное движение, воспринимать и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью совершать возвратнопоступательное движение в прорезях вдоль рычагов и преобразовывать вращательное движение колена синхронизирующего коленчатого вала в колебательное движение рычага, а колебательное движение короткого плеча рычага преобразовывать во вращательное движение колена силового коленчатого вала двигателя, каждый рычаг выполнен с возможностью совершать колебания вокруг оси устройства, разворачиваясь на заданный угол a° в одну и в другую сторону, при этом короткое плечо рычага передает увеличенное рычагом усилие поршня колену силового коленчатого вала двигателя как при вращении колена от 0° до 180° П.К.В. так и при и при вращении от 180° до 360° П.К.В. с выигрышем в силе в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага. Достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет улучшения преобразования тепловой энергии в механическую и за счет более полного сгорания топлива. Вышеуказанные задачи по третьему варианту решаются тем. что в известном двигателе внутреннего сгорания установлено устройство улучшающее преобразование тепловой энергии в механическую, включающее коленчатый вал и ось установленные на подшипниках в остове двигателя параллельно коленчатому залу двигателя. При этом коленчатый вал двигателя является силовым, а коленчатый вал устройства синхронизирующим. Ось установлена между коленчатыми валами. Радиус оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала больше радиуса оси шейки колена силового коленчатого вала двигателя. На каждых двух шейках колен коленчатых валов и на оси установлены рычаги, по числу цилиндров в двигателе, которые образуют с коленами короткое плечо рычага равное расстоянию от оси до оси шейки колена силового коленчатого вала двигателя и длинное плечо рычага равное расстоянию от оси до оси шейки колена синхронизирующего коленчатого вала. Короткое плечо каждого рычага установлено на шейке колена силового коленчатого вала двигателя совместно с кривошипной головкой шатуна. Колена коленчатых валов уравновешены. Силовой коленчатый вал двигателя и синхронизирующий вал устройства соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня на конец длинного плеча каждого рычага и синхронизации вращательного движения обеих валов. Синхронизирующий коленчатый вал с коленами выполнен с возможностью при работе двигателя, совершать вращательное движение и передавать усилия поршня на конец длинного плеча каждого рычага, ползуны выполнены с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в прорезях вдоль рычагов, а каждый рычаг выполнен с возможностью совершать колебательные движения вокруг оси устройства, разворачиваясь на заданный угол a° в одну и в другую стороны, при этом короткое плечо рычага передает увеличенное рычагом усилие поршня колену силового коленчатого вала двигателя как при вращении колена от 0° до 180° П.К.В, так и при вращении от 180° до 360° П К.В. с выигрышем в силе в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеча рычага. Вышеуказанные задачи по четвертому варианту решаются тем, что известный двигатель внутреннего сгорания оснащен устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, выполненную в виде приставки к двигателю иди к его силовому валу, отличающемуся от первого варианта тем, что рычаги выполнены из двух отдельных частей длинного плеча рычага и короткого плеча рычага, взаимодействующи х между собой. При этом конец длинного плеча рычага и конец короткого плеча рычага установлен шарнирно на шейках колен соответственно синхронизирующего коленчатого вала и силового коленчатого вала, Короткое плечо рычага вдоль рычага имеет прорезь, куда помещен ползун с шарнирно установленной осью, имеет вдоль плеча рычага паз и выполнено с возможностью совершать возвратнопоступательное движение относительно оси и ползуна и одновременно разворачиваться под воздействием длинного плеча рычага на угол a° в одну и в другую стороны. Длинное плечо рычага имеет продольный выступ, который входит в продольный паз короткого плеча рычага и совершает в нем возвратно-поступательное движение одновременно совершает колебательные движения разворачиваясь на угол a° относительно оси в одну и в другую стороны одновременно разворачивает на угол a° короткое плечо рычага. При работе двигателя усилия поршня передаются на конец длинного плеча рычага, рычагом усиливаются в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеч рычага и автоматически коротким плечом рычага передаются шейке колена силового вала увеличивая его крутящийся момент и автоматически крутящий момент передается коленчатому валу двигатели. Достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую. На фиг.1 схематически изображен боковой вид устройства - приставки к двигателю по первому варианту; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 боковой вид двигателя с устройством по первому варианту; на фиг.4 - боковой вид двигателя с устройством по третьему варианту; на фиг.5 боковой вид устройства - приставка к двигателю по четвертому варианту; на фиг.6 -то же, вид сверху. По первому варианту фиг.1 и 2 двигатель внутреннего сгорания с устройством улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, содержащий два параллельных коленчатых вала 1 и 2 и ось 3, установленных в подшипниках на параллельно выполненных балках 4 перпендикулярно к балкам. Один из коленчатых валов является силовым 1, а другой синхронизирующим 2. Ось 3 установлена между коленчатыми валами 1 и 2. На каждых двух шейках колен 5 и 6 двух коленчатых валов 1 и 2 и на оси 3 установлены рычаги 7, которые образуют с коленами 5 и 6 короткое плечо 8 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 5 силового коленчатого вала 1 и длинное плечо 9 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 6 синхронизирующего коленчатого вала 2. Радиус оси шейки колена 6 больше радиуса оси шейки колена 5. Шейки колен 5 и 6 шарнирно установлены в ползуны 10 и 11, которые помещены в прорезях 12 и 13 выполненных в рычагах 7. Силовой коленчатый вал 1 и синхронизирующий коленчатый вал 2 соединены между собой цепной передачей 14 фиг.2 с одинаковыми звездочками на обеих валах 1 и 2 для передачи усилий поршня на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7 и для синхронизации вращательного движения обеих валов 1 и 2. Силовой коленчатый вал 1 соединен муфтой 15 с коленчатым валом двигателя. Устройство защищено от пыли и грязи кожухом. По первому варианту при работе двигателя коленчатые валы 1 и 2 совершают враща тельное движение, цепной передачей 14, усилия поршня передаются на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7. Ползуны 10 и 11 совершают возвратнопоступательное движение в прорезях 12 и 13 вдоль рычагов 7 и преобразуют вра щательное движение колена б и конца рычага 7 в колебательное движение рычага 7, а колебательное движение короткого плеча 8 рычага 7 преобразует во вращательное движение колена 5 силового коленчатого вала 1. Каждый рычаг 7 совершает колебания вокруг оси 3, разворачиваясь на заданный угол a° в одну и в другую стороны, при этом короткое плечо 8 рычага 7 передает увеличенное рычагом усилие поршня колену 5 силового коленчатого вала 1 с выигрышем в силе в зависимости от соотношения длины длинного 9 и короткого 8 плеча рычага 7. Достигается увеличение мощности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую. По второму варианту фиг.3 двигатель с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую, содержит коленчатый вал 2 и ось 3 установленных на подшипниках в остове 16 параллельно оси коленчатого вала 1 двигателя. При этом коленчатый вал 1 двигателя является силовым, а коленчатый вал 2 устройства син хронизирующим. Ось 3 установлена между коленчатым валом 1 двигателя и синхронизирующим валом 2. На каждых двух шейках колен 5 и 6 коленчатого вала 1 двигателя и синхронизирующего вала 2 устройства, а также на оси 3 установлены рычаги 7, по числу цилиндров 17 в двигателе, которые образуют с коленами 5 короткое плечо 8 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 5 силового вала 1 двигателя и длинное плечо 9 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 6 синхронизирующего коленчатого вала 2. Радиус оси шейки колена 6 больше радиуса оси шейки колена 5. Шейки колен 5 и б силового и синхронизирующих валов 1 и 2 шарнирно установлены в ползунах 10 и 11, которые помещены в прорезях 12 и 13 выполненных в рычага х 7 вдоль рычагов. Силовой коленчатый вал 1 двигателя и синхронизирующий коленчатый вал 2 соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах (так как показано на фиг. 2) для передачи усилий поршня 18 на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7. Внутри каждого поршня 18, помещенного в цилиндре 17 жестко закреплен одним концом стержень 19 параллельно оси цилиндра 17, на другом его конце установлены ползуны 20, Конец короткого плеча 8 рычага 7 представляет собой в сечении двутавровую балку, верхнюю полку которой с обеих боковых сторон обхватывают ползуны 20 стержня 19 поршня 18, выполненные с возможностью при работе двигателя перемещения вдоль рычага 7 для передачи усилий поршня 18 к рычагу 7 и от рычага 7 к поршню 18, а также для предотвращения отрыва контакта ползунов 20 и поверхности рычага 7. Поверхность верхней полки короткого плеча 8 рычага 7 при расстоянии оси 3 до оси силового коленчатого вала 1 двигателя равному трем радиусам колена Б составляет с осью стержня 19 угол 90° - b°, что обеспечивает при перемещении ползунов 20 вдоль короткого плеча 8 рычага 7 удержание стержня 19 и поршня 18 неподвижными в ВМТ в течение разворота коленчатого вала 1 двигателя на угол j° П.К.В., достаточного для обеспечения сгорания топлива при постоянном объеме, при постоянном высоком давлении и температуре - в условиях благоприятных для полного и ускоренного сгорания топлива и уменьшения токсичности отработавших газов. Внутри каждого цилиндра 17 жестко установлен направляющий цилиндр 21, куда помещен стержень 19 поршня 18 с возможностью совершать возвратно-поступательное движение для обеспечения прямолинейного движения поршня 18 и стержня 19, а также для восприятия боковых усилий. По второму варианту при работе двигателя коленчатые валы 1 и 2 совершают вращательное движение, коленчатый вал 1 двигателя цепной передачей передает усилия поршня 18 коленчатому валу 2, а он это усилие передает на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7. На такте сгорания и расширения поршень 18 находится в ВМТ, Топливо в цилиндр 17 подается с некоторым углом опережения до ВМТ. Топливо самовоспламеняется или зажигается принудительно в среде сжатого воздуха и температуры превышающей самовоспламенение топлива. В результате сгорания топлива в цилиндре повышается давление и температура рабочих газов. При дальнейшем вращении силового коленчатого вала 1 сгорание топлива происходит без расширения - при постоянном объеме, при постоянном высоком давлении и при постоянной высокой температуре - в условиях благоприятных для полного и ускоренного сгорания топлива, так как поршень 18 продолжает удерживаться в ВМТ скольжением ползунов 20 по наклонной верхней поверхности короткого плеча 8 рычага 7 в течение поворота силового коленчатого вала 1 на угол j° П.К.В. За этот период в цилиндре за счет более полного сгорания топлива индикаторные давление и температура рабочего тела повышается в сравнении с давлением и температурой в начальный период после воспламенения топлива. В результате сгорания топлива в выше указанных условиях достигается: - полное и ускоренное сгорание топлива и снижение токсичности отработавших газов; - повышение энергии рабочего тела; - улучшение удельных мощностных и экономических показателей; - возможность использования тяжелых сортов жидких топлив и многотопливности. При дальнейшем вращении силового коленчатого вала 1 вал разворачивается на угол j° П.К.В. к углу j° П.КБ. поршень подходит с повышенным запасом энергии рабочего тела и начинает рабочий ход. При работе двигателя ползуна 10 и 11 совершают возвратнопоступательные движения в прорезях 12 и 13 вдоль рычагов 7 и преобразуют вра щательное движение колена 6 рычага 7 в колебательное движение рычага 7, а колебательное движение короткого плеча 8 рычага 7 преобразует во вращательное движение колена 5 силового коленчатого вала 1 двигателя. Каждый рычаг 7 совершает колебательное движение вокруг оси 3, разворачиваясь на заданный угол a° в одн у и в другую сторону, при этом короткое плечо 8 рычага 7 передает увеличенное рычагом усилие поршня 18 колену 5 силового коленчатого вала 1 двигателя с выигрышем в силе в зависимости от соотношения длины длинного 9 и короткого 8 плеча рычага 7. Достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую и более полного сгорания топлива. По третьему варианту (фиг.4) двига тель с устройством улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую содержит коленчатый вал 2 и ось 3 установленных на подшипниках в остове двигателя 16 параллельно коленчатому валу 1 двигателя. При этом коленчатый вал 1 двигателя является силовым, а коленчатый вал 2 устройства син хронизирующим. Ось 3 установлена между коленчатым валом двигателя и синхронизирующим валом 2. Радиус оси шейки колена 6 больше радиуса шейки колена 5 силового коленчатого вала 1 двигателя. На каждых двух шейках колен 5 и 6 коленчатого вала двигателя 1 и синхронизирующего коленчатого вала 2, а также на оси 3 установлены рычаги 7 по числу цилиндров 17 в двигателе, которые образуют с коленами 5 и 6 короткое плечо 8 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 5 силового коленчатого вала 1 двигателя и длинное плечо 9 рычага 7 равное расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 6 синхронизирующего вала 2. Короткое плечо 8 каждого рычага 7 установлено на шейке колена 5 коленчатого вала 1 двигателя совместно с кривошипной головкой шатуна 22. Шейки колен 5 и 6 коленчатых валов 1 и 2 шарнирно установлены в ползунах 10 и 11, которые помещены в прорезях 12 и 13 выполненных в рычагах 7 вдоль рычагов с возможностью совершать возвратнопоступательное движение, вдоль рычагов 7. Колена 5 и 6 коленчатых валов 1 и 2 уравновешены. Силовой коленчатый вал 1 двигателя и синхронизирующий вал 2 соединены между собой цепной передачей с одинаковыми звездочками на обеих валах для передачи усилий поршня 18 на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7 (так как показано на фиг.2 позицией 14). По третьему варианту при работе двигателя коленчатые валы 1 и 2 совершают враща тельное движение, коленчатый вал 1 двигателя цепной передачей передает усилия поршня 18 коленчатому валу 2, а он это усилие передает на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7, ползуны 10 и 11 совершают возвратно-поступательное движение в прорезях 12 и 13 вдоль рычагов 7 и преобразуют вращательное движение колена 6 рычага 7 в колебательное движение рычага 7, а колебательное движение короткого плеча 8 рычага 7 преобразует во вращательное движение колена 5 силового коленчатого вала 1 двигателя. Каждый рычаг 7 совершает колебательное движение вокруг оси 3 разворачиваясь на заданный угол a° в одн у и в другую сторону, при этом короткое плечо 8 рычага 7 передает увеличенное рычагом 7 усилия поршня 18 колену 5 силового коленчатого вала 1 двигателя с выигрышем в силе в зависимости от соотношения длины длинного 9 и короткого 8 плеча рычага 7. Достигается увеличение мощности и экономичности двигателя за счет более эффективного преобразования тепловой энергии в механическую. Вышеуказанные задачи по четвертому варианту фиг.5 и 6 решаются тем, что устройство улучшающее преобразование тепловой энергии в механическую, выполнено в виде приставки к двигателю - или к его валу, содержащей параллельные два коленчатых вала 1 и 2 и ось 3, установленных в подшипниках на параллельно выполненных балках 4 перпендикулярно к балкам. Один из коленчатых валов является силовым валом 1, а другой синхронизирующим валом 2. Ось 3 установлена между коленчатым валами 1 и 2. Рычаги 7 выполнены из двух отдельных частей длинного плеча 9 и короткого плеча 8, взаимодействующи х между собой. Конец длинного плеча 9 и конец короткого плеча 8 рычага 7 шарнирно установлены соответственно на шейках колен 5 и 6 силового коленчатого вала 1 и синхронизирующего вала 2. Короткое плечо 8 рычага имеет длину равную расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 5 силового вала 1 имеет продольную прорезь 12, куда помещен ползун 10, внутри которого шарнирно установлена ось 3, а так же имеет продольный паз 24 и выполнено с возможностью совершать возвратнопоступательное движение относительно неподвижной оси 3 и ползуна 10. Длинное плечо 9 рычага 7 равно расстоянию от оси 3 до оси шейки колена 6 синхронизирующего коленчатого вала 2, имеет вдоль плеча продольный выступ 23, который входит в продольный паз 24 короткого плеча 8 и выполнено с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в пазу 24 и одновременно разворачивать короткое плечо 8 рычага 7 на угол a° в одну и в другую стороны. Радиус оси шейки колена 6 синхронизирующего коленчатого вала 2 больше радиуса оси шейки колена 5 силового вала 1. Силовой вал 1 муфтой 15 соединен с коленчатым валом двигателя, а силовой вал 1 и синхронизирующий вал 2 соединены между собой цепной передачей 14 с одинаковыми звездочками на обеих валах. При расположении силового вала 1 оси 3 и синхронизирующего вала 2 на заданном расстоянии параллельно коленчатому валу (двигателя) все три коленчатых вала соединены между собой цепной передачей 14 для обеспечения синхронного вращательного движения силового вала 1 и синхронизирующего вала 2, передачи окружных усилий вала двигателя на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7 и передачи увеличивающего рычагами 7 окружного усилия от силового вала 1 к коленчатому валу двигателя. По четвертому варианту, при работе двигателя, силовой вал 1 и синхронизирующий вал 2 совершают синхронное вращательное движение и передают окружные усилия вала двигателя на конец длинного плеча 9 каждого рычага 7, длинные плечи рычагов 7 совершают коленчатые движения отклоняясь в одну и в др угую стороны на угол a° относительно оси 3 одновременно другим своим концом продольным выступом 23 помещенным в продольный паз 24 короткого плеча 8 совершают возвратно-поступательное движение одновременно разворачивает короткое плечо 8 на угол a° в одну и в другую стороны и передают ему увеличенное рычагом 7 усилие, короткое плечо 8 совершает возвратно-поступательное движение относительно неподвижной оси 3 и ползуна 10 одновременно разворачиваясь под воздействием длинного плеча 9 на угол a° в одну и другую стороны и при этом автоматически передает на шейку колена 5 силового вала 1 увеличенное рычагом 7 усилия двигателя в зависимости от соотношения длины длинного и короткого плеч рычага 7, увеличивая крутящий момент колена 5 и одновременно увеличенные окружные усилия силового вала 1 передаются коленчатому валу двигателя, чем достигается увеличение мощности и экономичности двигателя. Устройство по четвертому варианту может быть использовано для увеличения мощности и экономичности вращающегося вала в любой области техники, а так же в вариантах 2 и 3 настоящего изобретения. Так на судах, имеющих большую длин у валолинии и сравнительно небольшую частоту вращения вала и винта может быть установлено вдоль валолинии несколько приставок с количеством рычагов в каждой обеспечивающих передачу увеличенного крутящего момента валу двигателя в течении 360° его поворота, чем достигается увеличение мощности и экономичности энергетической установки судна.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Internal combustion engine with device that improves transformation of thermal energy to mechanical energy (variants)

Автори англійською

Podrutskyi Anatolii Pavlovych, Podrutskyi Borys Anatoliiovych, Podrutskyi Oleksandr Anatoliiovych

Назва патенту російською

Двигатель внутреннего сгорания с устройством, улучшающим преобразование тепловой энергии в механическую (варианты)

Автори російською

Подруцкий Анатолий Павлович, Подруцкий Борис Анатольевич, Подруцкий Александр Анатольевич

МПК / Мітки

МПК: F02B 41/00

Мітки: внутрішнього, пристроєм, енергії, згоряння, покращує, перетворення, теплової, двигун, механічну, варіанти

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-17477-dvigun-vnutrishnogo-zgoryannya-z-pristroehm-shho-pokrashhueh-peretvorennya-teplovo-energi-u-mekhanichnu-varianti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Двигун внутрішнього згоряння з пристроєм, що покращує перетворення теплової енергії у механічну (варіанти)</a>

Подібні патенти