Двигун внутрішнього згоряння

Реферат: Двигун внутрішнього згоряння має поршень і камеру згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані некруглої форми з площиною, яка більша, ніж у таких же розмірів перерізі круглої формі. UA 76837 U (12) UA 76837 U UA 76837 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сфери машинобудування, а саме - до поршневих двигунів внутрішнього згоряння, компресорів, парових машин і насосів. Відомо, що двигун внутрішнього згоряння, який має камеру згоряння палива і поршень, являється поршневою машиною, потужність якої залежить від сумарної площини днищ її поршнів (див. книгу: Политехнический словарь / Ред. кол.: А.Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Сов. энциклопедия, 1989. - С. 141-142, 208, 406). При цьому поршень - рухома деталь машини, яка щільно перекриває переріз циліндра (див. там же, с. 406). Недоліком відомого двигуна є обмеження об'єму його камери згоряння у перерізі формою циліндра, основою якого є коло, тому для збільшення площі перерізу потребується збільшення розмірів кола і самого двигуна, що потребує значної його переробки, збільшує його габарити і масу. Задачею корисної моделі, що заявляється є збільшення об'єму камери згоряння за рахунок збільшення її перерізу без збільшення габаритів двигуна та розробка найбільш доцільних способів його установки. Поставлена задача вирішується тим, що для збільшення об'єму камери згоряння двигуна, вона і поршень у поперечному перерізі виконані некруглої форми, площина яких більша, ніж у перерізі тих же розмірів круглої форми, при цьому переріз може бути виконаний еліпсної форми, і/або яйцеподібної, і/або грушоподібної, і/або квадратної, і/або прямокутної, і/або трикутної, і/або ромбічної, і/або трапецоїдної форми, і/або у комбінації цих та інших форм, загальна кількість камер згоряння і поршнів може бути зменшена за рахунок поздовжньої овальної, чи прямокутної форми їх перерізу, чи їх комбінацій, а між камерами згоряння, за рахунок комбінації форм їх перерізів, можуть бути виконані охолоджувальні порожнини. Камери згоряння і поршні у поперечному перерізі можуть бути виконані у формі однаково розвернутих трикутників і/або трапецій, і/або дзеркально розвернутих ромбів, а протилежно розвернуті трикутники між ними можуть бути використані як охолоджувальні порожнини. Здійснення запропонованих конструкцій двигунів показані на кресленнях. На фігурі 1 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 2 згоряння палива, які для збільшення їх корисного об'єму у поперечному перерізі виконані некруглої форми з площиною, яка більша, ніж у аналогічного розміру камері згоряння і циліндра круглої форми. На фігурі 2 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 3 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані у формі еліпса. На фігурі 3 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 4 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані яйцеподібної форми. На фігурі 4 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 5 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані грушоподібної форми. На фігурі 5 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 6 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані квадратної форми з перехідними радіусами на вершинах, для зменшення концентрації силових і теплових напруг у камерах, поршнях та кільцях. На фігурі 6 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 7 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані прямокутної форми з перехідними радіусами на вершинах. На фігурі 7 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 7 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані прямокутної форми, а між ними виконані охолоджувальні порожнини 8. На фігурі 8 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 9 згоряння палива, які для зменшення їх загальної кількості, виконані у поперечному перерізі прямокутної форми, розвернутої вздовж перерізу корпуса. Окрім прямокутної форми можуть бути використані еліпси, комбінації півкіл і з'єднуючих їх прямокутників та інші форми перерізу. На фігурі 9 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 10 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані трикутної форми з перехідними радіусами на вершинах. На фігурі 10 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 11 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані ромбічної форми з перехідними радіусами на вершинах. На фігурі 11 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 12 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані у формі трапеції з перехідними радіусами на вершинах. 1 UA 76837 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фігурі 12 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 13 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані комбінованої форми з прямокутників і півкіл, між якими можуть бути виконані охолоджувальні порожнини 14. Можливі також комбінації інших фігур: еліпсів, квадратів, трикутників, ромбів, трапецій, фігур яйцеподібної, грушоподібної чи іншої форми. Сусідні камери згоряння, для полегшення можливості розміщення між ними охолоджувальних порожнин, також можуть бути виконані будь-якої іншої форми у різних комбінаціях: з квадратів, прямокутників, кіл, еліпсів, трикутників, ромбів, трапецій, і/або у комбінаціях фігур іншої некруглої форми. На фігурі 13 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 10 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані у формі однаково розвернутих трикутників, а протилежно розвернуті трикутники між ними можуть служити охолоджувальними порожнинами 15. При цьому виконанні двигуна кількість додаткових охолоджувальних порожнин 16, їх розміри і розміри корпусу можуть бути мінімальними. На фігурі 14 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 11 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані у формі дзеркально розвернутих ромбів, а між ними виконані трикутники, які можуть бути використані як охолоджувальні порожнини 17. На фігурі 15 показаний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус 1, поршні і камери 12 згоряння палива, які у поперечному перерізі виконані у формі однаково розвернутих трапецій, а між ними виконані трикутники, які можуть бути використані як охолоджувальні порожнини 18. Такі виконання камер згоряння і поршнів дозволяють збільшити їх корисний об'єм і потужність двигуна, без збільшення його габаритів та місць кріплення на остові. При цьому можлива лише модернізація існуючих двигунів та обмеженої кількості інших його робочих елементів, що зменшує витрати на розробку і виготовлення нових конструкцій двигунів з адекватно збільшеною потужністю. Сукупність всіх заявлених ознак характеризують запропоновані конструкції двигунів та їх варіанти, як нові технічні рішення, які не витікають автоматично з відомих технічних рішень. Технологічні можливості виготовлення камер згоряння і поршнів будь-якої з запропонованих некруглих форм можливе в сучасних умовах на верстатах з ЧПУ та при використанні спеціальних вже існуючих пристосувань для зміни напряму і швидкості руху робочих органів верстатів інших видів, що може бути відтворено в умовах сучасного промислового виробництва. Враховуючи позитивний ефект, що при цьому забезпечується, і загальну сукупність наведених вище ознак, характерних для корисних моделей, всі запропоновані двигуни можна характеризувати, як можливі корисні моделі. Для даних двигунів найбільш доцільною є установка в горизонтальному напрямку ходу поршнів, або під кутом до нього, особливо при лінійчатій формі в перерізі камер згоряння і поршнів, як це показано на фігурах 5-15. Конкретне виконання запропонованих технічних рішень залежить від параметрів існуючих двигунів - площі перерізу їх камер згоряння і поршнів. Найбільш ефективним є перехід від круглої форми до квадратної, який дозволяє збільшити корисний об'єм і адекватно підвищити потужність двигунів в рамках співвідношення площин, максимальна величина яких може бути обчислена по залежності: 4/, або у 4/3,141,27 разів. Навіть з урахуванням того, що потреба у перехідних радіусах на вершинах квадрату зменшить цей показник на 2-7 %, то остаточне збільшення потужності на 20-25 % є суттєвим, яке не дає жодна з інших можливих модернізацій існуючих двигунів. Для зменшення витрат на запропоновану модернізацію розмірно-масові характеристики колінчатого вала і зубчатих коліс відбору з нього потужності можуть бути збережені за рахунок використання більш міцного матеріалу. Треба лише збільшити на 20-25 % об'єм подачі палива, однак ця модернізація не перевищує 5 % вартості двигуна. Позитивним фактором є відсутність потреби у переробці місць установки та кріплення двигунів. Таким чином, економічний ефект від запропонованого варіанта за рахунок зменшення витрат на розробку і виробництво нового двигуна, потужнішого від базового на 20-25 %, значно перекриває витрати на модернізацію його поршнів, камер згоряння і системи подачі палива, загальна доля яких не перевищує 20 % вартості базового двигуна. Практичних обмежень на виконання запропонованої модернізації немає. При цьому головний економічний ефект забезпечується у користувачів двигунів за рахунок росту корисної роботи на 20-25 % внаслідок росту їх потужності. Оскільки кінцева величина річного економічного ефекту запропонованих двигунів залежить від конкретних умов їх використання, тому вона може бути обчислена умовно по загальним показникам, в залежності від їх потужності, наприклад у діапазоні від 100 до 100000 кВт - у розмірі від 1 тис, до 1 млн. у.о. 2 UA 76837 U 5 Враховуючи загальні потреби країни у подібних двигунах до 1 тис. штук на рік, сумарний економічний ефект адекватно збільшується. Сукупність наведених техніко-економічних даних свідчить про широку промислову придатність і доцільність застосування запропонованих двигунів та їх варіантів. Як розвиток запропонованих конструкцій двигунів - можлива адекватна модернізація компресорної техніки, парових і гідравлічних машин та насосів. В даний період ведеться підготовка до впровадження запропонованого варіанта виконання двигуна на ЗАО «Мотор-Січ». 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Двигун внутрішнього згоряння, що має поршень і камеру згоряння палива, який відрізняється тим, що для збільшення об'єму камери згоряння, вона і поршень у поперечному перерізі виконані некруглої форми з площиною, яка більша, ніж у таких же розмірів перерізі круглої форми. 2. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані у формі еліпса. 3. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані яйцеподібної форми. 4. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані грушоподібної форми. 5. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння та поршень у поперечному перерізі виконані квадратної форми. 6. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані прямокутної форми. 7. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камери згоряння і поршні у поперечному перерізі виконані прямокутної форми, а між ними додатково виконані охолоджувальні порожнини. 8. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані трикутної форми. 9. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані ромбічної форми. 10. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані у формі трапеції. 11. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камера згоряння і поршень у поперечному перерізі виконані овальної, прямокутної, ромбічної, трапецієвидної чи іншої форми і їх комбінацій, які для зменшення загальної кількості камер згоряння розтягнуті вздовж корпуса. 12. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його сусідні камери згоряння і поршні виконані у комбінаціях з різною формою їх поперечного перерізу: з кіл, еліпсів, квадратів, прямокутників, трикутників, ромбів, трапецій і/або з фігур іншої некруглої форми, які забезпечують можливість розміщення між ними охолоджувальних порожнин. 13. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камери згоряння і поршні у поперечному перерізі виконані комбінованої форми з прямокутників, півкіл, частин еліпсів, трикутників, ромбів, трапецій, і/або з комбінацій фігур іншої некруглої форми, які полегшують можливість розміщення між ними охолоджувальних порожнин. 14. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камери згоряння і поршні у поперечному перерізі виконані у формі однаково розвернутих трикутників, а протилежно розвернуті трикутники між ними можуть бути використані як охолоджувальні порожнини. 15. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камери згоряння і поршні у поперечному перерізі виконані у формі дзеркально розвернутих ромбів, а між ними виконані протилежно розвернуті трикутники, які можуть бути охолоджувальними порожнинами. 16. Двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що його камери згоряння і поршні у поперечному перерізі виконані у формі однаково розвернутих трапецій, а між ними виконані протилежно розвернуті трикутники, які можуть бути охолоджувальними порожнинами. 3 UA 76837 U 4 UA 76837 U 5 UA 76837 U 6 UA 76837 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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 7