Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: шток каждого поршня снабжен дополнительным роликом, взаимодействующим с дополнительным кулачком, выполненным на внешней поверхности вала отбора мощности, криволинейные участки развертки выполнены в виде двух различных по длине однопериодных синусоид по меньшей мере в два три раза превышает амплитуду другой синусоиды, прямолинейный отрезок выполнен длиной, равной полупериоду меньшей синусоиды, механизм газораспределения выполнен кулачковым в виде шайбы, закрепленной на торце вала и снабженной вспомогательными кулачками в форме расположенных по окружности дугообразных выступов. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к двигателям и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с поршнем, при этом в головке цилиндра выполнено отверстие, в котором расположен впускной клапан, паропровод, соединенный с впускным клапаном паропроводящий агрегат и сервомотор, регулирующий время и степень открытия клапана.

Недостатком известного двигателя является большой расход жидкого топлива (бензина), входящего в состав горючей смеси, в результате неполного сгорания которого образуются токсичные вещества, засоряющие атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому двигателю является двигатель внутреннего сгорания, содержащий четыре цилиндра, снабженные поршнями, которые посредством кривошипно-шатунного механизма передают рабочее усилие коленчатому валу, систему подачи топлива в цилиндры, кулачковый газораспределительный механизм.

Недостатком известного двигателя является также потребление большого количества жидкого топлива, входящего в состав горючей смеси и, следовательно, высокая токсичность отработанных газов.

Задачей изобретения является повышение экономичности, снижение токсичности выхлопных газов, а также уменьшение шума от работы двигателя.

Это достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий не менее четырех цилиндров, снабженных поршнями и удаленных друг от друга на равном расстоянии, систему подачи топлива в цилиндры, кулачковый механизм газораспределения и вал отбора мощности, двигатель содержит устройство для подачи воды в цилиндры, выполненное в виде дополнительного карбюратора, при этом цилиндры расположены соосно валу отбора мощности и связаны с ним посредством установленных на концах штоков роликов, размещенных с возможностью передвижения по замкнутому кулачковому профилю, охватывающему вал отбора мощности, причем перемещение одного ролика ограничено замкнутым контуром с одной стороны, а перемещение второго ролика ограничено кулачковым профилем с другой стороны для удержания штока с поршнем в заданном направлении; развертка профиля образована двумя однопериодными синусоидами с прямолинейным отрезком между ними, амплитуда одной синусоиды по крайней мере в два раза меньше амплитуды другой синусоиды, длина прямолинейного отрезка равна полупериоду меньшей синусоиды, причем каждые полупериоды меньшей синусоиды последовательно соответствуют тактам всасывания горючей смеси и сжатия горючей смеси, прямолинейный отрезок соответствует времени сгорания, каждые полупериоды большой синусоиды последовательно соответствуют тактам рабочего хода и выпуска отработанных газов, при этом на торце вала установлена шайба, на которой выполнены кулачки газораспределения в форме расположенных по окружности дугообразных выступов, длина каждого выступа соответствует открытию клапанов для всасывания топливо-воздушной смеси и выпуску отработанных газов.

Наличие в предлагаемом двигателе признаков, отличающих его от известного, а именно наличие устройства для подачи воды в цилиндры, выполненного в виде дополнительного карбюратора, расположение цилиндров по окружности соосно валу отбора мощности и соединение с ним посредством установленных на концах штоков роликов, размещенных с возможностью передвижения по замкнутому кулачковому профилю, охватывающему вал отбора мощности, причем перемещение одного ролика ограничено кулачковым профилем с другой стороны для удержания штока с поршнем в заданном направлении; образование развертки профиля двумя однопериодными синусоидами с прямолинейными отрезками между ними при этом амплитуда одной синусоиды по крайней мере в два-три раза меньше амплитуды другой синусоиды, длина прямолинейного отрезка равна полупериоду меньшей синусоиды, причем каждые полупериоды меньшей синусоиды, причем каждые полупериоды меньшей синусоиды последовательно соответствуют тактам всасывания горючей смеси и сжатия горючей смеси, прямолинейный отрезок соответствует времени сгорания, каждые полупериоды большой синусоиды последовательно соответствуют тактам рабочего хода и выпуска отработанных газов, при этом на торце вала установлена шайба, на которой выполнены кулачки газораспределения в форме расположенных по окружности дугообразных выступов, длина каждого выступа соответствует открытию клапанов для всасывания топливо-воздушной смеси и выпуску отработанных газов, доказывает соответствие предлагаемого способа критерию "новизна".

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг.2 двигатель, вид сбоку; на фиг. 3 резвертка вала отбора мощности; на фиг.4 поршень, шток, ползун; на фиг.5 узел соединения штока с валом отбора мощности; на фиг.6 крейцкопный механизм, разрез; на фиг.7 кулачковая шайба газораспределения и толкатели; на фиг.8 механизм подачи и перемешивания воды с топливом.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, в котором установлены четыре цилиндра 2, расположенных по окружности и снабженных поршнями 3. На штоке 4 поршня 3 закреплен ролик 5 посредством пальца 6, на который насажен второй ролик 7. Параллельно осям цилиндров 2 установлен вал отбора мощности 8, а котором размещены кулачки 9 и 10. На кулачок 9 оперт ролик 5, на кулачок 10 ролик 7. Ролики 5 и 7 расположены между кулачками 9 и 10 с возможностью перемещения в заданном режиме по синусоидам (фиг.3).

Развертка профилей кулачков 9 и 10 образована двумя однопериодными синусоидами (фиг.3), амплитуда одной синусоиды (а-с) вдвое меньше другой синусоиды (д-ф) и прямолинейным отрезком между ними (с-д); длина прямолинейного отрезка равна полупериоду синусоиды. Каждые полупериоды меньшей синусоиды последовательно соответствуют тактам: всасывание горючей смеси (1 такт), сжатие (2 такт). Прямолинейный отрезок соответствует времени сгорания (3 такт), а каждые полупериоды большой синусоиды последовательно соответствуют тактам рабочий ход (4 такт) и выпуск (5 такт). На торце вала отбора мощности 8 установлена кулачковая шайба 11 газораспределения, на которой два кулачка в форме дугообразных выступов, длина каждой дуги соответствует участкам синусоиды всасывания горючей смеси в цилиндр 12 и выпуск отработанных газов 13. В крышке 14 корпуса 1 установлены толкатели 15, 16, соединенные соответственно со штангами 17, 18, которые упираются в коромысла 19, 20 клапанов. Толкатель 15 через штангу 17 и коромысла 19 связан с впускными клапанами 21, а толкатель 16 через штангу 18 и коромысло 20 связан с выпускным клапаном 22.

Двигатель также содержит крейцкопный механизм (фиг.6), состоящий из ползунов 23 и направляющих 24 для удержания поршней 3 в заданном направлении при обратно поступательном движении. Палец 6 снабжен резьбой 25 для регулировки зазора между роликом 7 и кулачком 10 и резьбой 26 для закрепления пальца 6 в нижней части штока 4.

Двигатель также содержит устройство для подачи воды в цилиндры 2, выполненное в виде поплавковой камеры 28, жиклера 29, диффузора 30, запорной иглы 31, служащей для подачи и регулирования количества подаваемой воды.

Двигатель также содержит поплавковую камеру 32 с диффузором 33 и жиклером 34 для повторного распыления воды и перемешивания ее с горючей смесью (фиг.8).

Работа двигателя показана на примере одного цилиндра.

При повороте вала 8 ролик 5 перемещается по кулачку 9, а ролик 7 перемещается по кулачку 10. Под действием кулачка 10 посредством ролика 7 поршень 3 перемещается от первой верхней мертвой точки до нижней первой мертвой точки (фиг.3).

Кулачок 12 на торцовой шайбе 11 набегает на толкатель 15, который поднимает штангу 17, взаимодействуя с коромыслом 19, открывает впускной клапан 21. В первой мертвой (верхней) точке происходит всасывание горючей смеси из камеры 32 в цилиндр 2 (1 такт).

Одновременно с всасыванием горючей смеси в цилиндр 2 через жиклер 29 и диффузор 30 происходит всасывание воды и ее распыление. При дальнейшем движении распыленной воды через камеру 32, диффузор 33 и жиклер 34 происходят дополнительное распыление воды с воздухом и перемешивание ее с топливом.

При достижении поршнем 3 первой нижней мертвой точки клапан 21 закрывается, т.е. вал 8 проворачивается от точки А до точки В (фиг.3). При повороте вала 8 от точки В до точки С (т.е. до второй верхней мертвой точки) поршень 3 в цилиндре 2 перемещается до второй верхней мертвой точке.

В цилиндре 2 происходит сжатие горючей смеси (2 такт), после чего от подачи искры происходит загорание топлива и поршень 3 через ролик 5 воздействует на кулачок 9, при этом поршень 3 остается неподвижным. При повороте вала 8 от точки С до точки Д в цилиндре 2 происходит полное сгорание топлива (3 такт) при малом объеме камеры сгорания и остановленном поршне во второй верхней мертвой точке.

При дальнейшем повороте вала 8 от точки Д до точки С происходит полное расширение газов, т.е. во второй верхней мертвой точки до второй нижней мертвой точки (4 такт). При дальнейшем повороте вала 8 от точек Е до точки Ф и открытия выпускного клапана 22 через кулачок 13, толкатель 16, штанги 18, коромысла 20 происходит выпуск отработанных газов (5 такт). Таким образом происходит рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере четыре цилиндра, расположенных по окружности соосно с валом отбора мощности, поршни со штоками, размещенные в цилиндрах и связанные с валом отбора мощности посредством роликов, установленных на концах штока с возможностью их перемещения по замкнутому кулачковому профилю, выполненному на валу отбора мощности, систему топливоподачи и механизм газораспределения, причем развертка кулачкового профиля образована двумя криволинейными участками с прямолинейным отрезком между ними, соответствующим времени сгорания, отличающийся тем, что шток каждого поршня снабжен дополнительным роликом, взаимодействующим с дополнительным кулачком, выполненным на внешней поверхности вала отбора мощности, криволинейные участки развертки выполнены в виде двух различных по длине однопериодных синусоид, причем амплитуда одной синусоиды по меньшей мере в два три раза превышает амплитуду другой синусоиды, прямолинейный отрезок выполнен длиной, равной полупериоду меньшей синусоиды, механизм газораспределения выполнен кулачковым в виде шайбы, закрепленной на торце вала и снабженной вспомогательными кулачками в форме расположенных по окружности дугообразных выступов.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство для подачи воды в цилиндры, выполненное в виде поплавковой камеры, размещенного в ней эжектора, подключенного к цилиндру через диффузор, и установленной в нем запорной иглы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8