Патент на двигатель типа u4

бесшатунный двигатель

Изобретение относится к поршневым машинам. Бесшатунный двигатель содержит корпус (1), цилиндры (2), поршни (3), штоки (4), направляющие (5), коленчатый вал (6), выходной вал (7), первое (8) и второе (9) зубчатые колеса. Штоки (4) взаимодействуют с направляющими (5) и коленчатым валом (6). Первое колесо (8) установлено на коленчатом валу (6). Второе колесо (9) установлено эксцентрично на выходном валу (7). Второе колесо (9) связано с первым колесом (8) водилом (10). Коленчатый вал (6) установлен в корпусе (1) через эксцентрики. Технический результат заключается в снижении износа опорных шеек и деформации коленчатого вала. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2433288

Изобретение относится к поршневым машинам для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Известен бесшатунный двигатель (см. С.С. Баландин «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания», г.Москва, Машиностроение, 1972 г., стр.14, рис.11б - прототип), содержащий размещенные в корпусе цилиндр с поршнем и штоком, коленчатый вал, связанный со штоком и несущий шестерню, взаимодействующую с центральным колесом, выходной вал с двумя кривошипами и установленным в них коленвалом. Недостатком известного двигателя является отсутствие жесткой связи между кривошипами двух концов выходного вала, так как между ними нарушается соосность при зазоре в шестернях, износе опорных шеек и деформации коленвала, что снижает долговечность двигателя.

Цель изобретения - повышение долговечности двигателя. Поставленная цель достигается тем, что бесшатунный двигатель содержит размещенные в корпусе цилиндры с поршнями и штоками, взаимодействующими с направляющими, коленчатый вал, связанный со штоками, выходной вал и два зубчатых колеса, из которых одно установлено на коленвалу, а второе установлено эксцентрично на выходном валу и связано с первым колесом водилом, а коленвал установлен в корпусе через эксцентрики. В двигателе применяются зубчатые колеса с внешним зацеплением, в отличие от внутреннего зацепления колес в прототипе. Этот позволяет уменьшить диаметр эксцентриков и снизить их скорость скольжения. Установка коленвала в корпусе через эксцентрики увеличивает его жесткость, снижает деформацию, что повышает долговечность двигателя.

Бесшатунный двигатель изображен на фиг.1, на фиг.2 (сеч. А-А на фиг.1) и на фиг.3 (сеч. В-В на фиг.1).

Двигатель содержит размещенные в корпусе 1 цилиндры 2 с поршнями 3 и штоками 4, взаимодействующими с направляющими 5, коленвал 6, связанный со штоками 4, выходной вал 7 и два зубчатых колеса 8 и 9, из которых колесо 8 установлено на коленвалу 6, а колесо 9 установлено эксцентрично на выходном валу 7 и связано с колесом 8 водилом 10. Коленвал установлен в корпусе 1 через эксцентрики 11.

Двигатель работает следующим образом. Поршни 3 под действием высокого и низкого давления в надпоршневом пространстве цилиндров 2 совершают возвратно-поступательное движение, преобразуемое через штоки 4, коленвал 6 и зубчатые колеса 8 и 9 во вращательное движение выходного вала 7.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Бесшатунный двигатель, содержащий размещенные в корпусе цилиндры с поршнями и штоками, взаимодействующими с направляющими, коленчатый вал, связанный со штоками, выходной вал и два зубчатых колеса, из которых одно колесо установлено на коленчатом валу, отличающийся тем, что второе колесо установлено эксцентрично на выходном валу и связанно с первым колесом водилом, а коленчатый вал установлен в корпусе через эксцентрики.

Патент на двигатель типа U4

Купон позволяет улучшить автомобиль в мастерской плотника.

- |ni;Карт «Золотая молния» - |nc;Карт «Золотая молния» 2;
|ni;Карт «Синий шторм» - |nc;Карт «Синий шторм»2
|ni;карт «Красная комета 2000» - |nc;карт «Красная комета 3000»

1

прямая ссылка
форумная ссылка
форумная ссылка + иконка предмета

двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем содержит корпус со свечами зажигания и как минимум с двумя радиальными перегородками, боковые крышки, как минимум двухлопастной ротор-поршень, а также выходной вращающийся вал. Ротор-поршень имеет ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов. Двигатель содержит стационарно установленную в центральных опорах боковых крышек опорную ось качающегося на ней ротора-поршня. В полости ротора-поршня размещено устройство, выполненное в виде кривошипно-кулисного механизма с кулисным пазом. Кулисный паз расположен в области ступицы качающегося ротора-поршня и сопряжён подвижно с ползуном. Ползун качается на кривошипной шейке выходного вращающегося коленчатого вала. Выходной вал установлен в коренных подшипниковых опорах, смещенных относительно центральных опор боковых крышек в пределах качающегося ротора-поршня. Изобретение направлено на упрощение конструкции, снижение веса и повышение надежности двигателя. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2528241

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к двигателям с качающимися рабочими органами, и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении и авиации.

Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами, содержащий корпус с радиальными перегородками; кольцевые рабочие объёмы, ограниченные торцевыми крышками и оснащённые каналами для подвода рабочей смеси и отвода отработавших газов, снабжённый входным качающимся валом с жёстко закреплённым на нём ротором-поршнем и кинематически связанным с вращающимся выходным валом посредством кривошипно-шатунного механизма привода [см. патент ФРГ № 3811760 С1 "Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем", МПК 7 F02В 53/00, F01С 9/00, 01.06.89 г.].

Недостатком данной конструкции двигателя внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем является недостаточная уравновешенность и неэффективность использования при малых рабочих объёмах.

Известен ДВС с качающимся ротором-поршнем, являющийся наиболее близким прототипом, содержащий корпус с боковыми крышками, радиальными перегородками, кольцевыми камерами нагнетателей и кольцевыми рабочими камерами сгорания с окнами для подвода горючей смеси, отвода отработавших газов и продувки кольцевых рабочих камер свежим зарядом. Лопастной ротор-поршень жёстко закреплён на входном качающемся валу, установленном в центральных подшипниковых опорах боковых крышек корпуса и кинематически связанном с вращающимся выходным валом кривошипно-шатунным механизмом привода [заявка ФРГ № 3725277, МПК 7 F01С 9/00, F02В 53/00, 09.02.89 г.].

Недостатком данной конструкции двигателя является сложная конструкция механизма качающегося ротора-поршня, содержащая систему валов с шатунно-кривошипным механизмом привода, усложняющим его конструкцию, увеличивающим габариты, вес, снижающим надежность устройства и долговечность эксплуатации.

Заявляемое техническое решение направлено на упрощение конструкции двигателя, снижение веса и повышение надёжности эксплуатации.

Поставленная задача решается таким образом, что двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем выполнен содержащим корпус со свечами зажигания и как минимум с двумя радиальными перегородками, боковыми крышками, как минимум с двухлопастным ротором-поршнем, имеющим ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов, а также выходной вращающийся вал. Согласно изобретению двигатель содержит стационарно установленную в центральных опорах боковых крышек опорную ось качающегося на ней ротора-поршня, в полости которого размещено устройство, выполненное в виде кривошипно-кулисного механизма с кулисным пазом, расположенным в области ступицы качающегося ротора-поршня, сопряжённым подвижно с ползуном, качающимся на кривошипной шейке выходного вращающегося коленчатого вала, установленного в коренных подшипниковых опорах, смещенных относительно центральных опор боковых крышек в пределах качающегося ротора-поршня.

На фиг. 1 изображён двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, вид спереди; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, представленный на фиг. 1, 2, 3 и 4, содержит корпус 1 с боковыми крышками 2, четырьмя радиальными перегородками 3 и четырёхлопастным ротором-поршнем 4, качающимся на оси 5, установленной в центральных опорах 6 боковых крышек 2. Ротор-поршень 4 содержит лопасти нагнетания 7 и 8, расположенные в камерах нагнетателей 9, 10, 11 и 12, рабочие лопасти 13 и 14, расположенные в рабочих камерах сгорания 15, 16, 17 и 18 и ступицу 19 с размещённым в ней приводным кулисным пазом 20 и выемками 21. В полости ротора-поршня 4 размещено устройство, выполненное в виде кривошипно-кулисного механизма с выходным вращающимся коленчатым валом 22, установленным в коренных подшипниковых опорах 23 боковых крышек 2 корпуса 1 (см. фиг. 3 и 4), смещённых относительно центральных подшипниковых опор 6 боковых крышек 2. На кривошипной шейке 24 выходного коленчатого вала 22 установлен качающийся ползун 25 (см. фиг. 3, 4), подвижно сопряжённый с кулисным пазом 20, расположенным в ступице 19 четырёхлопастного ротора-поршня 4. Выемки 21 ступицы 19 четырёхлопастного ротора-поршня 4 периодически образуют с радиальными перегородками 3 перепускные каналы 26, предназначенные для продувки рабочих камер 15, 16, 17 и 18 (см. фиг. 3). Цилиндрический корпус 1 снабжен верхним 27 и нижним 28 входными каналами для поступления в камеры нагнетателей 9, 10, 11 и 12 горючей смеси. Корпус 1 снабжён также выходными каналами 29 и 30 для выпуска из рабочих камер 15, 16, 17 и 18 отработавших газов. Рабочие камеры 15, 16, 17 и 18 снабжены свечами зажигания 31. Боковые крышки 2 крепятся к корпусу 1 с двух сторон шпильками 32 с гайками 33.

Работа двухтактного двигателя внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем заключается в следующем. За один оборот коленчатого вала 22 и два угловых колебания качающегося ротора-поршня 4 совершается рабочий цикл двигателя, т.е. рабочий ход, продувка рабочих камер 15, 16, 17 и 18 горючей смесью из камер нагнетателей 9, 10, 11 и 12, повторное их наполнение горючей смесью и сжатие. При запуске двигателя стартёром коленчатый вал 22 действует ползуном 25 кривошипной шейки 24 на кулисный паз 20 ротора-поршня 4 и заставляет его качаться на оси 5. Качаясь на оси 5, ротор-поршень 4 занимает поочерёдно крайние положения, границей которых являются н.м.т. и в.м.т. На фиг. 3 представлен разрез двигателя в положении рабочих органов, когда рабочая лопасть 13 ротора-поршня 4 находится в н.м.т., а лопасть 14 в в.м.т. При этом происходит открытие перепускных каналов 26, входных каналов 27 и 28 и выходных каналов 29 и 30. В рабочих камерах 15 и 16 начинается рабочий ход, а в рабочих камерах 17 и 18 заканчивается продувка и начинается сжатие рабочей смеси, а в камерах нагнетателей 11 и 12 заканчивается наполнение свежей горючей смесью. Затем цикл периодически повторяется.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус со свечами зажигания и минимум как с двумя радиальными перегородками, боковые крышки, минимум как двухлопастной ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов, а также выходной вращающийся вал, отличающийся тем, что двигатель содержит стационарно установленную в центральных опорах боковых крышек опорную ось качающегося на ней ротора-поршня, в полости которого размещено устройство, выполненное в виде кривошипно-кулисного механизма с кулисным пазом, расположенным в области ступицы качающегося ротора-поршня, сопряжённым подвижно с ползуном, качающимся на кривошипной шейке выходного вращающегося коленчатого вала, установленного в коренных подшипниковых опорах, смещенных относительно центральных опор боковых крышек в пределах качающегося ротора-поршня.

двухтактный двигатель

Изобретение относится к области двигателестроения в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания. Для обеспечения несимметричности фаз газораспределения двигателя с кривошипно-камерной продувкой предлагается придать поршню вращательное движение, при котором козырек (выступ) на днище поршня и вырез на юбке поршня осуществляют золотниковое управление открытием окон системы газораспределения. Преобразователь возвратно-поступательного движения поршня во вращательное выполнен в виде шатуна кривошипная головка которого, образована шарнирным сочленением, имеющим три степени свободы. Вращательное звено двигателя выполнено в виде кривошипа, ось вращения которого ориентирована под острым углом к продольной оси цилиндра. 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

Рисунки к патенту РФ 2122130

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным двигателям внутреннего сгорания, которые могут быть использованы для переносного моторного инструмента, для привода транспортных средств, мотоблоков, в качестве стационарных силовых установок.

Известны двухтактные двигатели с кривошипно-камерной продувкой, в которых давление газов на поршень через шатун преобразуется во вращательное движение вращательного звена (кривошипного вала). Впуском свежего заряда и выпуском отработавших газов управляет поршень, который при своем движении открывает и закрывает окна системы газораспределения цилиндра. Конструкции таких двигателей используются для привода самых разнообразных машин и механизмов, требующих малогабаритных, легких двигателей [1, 2].

Недостатком данных двигателей является плохая очистка цилиндра от отработавших газов и удаление части свежего заряда из цилиндра вместе с выхлопными газами, что является следствием симметричных фаз газораспределения, свойственных данной конструктивной схеме. С учетом этого предпочтительней двигатель с несимметричным газораспределением.

Известны некоторые конструкции двигателей, в которых оптимизация фаз газораспределения достигается сочетанием возвратно-поступательного и вращательного движения поршня (или вращением гильзы цилиндра), позволяет добиться несимметричных фаз газораспределения.

В двигателе [3] осуществляется вращение гильзы цилиндра в корпусе двигателя и синхронное вращательное и возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре.

Указанное движение поршня в известном техническом решении [3] обеспечено двумя конструктивными вариантами. В первом варианте вращательное движение поршня вместе с гильзой цилиндра обеспечивается с помощью синусоидальной канавки на корпусе двигателя, на которую опираются концы пальца поршня.

Во втором случае - с помощью вала, установленного под углом к оси цилиндра, на кривошипе которого установлен шатун, связанный с поршнем. Вращательно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала. Но при любых из указанных вариантов вращательное движение поршня осуществляется одновременно с цилиндром. Цилиндр, вращающийся в корпусе двигателя, играет роль золотника, открывая и закрывая соответствующие окна системы газораспределения, что позволяет достичь нессимметричного газораспределения.

Однако наличие вращающегося в корпусе двигателя цилиндра сильно усложняет и утяжеляет конструкцию и требует дополнительных уплотнений.

Наличие канавок в первом варианте конструкции двигателя требует высокой точности их изготовления для исключения перекосов между поршнем и цилиндром и связано с большими потерями на трение, или применением роликов для движения по канавкам. Эти обстоятельства усложняют и утяжеляют конструкцию поршня. Во втором варианте требуется сложное сочленение вала и шатуна, который воспринимает значительные нагрузки.

Известен также двигатель [4], в котором поршень жестко соединен с валом. Оси поршня и вала совпадают. На валу насажен промежуточный преобразователь в виде кольца на спицах. Кольцо имеет синусоидальный профиль. С боков его охватывают два ролика. При перемещении поршня кольца, взаимодействуя с роликом, поворачивает вал с поршнем вокруг оси вращения. Конец вала входит в отверстие муфты, в которой вращательно-поступательное движение поршня с валом преобразуется во вращательное движение выходного вала.

Однако, наличие в данной конструкции двигателя промежуточного преобразователя приводит к усложнению, увеличению материалоемкости, что ограничивает возможности использования известного двигателя в компоновке переносных моторных инструментов, ограниченных по массе, в частности, для бензопил.

Кроме того, наличие в известном техническом решении большого количества поверхностей трения значительно снижает эффективность двигателя.

Известно наиболее близкое техническое решение к заявляемому, в котором поршень двигателя имеет возвратно-поступательное и вращательное движение [5] .

Вращательное звено двигателя [5] выполнено в виде кривошипа, ось вращения которого параллельна и эксцентрична продольной оси поршня, который снабжен установленным на части наружной кромки его днища козырьком для перекрытия окон системы газораспределения, при этом преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное выполнен в виде установленной на поршне эксецентрично его продольной оси шарнирной опоры, с внутренним отверстием которой соединен с образованием поступательной пары шип кривошипа, причем шип расположен под острым углом к поворотному звену, а эксценприситет шарнирной опоры e₁, соответствует значению Re₁e, где R - радиус поршня, e - эксцентриситет оси поворота кривошипа относительно продольной оси поршня. При работе двигателя поршень под действием давления газов, взаимодействуя с вращающимся звеном (кривошипным валом) и стенками цилиндра поворачивает кривошипный вал и совершает поступательное движение и одновременно вращательное движение (винтовое движение). За один оборот вала осуществляется один оборот поршня в том же направлении и два хода поршня (вверх и вниз). На днище поршня установлен козырек (ступенька), а юбка поршня имеет вырез. Наличие козырька и выреза обеспечивают при винтовом движении поршня своевременное открытие и закрытие окон системы газораспределения, обеспечивая оптимальные фазы впуска, продувки и выхлопа.

Однако наличие длинных поверхностей трения в поступательном сочленении шип вала-шарнир поршня увеличивает габариты двигателя и создает значительные трудности в компоновке двигателя и в применении стандартных подшипников трения. Возникающие значительные боковые реакции между поршнем и стенками цилиндра увеличивают потери на трение и износ, снижают эффективность двигателя.

Описанная схема двигателя [5] с несимметричными фазами газораспределения, в котором управление подачи горючей смеси и выпуском отработавших газов осуществляется посредством возвратно-поступательного и вращательного движения поршня, выбрана в качестве прототипа.

Цель изобретения - создание двигателя внутреннего сгорания с несимметричными фазами газораспределения с двухтактным циклом, повышенной мощности, низкой материалоемкости и простой конструкции, имеющей к комплектации унифицированные детали (элементы) с традиционными ДВС. Поставленная цель достигается тем, что в двигателе, содержащем корпус, цилиндр с окнами системы газораспределения и поршнем, кинематически связанным через преобразователь его возвратно-поступательного движения во вращательное с шипом кривошипного вала, при этом цилиндр двигателя имеет по меньшей мере один продувочный канал, вход которого расположен в подпоршневой полости, а выход - в надпоршневой, часть днища поршня имеет выступ (или козырек) для перекрытия окон системы газораспределения при вращении поршня, обеспечивая несимметричные фазы газораспределения, согласно изобретения, преобразователь возвратно-поступательного движения поршня по вращательное выполнен в виде шатуна, кривошипная головка которого образована шарнирным сочленением, имеющим входную и выходную шарнирные пары, образованные соответственно соосными сочленениями втулка - тело шатуна, втулка - шип или шип (втулка) - ось, которые соединены между собой дополнительной шарнирной парой с вращательным звеном, расположенным под прямым углом к оси вращения входной шарнирной пары, причем последняя соединена с телом шатуна через упорный подшипник. Как вариант, кривошипная головка может быть выполнена в виде шарового шарнира - взаимодействующего с ответной поверхностью, расположенной на шине кривошипа или на его вращающемся звене, причем ось вращения кривошипа в любых вариантах выполнения кривошипной головки ориентирована под острым углом к продольной оси цилиндра или параллельна ей (оси при этом не совпадают). Величина угла должна удовлетворять условию 0 o A o .

Указанное выполнение двигателя независимо от предлагаемых конструктивных особенностей исполнения преобразователя возвратно-поступательного движения поршня во вращательное способствует упрощению конструкции двигателя за счет унификаций его узлов с традиционными ДВС, повышению эффективности его работы за счет снижения усилия трения между стенками цилиндра и поршнем, уменьшению габаритов двигателя.

Приведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что заявленное техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым техническим результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения. Все это свидетельствует о наличии у предложения изобретательского уровня новизны и промышленной применимости, что подтверждается в нижеприведенном разделе описания.

На приведенных чертежах изображено:
На фиг. 1 показан двигатель с вариантом сочленения в кривошипной головке шатуна втулка-шип (продольное сечение).

На фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, сечение Б-Б.

На фиг. 3 - то же, что на фиг. 2 сечение В-В.

На фиг. 4 - то же, что на фиг. 3 сечение Г-Г.

На фиг. 5 - вариант выполнения кривошипной головки шатуна в виде шарового шарнира.

На фиг. 6 - двигатель с вариантом сочленения в кривошипной головке шип (втулка) - ось в продольном сечении.

На фиг. 7 - то же, что на фиг. 6 сечение Б-Б.

На фиг. 8 - то же, что на фиг. 7 сечение В-В.

На фиг. 9 - кинематическая схема двигателя, вариант выполнения кривошипной головки шатуна с шарнирными парами втулка - тело шатуна, втулка - шип, в соответствии с фиг. 1-3.

На фиг. 10 - то же, что на фиг. 9, вариант выполнения кривошипной головки с шарнирными парами втулка - тело шатуна, шип (втулка) - ось, в соответствии с фиг. 6-8.

На фиг. 11, 12, 13, 14 показано взаимное расположение основных узлов и деталей двигателя с шаровым шарниром в кривошипной головке шатуна в зависимости от поворота кривошипного вала последовательно на 90 o от ВМТ, соответственно вид сверху и сбоку для каждого случая.

Двухтактный двигатель содержит корпус 1, цилиндр 2, имеющий впускные 3, продувочные 4 и выпускные 5 окна системы газораспределения и поршень 6 кинематически связанный через преобразователь его возвратно-поступательного движения во вращательное с шипом кривошипного вала 8, при этом цилиндр имеет, по меньшей мере, один продувочный канал 9, вход которого расположен в подпоршневой полости, а выход - в надпоршневой. Часть днища поршня имеет выступ 10 или козырек (например, в соответствии с фиг. 11 - 14), для перекрытия окон системы газораспределения при вращении поршня. Преобразователь возвратно поступательного движения поршня во вращательное выполнен в виде шатуна 11, кривошипная головка 12 которого образована шарнирным сочленением, имеющим входную и выходную шарнирные пары, образованные соответственно соосными соединениями втулка - тело шатуна 13, втулка - шип 14 (фиг. 9) или шип (втулка) - ось 15 (фиг. 10), которые соединены между собой дополнительной шарнирной парой 16 с вращательным звеном, расположенным под прямым углом к оси вращения входной шарнирной пары, причем последняя соединена с телом шатуна через упорный подшипник 17. Соединения втулка-шип 14, шип (втулка) - ось 15 и шарнирное соединение 16 (фиг. 9 и 10) могут оснащаться игольчатыми подшипниками 18 (фиг. 1 - 3, фиг. 6 - 8). Выходная шарнирная пара втулка - шип 14 для восприятия нагрузок от шатуна вдоль оси шипа 7 и снижения потерь на трение дополнительно может оснащаться упорным подшипником 19 (фиг. 1). Кривошипная головка шатуна может быть также выполнена в виде шарового шарнира 20, взаимодействующего с ответной поверхностью 21, расположенной на шипе 7 кривошипа или на его вращающемся звене 8. Ось вращения 22 кривошипа в любых вариантах исполнения кривошипной головки ориентирована под острым углом A к продольной оси цилиндра или параллельна ей. Величина угла должна удовлетворять условиям 0 o A o . При A = 0 o ось вращения 22 кривошипа и продольная ось цилиндра параллельны, при этом указанные оси не совпадают. Чем больше наклон угла A к продольной оси цилиндра и чем ближе проходит ось цилиндра к вершине B (фиг. 9 и 10) траектории 1, тем больше величина хода поршня при данном радиусе кривошипа. Область 1 ограничена радиусом кривошипа при его вращении.

Причем, для того, чтобы поршень вращался, совершая полный оборот вокруг своей оси при совершении одного оборота вала, продольная ось цилиндра должна пересекать плоскость области 1. В случае, если ось цилиндра пройдет вне указанной области, поршень будет совершать возвратно-качательные движения относительно своей оси.

Поршень на юбке может иметь вырез 28 для управления открытием впускного окна в кривошипной камере двигателя.

Двухтактный двигатель кроме описанных выше конструктивных узлов и деталей содержит также систему питания с карбюратором (не показано), глушитель шума 23, систему зажигания для воспламенения рабочей смеси (не показано), систему охлаждения преимущественно воздушную. Система охлаждения может быть оснащена как приведенным на фиг. 1 и 3 осевым вентилятором-маховиком 24 с дефлектором 25 и продольными ребрами охлаждения 26 цилиндра 2, а так и центробежным вентилятором, применяющимся в традиционных схемах подобных двигателей (не показано). Смазка двигателя, оснащенного шарнирными парами типа ось-втулка 13 - 16 подшипниками качения 17, 18, 19, осуществляется путем добавляемых к топливу смазочных масел, что аналогично смазке двухтактных двигателей с кривошипно-камерной продувкой. Смазка двигателя с шаровым шарниром 20 (фиг. 5) может быть осуществлена смазочным маслом, подаваемым маслонасосом по каналам 27 к трущимся поверхностям двигателя.

Работа двигателя осуществляется следующим образом: поршень 6 под давлением газов, двигаясь от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), воздействует на шатун 11, который передает это воздействие вдоль своей оси через кривошипную головку на кривошип вала 8, поворачивая его вращающее звено на 180 o . Движение поршня от НМТ к ВМТ осуществляется воздействием на поршень кривошипного вала с маховиком 21, используя инерцию вращающихся масс.

Поршневая головка шатуна кинематически связана с осью цилиндра посредством традиционно используемого шарнирного соединения, а кривошипная головка осуществляет вращательное движение, вращаясь вместе с вращательным звеном кривошипа. Причем продольная ось цилиндра проходит внутри траектории 1, описываемой кривошипной головкой шатуна, что обеспечивает вращение поршня совместно с телом шатуна относительно оси цилиндра.

Взаимное перемещение описанных деталей двигателя, согласно фиг. 9, 10, осуществляется следующим образом: возвратно-поступательное и вращательное движение поршня через поршневую головку передается на шатун, происходит вращение шатуна вдоль своей оси с одновременным поворотом его кривошипной головки вместе с кривошипном по траектории 1, описанной радиусом вращения кривошипа. Благодаря выполнению кривошипной головки с шарнирным сочленением, имеющим входную шарнирную пару 13 и выходную шарнирную пару 14 или 15 с наличием между ними дополнительной шарнирной пары 16, вращательное звено которой расположено под прямым углом к входной шарнирной паре 13, при передаче возвратно-поступательного движения от поршня через шатун на шип кривошипа происходит поворот тела шатуна во втулке шарнирной пары 13, передача вращательного движения через дополнительную шарнирную пару 16 на выходную шарнирную пару 14 или 15. Наличие шарнирных пар 13, 14, 16 (фиг. 9) и 13, 15, 16 (фиг. 10) обеспечивает компенсацию угловых смещений описанных выше звеньев кинематической цепи, при работе двигателя.

В целом выполнение кинематической схемы двигателя с указанным выше выполнением кривошипной головки (фиг. 9 и 10) шатуна, которая имеет шарнирные пара 13, 14, 15, а также дополнительную шарнирную пару 16 имитирует работу универсального шарового шарнира, согласно фиг. 5. Это во всех вариантах обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное. Работа двигателя с шаровым шарниром в кривошипной головке шатуна показана на фиг. 11, 12, 13, 14.

Установка оси вращения кривошипа под острым углом к оси цилиндра уменьшает угол наклона шатуна к оси цилиндра вблизи мертвых точек хода поршня (ВМТ и НМТ), что способствует уменьшению боковой составляющей силы реакции между поршнем и цилиндром и соответственно уменьшению силы трения.

Для двигателей с малым ходом поршня и соответствующей компоновкой возможно использование конструктивной схемы с параллельными осями вала и цилиндра. Для совершения хода поршня указанные оси не должны совпадать.

Работа системы газораспределения с кривошипно-камерной продувкой осуществляется следующим образом. Топливная смесь от карбюратора поступает в подпоршневую полость при движении поршня от НМТ к ВМТ. После прохождения ВМТ при движении поршня вниз, вырез 28 на юбке поршня своей кромкой перекрывает впускное окно 3, предотвращая обратный выброс заряда во впускной патрубок. В надпоршневой полости цилиндра при движении поршня вниз кромка днища поршня открывает выпускное окно цилиндра, происходит выпуск отработавших газов, продувочное окно при этом закрыто козырьком 10 поршня. При дальнейшем движении вниз, поршень, поворачиваясь, открывает краем козырька продувочное окно и начинает прикрывать выпускное окно противоположной боковой кромкой козырька, происходит продувка цилиндра. Поршень проходит НМТ и начинает подниматься. Козырек полностью закрывает выпускное окно, предотвращая выброс свежего заряда с выхлопом, продувочное окно при этом еще открыто, что обеспечивает дополнительный дозаброс свежего заряда в камеру сгорания. Тангенциальный наклон выпускного патрубка и продувочного канала на входе в цилиндр создает вихревое движение заряда, способствуя более полному сгоранию топливной смеси, позволяя осуществлять устойчивое сгорание обедненной топливной смеси.

Источники информации
1. Ленин И.М. Теория автомобильных двигателей, - М.: 1958, с. 87.

2. Полищук А.П. Моторный инструмент для лесозаготовок. - М.: 1970.

3. US, патент, 4553506, кл. 123-45, 1985.

4. US, патент, 2962008, кл. 123-45, 1960.

5. RU, патент, 2023894, 1992.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двухтактный двигатель, содержащий корпус, цилиндр с окнами системы газораспределения и поршнем, кинематически связанным через преобразователь его возвратно-поступательного движения во вращательное с шипом кривошипного вала, при этом цилиндр имеет по меньшей мере один продувочный канал, вход которого расположен в подпоршневой полости, а выход - в надпоршневой, а часть днища поршня имеет выступ (или козырек) для перекрытия окон системы газораспределения при вращении поршня, обеспечивая несимметричные фазы газораспределения, отличающийся тем, что преобразователь возвратно-поступательного движения поршня во вращательное выполнен в виде шатуна, кривошипная головка которого образована шарнирным сочленением, имеющим входную и выходную шарнирные пары, образованные соответственно соосными сочленениями втулка - тело шатуна, втулка - шип или шип (втулка) - ось, которые соединены между собой дополнительной шарнирной парой с вращательным звеном, расположенным под прямым углом к оси вращения входной шарнирной пары, причем последняя соединена с телом шатуна через упорный подшипник, или кривошипная головка шатуна выполнена в виде шарового шарнира, взаимодействующего с ответной поверхностью, расположенной на шипе кривошипа или на его вращающемся звене.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ось вращения кривошипа ориентирована под острым углом к продольной оси цилиндра или параллельна ей.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что юбка поршня имеет вырез.

v-образный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в частности в их системе охлаждения. V-образный ДВС жидкостного охлаждения содержит расположенные на его переднем торце водяные насосы, трубы малого контура системы охлаждения, вентилятор обдува радиатора. Обечайка вентилятора закреплена на трубах малого контура. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции двигателя. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2167314

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в частности в их системе охлаждения.

Известны двигатели с системой жидкостного охлаждения, содержащие расположенный на переднем торце водяной насос, радиатор, вентилятор обдува радиатора, подводящий и отводящий трубопровод (трубопровод малого контура), соединяющий выход воды из двигателя со входом в водяной насос. Радиатор имеет закрепленную на нем обечайку, которая увеличивает эффективность работы вентилятора. Как правило, радиатор устанавливается на раме машины (автомобиля, трактора) отдельно от двигателя. Двигатель закрепляется на раме машины на своих опорах (амортизаторах). При этом довольно трудно обеспечить соосность обечайки и вентилятора. Зазор между обечайкой и вентилятором выполняют заведомо завышенным, что позволяет избежать задевания лопастей вентилятора за обечайку. Однако повышенный радиальный зазор между обечайкой и вентилятором снижает эффективность радиатора.

Для избежания этого недостатка многие двигатели имеют закрепленную на двигателе при помощи специальных кронштейнов обечайку вентилятора. Между радиатором и обечайкой вентилятора установлен гибкий кожух. Установка на двигателе обечайки вентилятора позволяет выполнить минимальный радиальный зазор между обечайкой и лопастями вентилятора, однако наличие кронштейнов для крепления вентилятора усложняет конструкцию. Конструкция двигателя из-за насыщенности переднего торца двигателя навесными агрегатами часто на позволяет осуществить крепление на нем кронштейнов обечайки вентилятора.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции двигателя внутреннего сгорания.

Решение задачи осуществляется за счет того, что в V-образном ДВС жидкостного охлаждения, содержащем на переднем торце водяные насосы, а также трубы малого контура системы охлаждения, соединяющие выход воды из двигателя со входом в водяные насосы, а также вентилятор обдува радиатора с закрепленной на двигателе обечайкой, эта обечайка согласно изобретению закреплена на трубах малого контура. Трубы малого контура совмещают в себе две функции: обеспечивают циркуляцию воды по малому контуру и служат кронштейнами для закрепления обечайки вентилятора.

Новыми существенными признаками изобретения является то, что в качестве кронштейнов крепления обечайки вентилятора использованы трубы малого контура системы охлаждения.

Новые существенные признаки предлагаемой конструкции крепления обечайки вентилятора не присущи другим известным конструкциям.

Совокупность существенных признаков заявленного изобретения достаточна и необходима для достижения технического результата - поставленной задачи.

Изобретение поясняется чертежами, где не фиг.1 показан вид спереди двигателя внутреннего сгорания, на фиг.2 - вид сбоку.

V-образный ДВС 1 содержит размещенные на переднем торце в нижней его части два водяных насоса 2. На торце двигателя установлен вентилятор 3 обдува радиатора 4. В верхней части двигателя установлен отводящий трубопровод 5, соединенный с термостатной коробкой 6. Термостатная коробка 6 соединена трубопроводом 7 с радиатором 4, а также термостатная коробка 6 соединена двумя трубами малого контура 8 со входами в водяные насосы 2. Водяные насосы 2 соединены трубопроводами 9 с радиатором 4. Трубы малого контура 8 размещены на переднем торце двигателя 1. К ним на лапках 10 крепится обечайка 11 вентилятора 3. Радиатор 4 соединен с обечайкой 11 гибким кожухом 12. Выход из водяных насосов 2 соединен с рубашкой охлаждения (не показано) двигателя 1 трубками 13.

Система охлаждения двигателя 1 работает следующим образом. Из радиатора 4 по трубопроводам 9 охлаждающая жидкость засасывается водяными насосами 2 и подается по трубкам 13 в рубашку охлаждения двигателя 1. Пройдя через двигатель 1, охлаждающая жидкость поступает в отводящий трубопровод 5, а из него в термостатную коробку 6. Из термостатной коробки 6 в зависимости от теплового состояния двигателя охлаждающая жидкость поступает либо в радиатор 4 по трубопроводу 7 (горячий двигатель), либо на вход в водяные насосы 2 по трубам малого контура 8 (холодный двигатель). Обечайка вентилятора 11 закреплена на трубах малого контура 8.

Отсутствие кронштейнов крепления обечайки к двигателю (их роль выполняют трубки малого контура 8) упрощает конструкцию двигателя.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

V-образный двигатель внутреннего сгорания жидкостного охлаждения, содержащий расположенные на переднем торце двигателя в нижней его части водяные насосы, трубы малого контура системы охлаждения, соединяющие выход воды из двигателя со входом в водяные насосы, а также вентилятор обдува радиатора с закрепленной на двигателе обечайкой, отличающийся тем, что обечайка вентилятора закреплена на двигателе на трубах малого контура системы охлаждения двигателя.

способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель для его осуществления

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Способ работы двигателя внутреннего сгорания включает повторяющиеся циклы тактов сжатия-расширения газов в первой и второй емкостях и зарядку емкостей в каждом цикле свежим зарядом горючей смеси при газообмене. Давление газов, сжатых в такте сжатия, дополнительно повышают сжиганием в них топлива. Полость каждой емкости заполняют в верхней части газами, а в нижней части водой. Газы, расширяющиеся от сжигания топлива в полости с газами первой емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через первый канал. Одновременно воду из гидродвигателя через его второй канал направляют во вторую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами. Газы, расширяющиеся от сжигания топлива в полости с газами второй емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через его второй канал. Одновременно воду из гидродвигателя через его первый канал направляют в первую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами. Двигатель внутреннего сгорания содержит емкости с газом циклически переменного объема, каналы и клапаны механизма газораспределения, компрессор системы газообмена, кривошип с маховиком. Нижняя часть каждой емкости заполнена водой и сообщена водоводом с поворотным гидродвигателем так, что первая емкость сообщена с первым каналом поворотного гидродвигателя, а вторая емкость сообщена со вторым каналом этого же поворотного гидродвигателя. С валом гидродвигателя связан вал с коромыслом кривошипно-коромыслового механизма. Его кривошип кинематически соединен с механизмом газораспределения. Изобретение обеспечивает повышение давления при сжигании топлива и снижение утечек при сжатии-расширении при длительной работе. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Рисунки к патенту РФ 2466282

Изобретение относится к способу работы двигателя внутреннего сгорания и к двигателю для его осуществления, преимущественно к судовым, тепловозным, промышленным двигателям.

Известны способы работы двигателей внутреннего сгорания, их достоинства и недостатки, например способы по книге Ю.Б.Моргулиса «Двигатели внутреннего сгорания» [1], книге В.С.Охотина «Основы теплотехники» [2] и др.

Известны двигатели внутреннего сгорания и их технические характеристики (следовательно, их достоинства и недостатки), например двигатели судовые, тепловозные и промышленные по ГОСТ 10150-88.

Известен способ работы двигателя, например, по [2] с.206 216 - прототип способа.

Известен двухтактный с вертикальными цилиндрами и встречно движущимися поршнями двигатель Харьковского завода им. Малышева, например двигатель 101Д100Б и др. типа двигателя Д100 [1] с.20, а также четырехтактный двигатель фирмы «Майбах» (ФРГ) [1] с.177 с числом цилиндров до 16 - прототип двигателя.

Недостатки способа и двигателя в том, что не достигнута возможность сжигания угля в таком двигателе вместо дорогих моторных топлив, так как, на наш взгляд, проблематично увеличить степень сжатия до необходимого уровня из-за утечек газа через уплотнительные кольца; а также во взаимной зависимости размеров диаметра поршня и его хода; в сложности двигателя из-за большого числа цилиндров и соответственного числа комплектов деталей поршневой и кривошипно-шатунной групп, например двигатель Д100 содержит 20 поршней; двигатель «Майбах» - 96 клапанов и др.

Задача и технический результат - изыскание способа сжигания размолотого в порошок угля в двигателе внутреннего сгорания и изыскание компактного двигателя внутреннего сгорания, имеющего две-четыре емкости сжатия-расширения газов без их утечек при сжатии-расширении с повышенным давлением и при длительной работе на размолотом в порошок угле, а по необходимости и на обычном моторном топливе.

Сущность изобретения - способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий повторяющиеся циклы последовательно чередующихся тактов сжатия-расширения газов в первой и второй емкостях и зарядку емкостей в каждом цикле свежим зарядом горючей смеси при газообмене, причем давление газов, сжатых в такте сжатия, дополнительно повышают сжиганием в них топлива, отличающийся тем, что полость каждой емкости заполняют в верхней части газами, а в нижней части водой, причем газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами первой емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через его первый входной-выходной канал, одновременно воду из гидродвигателя через его второй входной-выходной канал направляют во вторую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами, и наоборот газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами второй емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через его второй входной-выходной канал, одновременно воду из гидродвигателя через его первый входной-выходной канал направляют в первую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами.

Сущность изобретения - двигатель внутреннего сгорания, содержащий емкости и в них с газом полости циклически переменного объема, каналы и клапаны механизма газораспределения, компрессор системы газообмена, кривошип с маховиком, отличающийся тем, что нижняя часть каждой емкости заполнена водой и сообщена водоводом с поворотным гидродвигателем так, что первая емкость сообщена с первым входным-выходным каналом поворотного гидродвигателя, а вторая емкость сообщена со вторым входным-выходным каналом этого же поворотного гидродвигателя, причем с валом гидродвигателя связан вал с коромыслом кривошипно-коромыслового механизма, чей кривошип с маховиком кинематически соединен с механизмом газораспределения.

Достигают сжигания размолотого в порошок угля в двигателе внутреннего сгорания, имеющего полости сжатия-расширения газов без их утечек при сжатии-расширении с повышенным давлением и при длительной работе на размолотом в порошок угле, а по необходимости и на обычном моторном топливе.

Устроен двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), например, так:

На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема способа работы ДВС по изобретению.

На фиг.2 схематично изображен ДВС с местами сечений А-А и Б-Б.

На фиг.3 по А-А изображен поперечный разрез поворотного однопластинчатого компрессора, емкостей для газа, воды, с видом на впускные и выпускные клапаны. Стенка с гнездами клапанов условно прозрачная. Видны показанные схематично радиальные стенки впускных и выпускных каналов входа и выхода газов через клапаны двухтактного ДВС. Стрелками показано направление движения газов.

На фиг.4 по Б-Б изображен поперечный разрез емкостей для газа, воды с видом на поворотный однопластинчатый гидродвигатель в двухтактном ДВС.

На фиг.5 по Б-Б изображена принципиальная схема газораспределения двухтактного ДВС второго варианта с впускными, выпускными клапанами и зарядными клапанами для подачи в емкости смеси воздуха с порошковым углем на изображении разреза. Стенка с гнездами клапанов условно прозрачная. Видны показанные схематично радиальные стенки впускных и выпускных каналов входа продувочного воздуха, выхода продуктов сгорания и каналы входа смеси воздуха с порошковым углем через зарядные клапаны.

На фиг.6 по А-А изображен поперечный разрез емкостей для газа, воды с видом на впускные и выпускные клапаны, причем стенка с гнездами для клапанов условно прозрачная; видны показанные схематично каналы для входа и выхода газов (входа свежего заряда горючей смеси и выхода продуктов ее сгорания) через клапаны четырехтактного ДВС. Стрелками показано направление движения газов (входа свежего заряда горючей смеси и выхода продуктов ее сгорания) в четырехтактном ДВС.

На фиг.7 схематично изображен разрез по Б-Б четырехтактного ДВС. По Б-Б изображен поперечный разрез емкостей для газа, воды с видом на поворотный двухпластинчатый гидродвигатель в четырехтактном ДВС.

Условные обозначения на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7:

1 - первая емкость с вертикальными боковыми стенками двухтактного ДВС, имеющая горизонтальное сечение в виде 120-градусного кольцевого сектора (далее емкость),

2 - вторая емкость с вертикальными боковыми стенками двухтактного ДВС, имеющая горизонтальное сечение в виде 120-градусного кольцевого сектора, причем одна ее радиальная стенка общая со стенкой емкости 1 (далее емкость),

3 - крышка емкостей 1 и 2, оснащенная форсунками над емкостями 1, 2 для воспламенения воздушно-угольной смеси впрыскиванием минимально необходимого жидкого топлива (далее крышка),

4 - впускной канал в крышке 3 для подачи свежего заряда воздуха, горючей смеси в емкость 1, 2 (далее канал),

5 - выпускной канал в крышке 3 для выхода отработанных газов - продуктов сгорания из емкостей 1, 2 (далее канал),

6 - впускной клапан в канале 4 (далее клапан),

7 - выпускной клапан в канале 5 (далее клапан),

8 - поплавковый поршень с термоизоляционным слоем в верхней части (далее поршень),

9 - привод клапанов 6 и 7 - кулачковый распредвал (далее распредвал),

10 - поворотный однопластинчатый гидродвигатель, выполненный с возможностью поворота пластины на угол, близкий к 120 градусам (далее гидродвигатель),

11 - пластина гидродвигателя 10 (далее пластина),

12 - вал гидродвигателя 10 (далее вал),

13 - водовод, сообщающий емкость 1 с входным-выходным каналом гидродвигателя 10 (далее водовод),

14 - водовод, сообщающий емкость 2 с входным-выходным каналом гидродвигателя 10 (далее водовод),

15 - в виде 120-градусного витка шнека нижняя поверхность водовода 13, направленная справа налево с понижением вплоть до пересечения с нижней торцевой стенкой гидродвигателя 10 (далее виток),

16 - в виде 120-градусного витка шнека нижняя поверхность водовода 14, направленная слева направо с понижением вплоть до пересечения с нижней торцевой стенкой гидродвигателя 10 (далее виток),

17 - радиатор охлаждения воды емкости 1, сообщенный с водоводом 13 параллельно (далее радиатор),

18 - радиатор охлаждения воды емкости 2, сообщенный с водоводом 14 параллельно (далее радиатор),

19 - пластина поворотного однопластинчатого компрессора, установленная с возможностью поворота на угол, близкий к 120 градусам (далее компрессор),

20 - компрессора 19 вал, состыкованный с валом 12 гидродвигателя 10 (далее вал),

21 - обратный клапан на впускном канале компрессора 19 (далее клапан),

22 - кривошипно-коромысловый механизм, установленный в закрытом корпусе с маслом (далее механизм),

23 - вал с коромыслом механизма 22 (далее коромысло),

24 - шатун механизма 22 (далее шатун),

25 - механизма 22 кривошип, выполненный в виде эксцентрика на валу (далее вал),

26 - на валу 25 маховик с зубчатым венцом для кинематической связи с электростартером (далее маховик),

27 - дальномерный датчик позиции поршня 8, например приемопередатчик светодальномера (далее датчик),

28 - светоотражательная призма, установленная на нижней стороне поршня 8, (далее призма),

30 - линия связи датчика 27 с компьютером 29 (далее кабель),

31 - цистерна с водой (далее цистерна),

32 - сообщенный трубопроводами с цистерной 31 и с входным-выходным каналом гидродвигателя 10 насос подпитки водой емкости 1 (далее насос),

33 - сообщенный трубопроводами с цистерной 31 и входным-выходным каналом гидродвигателя 10 насос подпитки водой емкости 2 (далее насос),

34 - насоса 32, насоса 33 частотно регулируемый привод, содержащий электродвигатель и преобразователь частоты электротока, причем вход управления скоростью электродвигателя сообщен с компьютером 29 (далее ЧРП),

35 - линия связи ЧРП 34 с компьютером 29 (далее кабель),

36 - закрепленный на стенке емкости 1, 2 ультразвуковой излучатель (далее излучатель),

37 - канал в крышке 3 для подачи в емкость 1 воздушно-угольной смеси (далее канал),

38 - канал в крышке 3 для подачи в емкость 2 воздушно-угольной смеси (далее канал),

39 - управляемый распредвалом 9 клапан в канале 37 (далее клапан),

40 - управляемый распредвалом 9 клапан в канале 38 (далее клапан),

41 - выполненный в виде тора и сообщенный с каналами 37, 38 ресивер с воздушно-угольной смесью (далее ресивер),

42 - трубопровод, соединяющий ресивер 41 с каналом 37, 38 (далее трубопровод),

43 - центробежный компрессор с устройством подачи угольного порошка на его входной канал (далее компрессор),

44 - газовая турбина, входной канал которой сообщен с каналами 5, а вал соединен с компрессором 43 (далее турбина),

45 - первая емкость с вертикальными боковыми стенками четырехтактного ДВС, имеющая горизонтальное сечение в виде 60-градусного кольцевого сектора (далее емкость),

46 - вторая емкость с вертикальными боковыми стенками четырехтактного ДВС, имеющая горизонтальное сечение в виде 60-градусного кольцевого сектора, причем одна ее радиальная стенка общая с емкостью 44 (далее емкость),

47 - пластина двухпластинчатого поворотного гидродвигателя, выполненного с возможностью поворота пластин на угол, близкий к 60 градусам (далее гидродвигатель),

48 - гидродвигателя 47 вал с двумя пластинами (далее вал),

49 - в виде 60-градусного витка шнека нижняя поверхность водовода, сообщающего емкость 45 с входным-выходным каналом гидродвигателя 47 и выполненная с понижением вплоть до пересечения с нижней торцевой стенкой гидродвигателя 47 (далее виток),

50 - в виде 60-градусного витка шнека нижняя поверхность водовода, сообщающего емкость 46 с входным-выходным каналом гидродвигателя 47 и выполненная с понижением вплоть до пересечения с нижней торцевой стенкой гидродвигателя 47 (далее виток).

В первом варианте двухтактного ДВС емкости 1,2 заполнены в нижней части водой, в верхней части воздухом и накрыты крышкой 3 с каналами 4, 5, перекрытыми управляемыми клапанами 6, 7. Поршни 8 находятся на уровне воды. Над стержнями клапанов установлен распредвал 9. Входные-выходные каналы гидродвигателя 10, разделенные пластиной 11 и валом 12, посредством водоводов 13, 14, выполненными с направляющими витками 15, 16, сообщены с емкостями 1, 2 соответственно. С этими же емкостями входные-выходные каналы гидродвигателя сообщены также через радиаторы 17, 18. Компрессора 19 вал 20 состыкован с валом 12 гидродвигателя 10, причем входные каналы насоса сообщены с атмосферой через клапаны 21, а с полостями 1, 2 через каналы 4 и клапаны 6. С валом 12 через вал 20 связано механизма 22 коромысло 23, которое посредством шатуна 24 соединено кинематически с валом 25 и маховиком 26. В каждой емкости 1, 2 установлен датчик 27, а на каждом поршне установлена призма 28, причем датчик связан с компьютером 29 кабелем 30. С цистерной 31 сообщены входные каналы насосов 32, 33, причем их выходные каналы сообщены соответственно с емкостями 1, 2, а валы соединены с электромоторами ЧРП 34, каждый из которых связан кабелем 35 с компьютером 29.

Двухтактный ДВС второго варианта отличается от первого варианта тем, что в крышке 3 над емкостью 1 содержит дополнительно канал 37 с клапаном 39, над емкостью 2 содержит дополнительно канал 38 с клапаном 40, а также содержит ресивер 41, два трубопровода 42, компрессор 43, турбину 44.

Четырехтактный ДВС содержит две первые емкости 45 и две вторые емкости 46. Каждая емкость сообщена через каналы 4, клапаны 6 (фиг.4) с центробежным компрессором, оснащенным устройством регулируемой подачи угольного порошка на его входной канал, а через каналы 5, клапаны 7 каждая емкость 45, 46 сообщена с сопловым аппаратом газовой турбины. Вал 48 соединен с коромыслом 23. В остальном каждая емкость 45, 46 оснащена так же, как в варианте двухтактного ДВС, кроме клапанов 39, 40.

Работает двухтактный ДВС первого варианта следующим образом. Электростартером раскручивают маховик 26 с механизмом 22 и приводят в действие компрессор 19, на входной канал которого подают топливо-угольный порошок и сжимают воздушно-угольную смесь до нескольких МПа. Одновременно валом 23 через зубчатую передачу вращают распредвал 9, кулачки на котором расположены так, что клапан 6 открывают не раньше закрытия клапана 7. Следовательно, свежий заряд воздушно-угольной смеси с давлением в

0,5 1,5 МПа подают в емкость 1, 2 после того, как давление в ней станет близким к атмосферному, то есть

0,1 МПа. Одновременно механизмом 22, валами 20 и 12 приводят в действие гидродвигатель 10, которым перекачивают воду между полостями 1, 2. Этим циклически поочередно сжимают воздушно-угольную смесь до нескольких десятков МПа и впрыскивают небольшое количество солярки для воспламенения воздушно-угольной смеси. Угольный порошок - топливо сгорает. Этим дополнительно повышают давление газов. Газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами емкости 1, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель 10 по водоводу 13 через первый входной-выходной канал гидродвигателя 10. Одновременно воду из гидродвигателя 10 через его второй входной-выходной канал по водоводу 14 направляют в емкость 2, уменьшая в ней объем полости с газами и порошковым углем, то есть объем воздушно-угольной смеси. И наоборот, газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами емкости 2, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель 10 по водоводу 14 через второй входной-выходной канал гидродвигателя 10. Одновременно воду из гидродвигателя 10 через его первый входной-выходной канал по водоводу 13 направляют в емкость 1, уменьшая в ней объем полости с газами (воздухом) и порошковым углем, то есть объем воздушно-угольной смеси. Этим сжимают воздушно-угольную смесь до нескольких десятков МПа и впрыскивают через форсунку небольшое количество солярки для воспламенения воздушно-угольной смеси. Далее циклы повторяют, как это описано выше. Мощность снимают с вала 23. При этом воду постепенно расходуют на смачивание стенок емкостей 1, 2 с последующим испарением и удаляют с выхлопными газами. Для поддержания принятого объема воды в полости 1, 2 дальномером 27 измеряют минимальное расстояние до поршня 8 в каждом такте. По кабелю 30 информацию передают в компьютер 29, в соответствии с введенной в компьютер программой вырабатывают напряжение управления скоростью вращения электродвигателя соответствующего ЧРП 34, которое подают на вход ЧРП по кабелю 35, и соответственно увеличивают-уменьшают подачу насоса 32, 33. Если расстояние от дальномера 27 до поршня 8 меньше принятого, то скорость вращения вала электромотора ЧРП 34, следовательно, подачу соответствующим насосом 32, 33, увеличивают, и наоборот. Работой излучателя 51 в воде емкости 1, 2 возбуждают кавитацию, которой очищают стенки емкостей от налипающих твердых частиц продуктов сгорания угольного порошка, а воду меняют при очередном техническом обслуживании ДВС.

Работа двухтактного ДВС второго варианта отличается тем, что продувку емкостей 1, 2 выполняют так, что клапан 6 открывают до закрытия клапана 7. При этом компрессором 19 подают для продувки емкостей 1, 2 только воздух, а угольный порошок подают на входной канал компрессора 43 и через ресивер 41, трубопроводы 42, каналы 37, 38, клапаны 39, 40 под давлением в несколько МПа воздушно-угольную смесь подают в емкости 1, 2 после закрытия клапанов 6 и 7. Выхлопные газа направляют в турбину 44. В остальном этот ДВС работает как ДВС в первом варианте.

Работа четырехтактного ДВС, учитывая выше изложенное и фиг.4, специального пояснения не требует.

Возможно также использовать ДВС, соответствующий формуле изобретения, в качестве генератора газа высокого давления, а мощность снимать с газовой турбины. В таком случае механизм 22 рассчитывают только на привод вспомогательных устройств ДВС.

Итак, достигают сжигания размолотого в порошок угля в двигателе внутреннего сгорания, имеющего полости сжатия-расширения газов, без утечек газов при сжатии-расширении с повышенным давлением и при длительной работе на размолотом в порошок угле, а по необходимости и на обычном моторном топливе.

1. Ю.Б.Моргулис. Двигатели внутреннего сгорания (Теория, конструкция и расчет). Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. М.: 1959, 341 с.

2. Основы теплотехники / В.С.Охотин и др. - М.: Изд. «Высшая школа», 1984. - 216 с.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий повторяющиеся циклы последовательно чередующихся тактов сжатия-расширения газов в первой и второй емкостях и зарядку емкостей в каждом цикле свежим зарядом горючей смеси при газообмене, причем давление газов, сжатых в такте сжатия, дополнительно повышают сжиганием в них топлива, отличающийся тем, что полость каждой емкости заполняют в верхней части газами, а в нижней части водой, причем газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами первой емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через его первый входной-выходной канал, одновременно воду из гидродвигателя через его второй входной-выходной канал направляют во вторую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами, и наоборот газами, расширяющимися от сжигания топлива в полости с газами второй емкости, вытесняют воду из этой емкости в гидродвигатель через его второй входной-выходной канал, одновременно воду из гидродвигателя через его первый входной-выходной канал направляют в первую емкость, уменьшая в ней объем полости с газами.

2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий емкости и в них с газом полости циклически переменного объема, каналы и клапаны механизма газораспределения, компрессор системы газообмена, кривошип с маховиком, отличающийся тем, что нижняя часть каждой емкости заполнена водой и сообщена водоводом с поворотным гидродвигателем так, что первая емкость сообщена с первым входным-выходным каналом поворотного гидродвигателя, а вторая емкость сообщена со вторым входным-выходным каналом этого же поворотного гидродвигателя, причем с валом гидродвигателя связан вал с коромыслом кривошипно-коромыслового механизма, чей кривошип с маховиком кинематически соединен с механизмом газораспределения.