БЕСШАТУННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВРАЩАЮЩИМСЯ ЦИЛИНДРОМ
CONRODLESS INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING CYLINDER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть использовано в качестве силового агрегата в транспортных машинах, а также других передвижных стационарных устройствах, например в перфораторах, вибротрамбовках.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, принятым за прототип, является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с врающимися поршнями (патент РФ на изобретение №2099559, опубл. 20.12.1997), содержащий цилиндр на внутренней поверхности которого выполнен криволинейный бесконечный паз с установленными в полусферические гнезда поршней шарами. Поршни при схождении и в совокупности с цилиндром образуют камеру сгорания. В днище каждого поршня имеются отверстия, через которые проходит выходной вал, снабженный шлицами и связанный с поршнями через шлицевые втулки, закрепленные на поршнях. В корпусе цилиндра выполнены форсунки, продувочный и выпускной ресиверы. Выходной шлицевой вал установлен в подшипниках, и на нем установлены шестерни отбора мощности. Отверстия уплотнены кольцами.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндр, установленный в нем поршень, криволинейным бесконечным паз под сферические тела и камеру сгорания.
Недостатками данного двигателя являются большие габариты и сложность его конструкции, вызванные большим количеством необходимых для данной конструкции деталей, что снижает надежность двигателя. При этом отсутствует возможность использовать свечу накаливания.
Задача изобретения - упрощение конструкции двигателя и уменьшение его габаритов при сохранении его надежности и бесперебойной работы.
Это достигается тем, что бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимся цилиндром включает цилиндр, установленный в нем поршень с выполненным криволинейным бесконечным пазом под сферические тела и камеру сгорания. В предложенном решении сферические тела установлены в стенках цилиндра, выполненном с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений, на внутренней поверхности которого расположен проходной вырез, сообщающийся с камерой сгорания, а поршень включает окна впуска, выпуска и зажигания с возможностью сообщения их с проходным вырезом.
Для упрощения системы зажигания в окне зажигания можно использовать свечу зажигания.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображен общий вид двигателя; фиг. 2 - вид сверху с фиг. 1; фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 2; фиг. 7 - схема работы двигателя.
Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания включает цилиндр 1 с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений относительно поршня 2, установленного в нем. Внутреннее пространство цилиндра 1, ограниченное торцевой поверхностью поршня 2, образует камеру сгорания 3. На внутренней поверхности цилиндра расположен проходной вырез 4, сообщающийся с камерой сгорания 3. С противоположной стороны в стенках цилиндра установлены сферические тела 5, например шары, которые входят в сочленение с криволинейным бесконечным пазом 6, например, синусоидальной формы, выполненном на внешней поверхности поршня 2. В совокупности цилиндр 1, поршень 2, паз 6 и тела 5 образуют передаточный механизм.
Поршень включает окно впуска 7 горючей смеси и окно выпуска 8 отработанных газов, с возможностью сообщения с проходным вырезом, а также окно зажигания 9, имеющее возможность сообщение с проходным вырезом, расположенное на равноудаленном расстоянии от окон впуска и выпуска.
Окно впуска 7 горючей смеси представляет из себя полость в поршне 2, нижняя часть которой служит для присоединения к источнику горючей смеси, а верхняя часть, которой выполнена в виде прямоугольного окна в стенке поршня так, что обеспечивает прохождение горючей смеси через проходной вырез 4 цилиндра 1 в камеру сгорания 3 в течение всего такта впуска.
Окно выпуска 8 отработанных газов представляет из себя полость в поршне 2, нижняя часть которой подсоединена к выхлопной трубе (на фиг. не показана), а верхняя часть которой выполнена в виде прямоугольного окна в стенке поршня 2 так, что обеспечивает прохождение отработанных газов из камеры сгорания 3 через проходной вырез 4 цилиндра 1 в выхлопную трубу в течении всего такта выпуска. Окна впуска 7 и выпуска 8 и проходной вырез образуют механизм газораспределения.
Окно зажигания 9 представляет собой полость в поршне 2, выполненную под углом от его оси, для удобства установки свечи зажигания 10, которая обеспечивает воспламенение горючей смеси в момент прохождения проходного выреза 4 через окно зажигания в начале такта рабочего хода.
В окне зажигания 9 в месте сообщения с проходным вырезом установлена свеча зажигания 10, например, свеча зажигания. Окно зажигания 9, проходного выреза 4 и свечи зажигания 10 образуют систему зажигания.
Двигатель работает следующим образом: на фиг. 7 изображен четырехтактный цикл работы предлагаемого двигателя. При работе двигателя цилиндр 1 совершает возвратно-поступательное и вращательное движения вокруг поршня 2, двигаясь своими сферическими телами 5 в криволинейном бесконечном пазу 6 поршня. При этом камера сгорания 3 меняет свой объем в зависимости от такта хода.
Исходное положение Сферические тела 5 находятся в нижней части паза 6. Вырез 4 находится в начале окна впуска 7. Камера сгорания 3 имеет минимальный объем. Цилиндр 1 имеет момент количества движения за счет предыдущего рабочего хода.
Такт 1. Впуск
Сферические тела 5 движутся по пазу вверх и вращают цилиндр 1 вокруг его продольной оси по часовой стрелке. При этом объем камеры сгорания 3 увеличивается и горючую смесь засасывается через вырез 4 цилиндра 1 и окно впуска 7, которое остается открытым до тех пор, пока сферические тела 5 не достигнут верхней точки паза 6 и вырез 4 не выйдет из зоны окна впуска 7.
Такт 2. Сжатие
Сферические тела 5 вместе с цилиндром 1 движутся по пазу 6 вниз. Происходит сжатие смеси до тех пор, пока вырез 4 не установится напротив окна зажигания 9.
Такт 3. Рабочий ход
Сжатая горючая смесь в камере сгорания 3 соприкасается со свечой зажигания 10, установленной в окне зажигания 9. Происходит воспламенение горючей смеси. Под давлением сгоревшей смеси цилиндр 1 вместе со сферическими телами 5 движутся вверх и вращаются по часовой стрелке до тех пор, пока вырез 4 не дойдет до окна выпуска 8.
Такт 4. Выпуск
Сферические тела 5 вместе с цилиндром 1 движутся по пазу 6 вниз и поворачиваются вокруг продольной оси цилиндра 1 по часовой стрелке, при этом из камеры сгорания 3 выдавливаются выхлопные газы через вырез 4 цилиндра 1 и окно выпуска 8.
На этом цикл работы двигателя завершен и он готов к следующему циклу.
Во время работы двигателя, благодаря предложенной конструкции, проходной вырез 4 вместе с цилиндром 1 совершают возвратно-поступательное и вращательное движения вокруг поршня 2. При этом проходной вырез 4 через окно впуска 7 пропускает горючую смесь в камеру сгорания 3 (осуществляется такт впуска). Затем проходной вырез 4 выходит из зоны окна впуска 7 и наступает такт сжатия до окна зажигания 9, где горючая смесь поджигается и через проходной вырез 4 воспламеняется горючая смесь в камере сгорания 3 (такт рабочего хода). При дальнейшем движении цилиндра 1 его проходной вырез 4 входит в сообщение с окном выпуска 8 и начинается такт выпуска до тех пор, пока проходной вырез 4 не совпадет с началом окна впуска 7. Далее цикл повторяется.
За счет обеспечения возвратно-поступательного и вращательного движений цилиндра происходит регулирование газораспределения и зажигания. Предложенное изобретение, отличающееся малыми габаритами и простой, обеспечивает надежную и бесперебойную работу в четырехтактном цикле. Помимо этого работа двигателя в четырехтактном цикле обеспечивает его экологичность.