ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на транспорте и в качестве привода насосов и других механизмов.
Известен двигатель внутреннего сгорания, состоящий из цилиндра с двумя камерами сгорания, картера, поршня, системы газораспределения, штока, соединенного с кривошипом, связанного с шатуном коленчатого вала (см. Баскаков А.П. и др. «Общая теплотехника», Госэнергоиздат, Москва-Ленинград, 1963 г., стр.302).
Недостатком этого устройства является низкая износостойкость, вследствие того, что происходит значительный перегрев штока, так как он расположен в зоне камеры сгорания.
Наиболее близким аналогом является двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с установленным на нем цилиндром, снабженным выпускными отверстиями, расположенными на его торцах, и закрытыми выпускными клапанами, систему газораспределения, поршень, связанный штоком с ползуном, соединенным двумя шатунами с цапфами кривошипа, два коленчатых вала с установленными на них противовесами. Причем шток соединен с кулисой, в направляющих которой размещены ползуны, установленные на кривошипных шейках валов, с возможностью перемещения в плоскости вращения коленчатых валов (см. авт. св. СССР №1281700, МПК F02B 75/32).
Недостатком этого устройства является низкая износостойкость, так как боковые стенки цилиндра испытывают нагрузку от воздействия поршня, что приводит к их быстрому износу.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении износостойкости.
Техническая задача решается тем, что известный двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с установленным на нем цилиндром, снабженным выпускными отверстиями, расположенными на его торцах, и закрытыми выпускными клапанами, систему газораспределения, поршень, связанный штоком с ползуном, соединенным двумя шатунами с цапфами кривошипа, два коленчатых вала с установленными на них противовесами, согласно изменению снабжен валом, установленным в картере перпендикулярно оси, на которой расположены два коленчатых вала, шток выполнен полым с выпускными отверстиями, поршень выполнен со сквозным кольцевым каналом, закрытом с обоих сторон клапанами, выполненными в форме плоского кольца, и дополнительными радиальными каналами, причем выпускные отверстия штока совмещены с радиальными каналами поршня.
Причем выпускные отверстия камеры сгорания выполнены, например, в виде щели между стенкой цилиндра и его крышкой.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена схема двигателя внутреннего сгорания;
на фиг.2 - разрез А-А на фигуре 1;
на фиг.3 - схема двигателя внутреннего сгорания при процессах всасывания и сжатия;
на фиг.4 - схема двигателя внутреннего сгорания при процессах сжатия и рабочего хода;
на фиг.5 - схема двигателя внутреннего сгорания при процессах рабочего хода и выхлопа;
на фиг.6 - схема двигателя внутреннего сгорания при процессах выхлопа и всасывания.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из картера 1 (фиг.1), в котором выполнены отверстия 2, коаксиально которым внутри картера 1 размещены два коленчатых вала 3 и расположенный перпендикулярно их оси вал 4. На валу 4 жестко закреплена малая шестерня 5. На коленчатых валах 3
жестко закреплены противовесы 6 и конические шестерни 7 с цапфами кривошипа 8. Причем конические шестерни 7 связаны с малой шестерней 5. Шатуны 9 соединены подвижно с цапфами кривошипа 8 и жестко с ползуном 10, который размещен с возможностью возвратно-поступательного движения в направляющих 11.
Шток 12, на котором жестко закреплен поршень 13, размещен коаксиально цилиндру 14 и жестко соединен с ползуном 10. Поршень 13 выполнен со сквозным кольцевым каналом 15 (фиг.2), закрытом с обоих сторон клапанами 16, выполненными в форме плоского кольца, и дополнительными радиальными каналами 17. Шток 12 выполнен полым с двумя рядами выпускных отверстий 18 по его образующей, один из которых расположен в области картера 1 (фиг.1), а другой совмещен с радиальными каналами 17 (фиг.2) поршня 13.
Цилиндр 14 с торцов закрыт крышками 19, имеющими отверстия 20 для возвратно-поступательного движения штока 12, в которых установлены самоподжимающихся подшипники 21. Цилиндр 14 соединен с картером 1 и с камерой 22, в которой помещен воздушный фильтр 23.
Каждая из двух камер сгорания 24, расположенных внутри цилиндра 14, снабжена форсункой 25. Выпускные отверстия 26 каждой камеры сгорания 24, выполненные, например, в виде щели между стенкой цилиндра 14 и одной из его крышек 19, закрыты выпускными клапанами 27, выполненными в форме цилиндрического кольца.
Устройство работает следующим образом.
При запуске двигателя внутреннего сгорания пусковым устройством (на рис. не показано) или вручную малая шестерня 5 (фиг.1), закрепленная на валу 4 передает крутящий момент коническим шестерням 7, жестко закрепленным на коленчатых валах 3, с цапфами кривошипа 8. Цапфы кривошипа 8 с шарнирно закрепленными на них шатунами 9 сообщают возвратно-поступательное движение ползуну 10, размещенному в
направляющих 11. Ползун 10 приводит в движение шток 12 и жестко закрепленный на нем поршень 13.
Поршень 13 (фиг.3) движется от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки. При этом объем между поршнем 13 и крышкой 19, размещенной сверху цилиндра 14, растет. Клапан 16, расположенный с верхней стороны поршня 13, открывается и воздух из полости штока 12 по радиальным каналам 17, выполненным в теле поршня 13, поступает в цилиндр 14 по сквозному кольцевому каналу 15. Происходит процесс всасывания. Одновременно с процессом всасывания при прохождении воздуха по сквозному кольцевому каналу 15 и дополнительным радиальным каналам 17, выполненным в теле поршня 13, происходит его охлаждение, что приводит к высокой износостойкости заявляемой конструкции.
Воздух между поршнем 13 и крышкой 19, расположенной с нижней стороны цилиндра 14, уменьшается до объема камеры сгорания 24. При этом клапан 16, расположенный с нижней стороны поршня 13, закрыт. Происходит процесс сжатия.
В процессах всасывания и сжатия выпускные клапаны 27 находятся в закрытом положении.
По окончании процесса сжатия, в момент достижения поршнем 13 нижней мертвой точки происходит подача топлива в камеру сгорания 24 через форсунку 25, размещенную в крышке 19, расположенной с нижней стороны цилиндра 14. В камере сгорания 24 топливо сгорает. Поршень 13 (фиг.4) движется от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки. Происходит процесс рабочего хода. При этом воздух, поступивший в процессе всасывания и находящийся между поршнем 13 и крышкой 19, расположенной сверху цилиндра 14, сжимается до объема камеры сгорания 24. Одновременно клапан 16, расположенный сверху поршня 13 закрывается. Происходит процесс сжатия.
В процессах рабочего хода и сжатия клапаны 16 закрыты, следовательно, воздух, поступающий из атмосферы движется в полости штока
12, охлаждая его стенки, что обуславливает высокую износостойкость двигателя внутреннего сгорания.
По окончании процесса сжатия в момент достижения поршнем 13 верхней мертвой точки происходит подача топлива в камеру сгорания 24 через форсунку 25, размещенную в крышке 19, расположенной сверху цилиндра 14. В камере сгорания 24 топливо сгорает. Поршень 13 (фиг.5) движется от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки. Происходит процесс рабочего хода. При этом выпускные клапаны 27, расположенные в нижней части цилиндра 14, открываются, и продукты сгорания, находящиеся между поршнем 13 и крышкой 19, расположенной с нижней стороны цилиндра 14, покидают его. Происходит процесс выхлопа.
В процессах рабочего хода и выхлопа клапаны 16 закрыты, и воздух, поступающий из атмосферы, двигаясь в полости штока 12, охлаждает его стенки, что приводит к высокой износостойкости двигателя внутреннего сгорания.
В момент достижения поршнем 13 нижней мертвой точки выпускные клапаны 27, расположенные в нижней части цилиндра 14, закрываются. Далее поршень 13 (фиг.6) движется от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки. При этом клапан 16, расположенный с нижней стороны поршня 13, открывается, и воздух из полости штока 12 поступает в цилиндр 14. Происходит процесс всасывания. Одновременно выпускные клапаны 27, расположенные в верхней части цилиндра 14, открываются, и продукты сгорания, находящиеся между поршнем 13 и крышкой 19, расположенной сверху цилиндра 14, покидают его. Происходит процесс выхлопа.
При прохождении воздуха по сквозному кольцевому каналу 15 и дополнительным радиальным каналам 17, выполненным в теле поршня 13, происходит его охлаждение, что обуславливает высокую износостойкость двигателя внутреннего сгорания.
При достижении поршнем 13 верхней мертвой точки цикл завершается.
Таким образом, разработанный двигатель внутреннего сгорания обладает высокой износостойкостью, а, следовательно, продолжительным сроком службы и может быть использован в транспортных средствах в качестве привода.