ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, предназначено для использования в качестве привода автомобилей и других транспортных средств.
Уровень техники
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, прототипом и аналогом является двигатель внутреннего сгорания по патенту RU 2079679 C1, F02B 53/00, 1997, 6 стр.
Он включает камеру компрессора с ротором, имеющим лопатку в пазу, камеру сгорания с впускным и выпускным клапанами, камеру расширения с ротором, имеющим лопатку в пазу. При этом роторы расположены на едином валу с маховиком на конце, а лопатки расположены в противоположных направлениях. Камера компрессора имеет впускной патрубок, а камера расширения - выпускной патрубок.
Двигатель является оборотоприемистым. Основным недостатком являются потери в камере сгорания, в которой сгорание происходит при закрытых ее клапанах, и время горения большое. Осуществление нетоксичной и малотоксичной работы малоосуществимо.
Сущность изобретения
Сущностью изобретения является то, что изменены конструкции компрессора и камеры расширения. Основной задачей, на которую направлено данное техническое решение, является повышение экономичности и экологичности работы.
Устройство компрессора выполнено с использованием эксцентрично расположенного ротора и уплотнительной лопатки. Аналогично решена конструкция камеры расширения. Камера сгорания имеет впускной и выпускной клапаны. Выпускной клапан выполнен дроссельным.
При этом роторы компрессора и камеры расширения расположены идентично эксцентриситетно. Они расположены на едином валу. Камера сгорания расположена снизу. Открытие и закрытие клапанов осуществляется через кулачки, расположенные на валу, приводимом от вала двигателя через механическую передачу. Впускной клапан осуществляет впуск сжатого воздуха из компрессора в камеру сгорания. А выпускной клапан предназначен для подачи газов из камеры сгорания в камеру расширения. В целях изменения частоты вращения вала двигателя ход выпускного клапана можно менять. Это осуществляется с помощью кулачка, выполненного переменной высоты по его длине, рассматриваемого по оси перемещения. Прорыв газов через неплотности между телом клапанов и камерой сгорания предотвращается с помощью колец. Лопатки компрессора и камеры расширения расположены в направляющих. Они выполнены смазывающимися. Смазка узлов ротор-лопатка осуществляется подачей масла через сверления в лопатке. Расход масла регулируется через величину выполнения диаметра этих отверстий. Результатом, достигаемым изобретением, является осуществление стехиометрического сгорания. Это позволяет добиться максимальной чистоты выхлопа, и наибольшей топливной экономичности на всех частотах вращения вала.
Запуск двигателя осуществляется при коэффициенте избытка воздуха, равном 0,85, а работа осуществляется при коэффициенте избытка, равном 1,12-1,15. Это осуществляется карбюратором.
Изменение частоты вращения вала производится изменением величины хода выпускного дроссельного клапана.
Таким образом согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания, включающий компрессор, камеру расширения, камеру сгорания с впускным и выпускным клапанами, расположенные внутри компрессора, и камеры расширения роторы, установленные на валу с маховиком на конце, отличается тем, что выпускной клапан выполнен дроссельным, роторы расположены на валу эксцентриситетно в одну сторону, а уплотнительные лопатки компрессора и камеры расширения расположены в направляющих, выполнены прижимающимися к роторам с помощью пружин, клапаны открываются с помощью пружин, закрываются через воздействие на них кулачков, и при этом выпускной дроссельный клапан выполнен с изменяющейся величиной хода, осуществляемой кулачком, выполненным переменной высоты по его длине.
Перечень фигур чертежей и иных материалов.
Графические материалы выполнены на восьми фигурах.
На фиг.1 показано взаимное расположение компрессора, камеры расширения, камеры сгорания с клапанами, вала двигателя, маховика и распределительного механизма. Лопатки компрессора и камеры расширения не изображены.
На фиг.2 показано расположение ротора в корпусе компрессора, взаимное расположение лопатки с возвратной пружиной, камеры сгорания с впускным клапаном с возвратной пружиной и впускного патрубка с карбюратором. Показано расположение кулачка.
На фиг.3 показано расположение ротора камеры расширения внутри ее корпуса, лопатки и возвратной пружины, камеры сгорания с выпускным дроссельным клапаном и возвратной пружины, а также выпускного патрубка. Показано расположение кулачка.
На фиг.4 изображен кулачок привода впускного клапана.
На фиг.5 и 6 изображен кулачок привода выпускного дроссельного клапана.
На фиг.7 и 8 показано выполнение упорной шайбы, выполненной заодно с рычажной пружиной.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Устройство включает компрессор 1, камеру расширения 2, механизм 3 привода клапанов, ротор 9 компрессора, ротор 4 камеры расширения, камеру сгорания 5, расположенные в камере сгорания выпускной дроссельный клапан 6, свечу 7, впускной клапан 8, маховик 10, вал 11.
Ротор 9 расположен в компрессоре 1. Его расположение эксцентриситетно и он жестко установлен на валу 11.
Впускной клапан 6 соединяет компрессор I с камерой сгорания 5. Впускной клапан 8 открывается под воздействием пружины 19, закрывается кулачком 27, который воздействует на рычажную пружину упорной шайбы 29, что служит для смягчения воздействия кулачка 27 на впускной клапан 8.
Компрессор 1 разделен на полости всасывания и нагнетания лопаткой 23, расположенной в направляющих 24. Компрессор 1 связан с впускным патрубком 25, на который установлен карбюратор 26. Лопатка 23 прижимается к ротору 9 пружиной 21, воздействуя на упор 22.
Выпускной дроссельный клапан 6 соединяет камеру сгорания 5 с камерой расширения 2. В камере расширения 2 эксцентрично расположен ротор 4. Он жестко установлен на валу 11. Камера расширения связана с выпускным 12 патрубком и разделяется на полости расширения газов и удаления отработавших газов лопаткой 15. Лопатка 15 расположена в направляющих 14 и прижимается к ротору 4 пружиной 17, воздействуя на упор 16. Лопатки 15 и 23 с пружинами 17 и 21 расположены в масляных баках 13 и 20.
Выпускной дроссельный клапан 6 открывается под воздействием пружины 18. Он закрывается под воздействием кулачка 28 переменного по его длине профиля, воздействующего на рычажную пружину упорной шайбы 29 и служащего для смягчения воздействия кулачка 28 на выпускной дроссельный клапан 6.
Штоки впускного клапана 8 и выпускного дроссельного клапана 6 выполнены прямоугольного сечения в целях предотвращения ударного механического воздействия во время воздействия на них кулачков 27 и 28. Они упираются на пластину 30 с прямоугольным вырезом, что происходит во время их работы. Кулачки 27 и 28 расположены в масляной ванне. Тела клапанов 6 и 8 также смазываются маслом, разбрызгиваемым кулачками 27 и 28.
Работа двигателя происходит следующим образом. Компрессор 1 всасывает горючую смесь и одновременно нагнетает горючую смесь, находящуюся перед ротором 9. Это происходит во время вращения вала 11 и насаженных на нее роторов 9 и 4. Нагнетание происходит в камеру сгорания 5. И производится оно при поджатом состоянии горючей смеси. Процесс впуска горючей смеси в камеру сгорания 5 при открытом впускном клапане 8. После окончания впуска и при закрытом состоянии впускного клапана 8 и выпускного дроссельного клапана 6 происходит сгорание в камере сгорания. Затем открывается выпускной дроссельный клапан 6 и происходит подача газов в камеру расширения 2. Газы, воздействуя на ротор 4 камеры расширения 2, вращают вал 11 с насаженным на него маховиком 10. Особенностью работы двигателя является одновременность происходящих в компрессоре впуска и сжатия горючей смеси, а также одновременность происходящих в камере расширения горючих газов и выпуск отработавших газов. Выпускной дроссельный клапан 6 производит управляемый и регулируемый выпуск газов из камеры сгорания 5. Это позволяет регулировать частоту вращения вала 11 двигателя. Регулирование процесса и времени выпуска газов из камеры сгорания производится через изменение величины открытия выпускного дроссельного клапана 6. Величина открытия выпускного дроссельного клапана 6 производится кулачком 28.
Работа карбюратора 26 производится в двух режимах, первый - это запуск двигателя, производящийся при коэффициенте избытка воздуха, равном 0,85. Второй - в режиме эксплуатации, производящийся при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,12. Данное позволяет получить максимальную чистоту выхлопа и экономить затрату топлива, т.к. на всех частотах вращения вала 11 двигателя происходит его работа на коэффициенте избытка воздуха, равном 1,12. Использование карбюратора 26 позволяет эксплуатировать двигатель как на бензине, так и на газе.
Примечание: 1) Привод кулачков 27 и 28, производящийся через механизм 3 привода клапанов не показан.
2) Лопатки компрессора и камеры расширения смазываются маслом, в которое они погружены. При этом возможна подача масла в зону контакта лопаток с роторами, что осуществимо через просверленные в лопатках отверстия.
3) Впускной клапан и выпускной дроссельный клапан, а также кулачки и пружины их привода охлаждаются и смазываются маслом, находящимся в бачке 31.
Кулачки 27 и 28 приводятся от вала, на который они установлены, и при этом вал приводится через механизм 3 привода клапанов. Кулачок 28 установлен с возможностью перемещения на валу, на который он установлен. Данный вал и механизм перемещения кулачка 28 на фигурах графических изображений условно не показаны.