ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к двигателестроению. Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие цилиндр с камерой сгорания, поршень, кривошипно-шатунный механизм, соединяющий поршень с коленчатым валом [1, 2]. Их недостатком является сложная поршневая группа, включающая стакан с кольцевыми канавками для уплотнительных колец и с бобышками внутри для соединительного пальца с шатуном. Радиальная составляющая силы шатуна вызывает неравномерный износ по окружности цилиндра и протечку рабочих газов в картер.
За прототип принят поршневой двигатель [3]. Ему присущи вышеуказанные недостатки поршневой группы: сложность и неравномерный износ цилиндра.
Технический результат предложенного двигателя состоит в упрощении конструкции, равномерном изнашивании цилиндров. Это достигается выполнением поршня в виде шара, а головки шатуна - в виде площадки, на которую свободно опирается упомянутый шар.
На фиг.1 изображен четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг.2 - продольный разрез по цилиндру, вид сбоку при движении поршня вниз (увеличено); на фиг.3 - продольный разрез по цилиндру при движении поршня вверх (увеличено).
Двигатель внутреннего сгорания имеет цилиндры 1 с камерами сгорания. В каждом цилиндре расположен поршень в виде шара 2. Шар свободно опирается на площадку головки 3 шатуна 4. Площадка жестко соединена с шатуном. Ее рабочая поверхность может иметь выпуклость малой кривизны. Шейка шатуна соединена с цапфой кривошипа коленчатого вала 5.
Работа двигателя происходит обычным способом. Искра от свечи зажигания 6 воспламеняет горючую смесь в камере сгорания цилиндра (фиг.2). Под давлением расширяющихся газов шар 2 давит на площадку 3 шатуна, шатун 4 движется вниз и проворачивает коленчатый вал 5. При следующем цикле шатун от коленчатого вала идет вверх и через шаровой поршень сжимает новую порцию горючей смеси (фиг.3).
В процессе рабочего и холостого ходов шар от трения о стенки цилиндра совершает повороты в разных направлениях. Стохастический характер его вращения способствует равномерному изнашиванию шара и цилиндра. Для наименьшего изнашивания рекомендуется пара - стальной цилиндр и бронзовый шар. При трении пары сталь - бронза или сталь - латунь проявляется эффект безызносного трения. Возможно выполнение шара полым. Его плотная установка в цилиндре обеспечивает их равномерный, без зазоров кольцевой контакт, который надежно предотвращает утечку рабочих газов из камеры сгорания цилиндра. Конструкция значительно проще и технологичнее известного уплотнения разрезными чугунными кольцами в головке поршня. Изготовление шаров диаметром 100 мм не представляет сложности для шарикоподшипниковых заводов.
Преимуществами шаропоршневого двигателя внутреннего сгорания являются простота, высокий коэффициент полезного действия, долговечность.
Источники информации
1. Патент РФ полезная модель №129997, МПК F02B 75/32. Двигатель внутреннего сгорания. 2013. Бюл. №19.
2. Патент РФ №2573062, МПК F02B 75/02. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания. 2016. Бюл. №2.
3. Автомобиль: Основы конструкции. Учебник / Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов, А.Н. Нарбут и др. - 2-е изд. М.: Машиностроение, 1986. - 304 с. Стр. 17, рис. 8. Поршневой одноцилиндровый двигатель. - Прототип.