ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Предлагаемое изобретение относится к поршневым машинам, в частности к ДВС с бесшатунным механизмом преобразования возвратно-поступательного и вращательного движения поршня во вращательное движения маховика.
Существенным недостатком существующих ДВС является процесс преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, что препятствует созданию двигателей с двусторонним рабочим процессом в цилиндрах.
Наиболее близким техническим решением является ДВС с бесшатунным механизмом, содержащий цилиндр и два эксцентрика на одном валу, вращающиеся в противоположные стороны относительно друг друга /патент Чехословакии №111378, кл. F02B, 15.07.1964/.
Недостатком данного двигателя является двойной эксцентрик и двойной подшипниковый узел с конической передачей на маховик двигателя.
Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и увеличение удельной мощности за счет использования силового импульсного механизма преобразования вращательно-поступательного движения поршня в равномерное вращение маховика.
Указанный технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, силовой механизм, связанный посредством зубчатой передачи с маховиком, систему зажигания и отвода выхлопных газов, особенностью является то, что силовой механизм выполнен в виде пустотелого шарообразного поршня с жестко закрепленным на окружности валом-шестерней, совершающим по дуге маховика колебательные движения, причем крутящий момент снимается с шарообразного поршня за счет шестеренчатой передачи маховиком двигателя.
Выполнение силового механизма в виде пустотелого шарообразного поршня с жестко закрепленным на окружности валом-шестерней обеспечивает за счет колебательного движения разные значения вращательной и линейной скорости движения шарообразного поршня по цилиндру от ВМТ к НМТ и наоборот при постоянной скорости вращения маховика. Неравномерное (импульсное) движение шарообразного поршня позволяет наиболее полно использовать энергию сгоревшей горючей смеси двигателя.
Предлагаемый силовой механизм показан на чертежах, где:
На фиг.1 - общий вид двигателя в разрезе.
На фиг.2 - общий вид двигателя.
На фиг.3, 4, 5, 6 - силовая кинематическая схема двигателя в 2-х положениях. I- ВМТ (верхняя мертвая точка); II и IV промежуточные положения и III - НМТ (нижняя мертвая точка). Стрелками показано направление движения горючей смеси, стрелкой - направление движения маховика.
На фиг.7 - поршень (продольный разрез);
На фиг.8 - поршень (поперечный разрез).
Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 и силовой механизм, выполненный в виде пустотелого шарообразного поршня 2 с жестко закрепленным на окружности валом-шестерней 3, связанным посредством зубчатой передачи с маховиком 4, соединенным через подшипник 5 с цилиндром 1 двигателя. Вал-шестерня 3 перемещается в подшипниках 6, в цилиндре 1 двигателя установлены компрессионные и маслосъемные кольца 7. Система зажигания включает свечи с генератором (на фиг. не показаны), клапаны 8 для подвода в камеру сгорания горючей смеси и отвода выхлопных газов. Шарообразный поршень 2 выполнен пустотелым для уменьшения боковых нагрузок на стенки цилиндра 1.
Двигатель работает следующим образом.
При сгорании горючей смеси в верхней камере сгорания цилиндра 1 шарообразный поршень 2 под давлением сгоревших газов совершает колебательные движения, перемещая вал-шестерню 3 по окружности маховика 4, который начинает вращаться за счет плеча 6 (равного диаметру от центра пальца до мнимого расположения пальца на противоположной стороне шарообразного поршня 2). При сгорании горючей смеси (фиг.5, 6} положение III и IV в нижней камере сгорания цилиндра 1 шарообразный поршень 2 под давлением сгоревших газов совершает обратное вращательно-поступательное движение, перемещая вал-шестреню 3 по дуге маховика 4, который вращается в одну и ту же сторону с постоянной скоростью, при неравномерной линейной скорости движения шарообразного поршня 2.
1
2
2
1
При движении от ВМТ к НМТ шарообразный поршень 2, вращаясь за счет плеча С и силы сгоревших газов (позиция I; II фиг.3, 4), совершает линейное движение с жестко закрепленным валом-шестерней 3 по цилиндру 1 со скоростью, равной V, а в позиции III и IV (фиг.3, 4) скорость шарообразного поршня 2 равна V, причем V>V при постоянной скорости вращения маховика 4.
Крутящий момент снимается с шарообразного поршня 2 за счет шестеренчатой передачи непосредственно маховиком 4 двигателя.
Предлагаемый силовой механизм двигателя дает возможность при использовании цилиндров двойного действия применить эффективную систему охлаждения поршней с принудительной циркуляцией масла по замкнутому контуру, способную обеспечивать охлаждение даже при высокой степени форсирования двигателей по числам оборотов и надуву, а также его можно применять не только для двигателей внутреннего сгорания, но и для приводных компрессоров, насосов и других поршневых машин.