ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к двигателестроению. Уровень техники
Известно устройство - двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ 2104401, дата публикации 10.02.1998 г.
В состав устройства входят: картер, закрепленные на нем оппозитно два цилиндра, установленные в них поршни, снабженные штоками. В картере размещен вал с установленным на нем маховиком, на котором имеется прорезь. На боковых поверхностях маховика выполнены эллипсоидные каналы. По ним свободно перемещаются подшипники качения, которые установлены в сферических углублениях в штоках. Для устранения отклонения штоков от оси цилиндров применяются направляющие опоры. В них установлены подшипники качения, удерживаемые пластинами. Скольжение штоков по желобам предотвращает вращение поршней относительно оси цилиндров. Устройство обеспечивает преобразование химической энергии топлива в механическую работу.
Недостатком известного технического решения является то, что в связи с представленными особенностями конструкции, устройство обладает недостаточной удельной мощностью.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ 2094632, дата публикации 27.10.1997 г.
В состав устройства входят: два оппозитно установленных цилиндра с поршнями и штоками, преобразователь возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала, систему газораспределения и питания. При этом один из концов каждого из штоков соединен с соответствующим поршнем, установленным в соответствующем цилиндре. Устройство обеспечивает преобразование химической энергии топлива в механическую работу.
Недостатком прототипа является то, что в связи с представленными особенностями конструкции, устройство обладает недостаточной удельной мощностью.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная цель достигается за счет того, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем станину, маховик, первый выполненный полым цилиндр с первым днищем, второй выполненный полым цилиндр с третьим днищем, первый поршень, второй поршень, первый шатун, второй шатун, первый стержень, второй стержень, первый шток, второй шток, причем первый поршень установлен в первом цилиндре, первый стержень соединен одним концом с одним из концов первого шатуна, второй стержень соединен одним концом с одним из концов второго шатуна, первый шатун и второй шатун соединены с маховиком с противоположных его сторон другими своими концами с обеспечением преобразования возвратно-поступательного движения первого шатуна и второго шатуна во вращательное движение маховика, а первый шток соединен одним концом с первым поршнем, причем первый цилиндр, второй цилиндр и маховик закреплены на станине, отличающийся тем, что в него введен третий поршень, четвертый поршень, третий поршень и четвертый поршень размещены во втором цилиндре, первый цилиндр снабжен вторым днищем, расположенным с противоположной стороны по отношению к первому днищу, второй цилиндр снабжен четвертым днищем, расположенным с противоположной стороны по отношению к третьему днищу, второй поршень соединен с противоположным концом первого штока, третий поршень соединен с одним концом второго штока, другой конец которого соединен с четвертым поршнем, в первом цилиндре и во втором цилиндре продольно выполнены первая прорезь и вторая прорезь соответственно, первый цилиндр и второй цилиндр расположены с противоположных сторон маховика, первый цилиндр и второй цилиндр соответственно обращены первой прорезью и второй прорезью в сторону маховика, первый стержень и второй стержень соответственно соединены со средней частью первого штока и второго штока, первая прорезь и вторая прорезь выполнены с обеспечением возможности движения в них соответственно первого стержня и второго стержня при возвратно-поступательном движении первого штока и второго штока соответственно.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1-3), где на фиг.1 изображена общая схема устройства, на фиг.2 изображен вид сбоку, на фиг.3 изображен маховик.
Раскрытие полезной модели
На чертеже обозначены: первое днище 1, первый цилиндр 2, первый поршень 3, первая полость 4, первый шток 5, первый стержень 6, первая прорезь 7, первый шатун 8, второй поршень 9, второе днище 10, первый палец 11, маховик 12, второй цилиндр 13, третье днище 14, третий поршень 15, вторая полость 16, второй шток 17, второй стержень 18, вторая прорезь 19, второй шатун 20, четвертый поршень 21, второй палец 22, четвертое днище 23.
Основными элементами двигателя внутреннего сгорания являются маховик 12, первый цилиндр 2, второй цилиндр 13, первый шатун 8, второй шатун 20.
Маховик 12 представляет собой диск, расположенный на станине (на фигурах не показана). Маховик 12 закреплен на станине с обеспечением возможности его вращения относительно собственной оси. На одной большой поверхности маховика 12 закреплен первый палец 11, на противоположной большой поверхности закреплен второй палец 22. Первый палец 11 и второй палец 22 симметрично расположены относительно оси вращения маховика 12. Для передачи вращательного движения от маховика 12 к нему может быть присоединена шестерня или шкив.
Первый цилиндр 2 представляет собой полый прямой круговой цилиндр. Первый цилиндр 2 закреплен на станине. На боковой поверхности первого цилиндра 2 имеется первая прорезь 7. Направление первой прорези 7 совпадает с направляющей первого цилиндра 2. Первая прорезь 7 расположена с той стороны первого цилиндра 2, которая обращена к одной из больших поверхностей маховика 12. В первой полости 4 первого цилиндра 2 расположены: первый поршень 3, второй поршень 9, первый шток 5 и первый стержень 6. Первый шток 5 соединяет первый поршень 3 и второй поршень 9 своими соответствующими концами. К первому штоку 5, в средней его части, перпендикулярно прикреплен первый стержень 6 своим торцом. Первый стержень 6 выведен из первого цилиндра 2 через первую прорезь 7.
Второй цилиндр 13 представляет собой полый прямой круговой цилиндр. Второй цилиндр 13 закреплен на станине. На боковой поверхности второго цилиндра 13 имеется вторая прорезь 19. Направление второй прорези 19 совпадает с направляющей второго цилиндра 13. Вторая прорезь 19 расположена с той стороны второго цилиндра 13, которая обращена к другой из больших поверхностей маховика 12. Во второй полости 16 второго цилиндра 13 расположены: третий поршень 15, четвертый поршень 21, второй шток 17 и второй стержень 18. Второй шток 17 соединяет третий поршень 15 и четвертый поршень
21 своими соответствующими концами. Ко второму штоку 17, в средней его части, перпендикулярно прикреплен второй стержень 18 своим торцом. Второй стержень 18 выведен из второго цилиндра 13 через вторую прорезь 19.
Первый шатун 8 выполнен в виде стержня, имеющего на концах две втулки для крепления к другим деталям. Первый шатун 8 выполнен обычным, для этой области техники, способом (например http.//ru.wikipedia.org/wiki/Шатун_(деталь), http://slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Шатун/). Первый шатун 8 соединяет маховик 12 с первым цилиндром 2. Один конец первого шатуна 8 соединен с первым стержнем 6 с возможностью вращения. Другой конец первого шатуна 8 соединен с первьм пальцем 11 с возможностью вращения.
Второй шатун 20 выполнен в виде стержня, имеющего на концах две втулки для крепления к другим деталям. Второй шатун 20 выполнен обычным, для этой области техники, способом (например http.//ru.wikipedia.org/wiki/Шатун_(деталь), http://slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Шатун/). Второй шатун 20 соединяет маховик 12 со вторым цилиндром 13. Один конец второго шатуна 20 соединен со вторым стержнем 18 с возможностью вращения. Другой конец второго шатуна 20 соединен со вторым пальцем
22 с возможностью вращения.
Основные вспомогательные системы: система зажигания, пусковая система, система выпуска отработавших газов, система подачи топлива, система охлаждения, система смазки - выполнены обычным образом.
Система зажигания (например http://ru.wikipedia.org/wiki/Cиcтeмa_зaжигaния) предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Эта система состоит из датчика-распределителя зажигания, коммутатора, свечей зажигания, катушки зажигания, выключателя зажигания и проводов высокого напряжения. Основной принцип работы системы зажигания - накопление энергии в магнитном или электрическом поле с последующим мгновенным выделением ее в искровом промежутке свечи в нужный момент такта сжатия в рабочем цилиндре и в соответствии с заданным порядком работы цилиндров двигателя. В данном случае, свеча зажигания вставлена в осевую часть первого торца. Электрод свечи зажигания находится между первьм днищем 1 и первым поршнем 3.
Пусковая система двигателя (например http://ru.wikipedia.org/wiki/Пycкoвaя_cиcтeмa_двигaтeля_внyтpeннero_cгopaния) состоит из специального электромотора (стартера), подключенного к аккумулятору. Применение этой системы объясняется тем, что для запуска рабочего цикла двигателя необходимо, чтобы коленчатый вал произвел хотя бы один оборот. В данном случае вал стартера соединен с маховиком 12.
Система выпуска отработавших газов (например http://amastercar.ru/articles/engine_car_27.shtml) состоит из четырех выпускных клапанов, четырех выпускных каналов, приемной трубы глушителя. Применение этой системы обеспечивает своевременное удаление продуктов горения топливной смеси из первого цилиндра 2 и второго цилиндра 13, а также уменьшает шум при выбросе их в атмосферу. В данном случае четыре клапана вставлены в соответствующие отверстия в первом торце, втором торце, третьем торце и четвертом торце. Четыре разветвления приемной трубы, выполненные в виде отдельных труб меньшего радиуса, присоединены к первому торцу, второму торцу, третьему торцу, четвертому торцу, таким образом, что четыре клапана находятся в полости соответствующего разветвления приемной трубы и обсечен выход отработавших газов через выпускные каналы в приемную трубу глушителя.
Система подачи топлива (например http://www.motortalk.ru/wiki/Sistema_podachi_topliva/) состоит из топливного насоса, топливного фильтра, топливопроводов, регулятора давления топлива, впускного коллектора, устройства для смешивания топлива и воздуха, воздушного фильтра, четырех форсунок. В данном случае форсунки вставлены в соответствующие отверстия в первом торце, втором торце, третьем торце, четвертом торце. Четыре форсунки соединены с соответствующими топливопроводами.
Осуществление полезной модели
Полезная модель упрощенно реализуется следующим образом. Цикл работы двигателя внутреннего сгорания, а в частности любого из четырех поршней, состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Перед началом работы двигателя внутреннего сгорания первый поршень 3 удален на минимальное расстояние от первого днища 1. Система подачи топлива осуществляет впрыск топлива через клапан, расположенный в первом днище 1. Первый поршень 3 движется в обратную сторону от первого днища 1. Вместе с первым поршнем 3 движется первый шток 5 и первый стержень 6. Первый стержень 6 приводит в движение первый шатун 8. Первый шатун 8 передает движение маховику 12. Маховик 12 начинает вращаться по часовой стрелке. Процесс продолжается, пока первый поршень 3 не достигнет своей нижней мертвой точки. После этого первый поршень 3 начинает обратное движение. Первый поршень 3 осуществляет цикл сжатия.
В тот момент, когда второй поршень 9 удален на минимальное расстояние от второго днища 10, система подачи топлива осуществляет впрыск топлива через клапан, расположенный во втором днище 10. При достижении первым поршнем 3 своей верхней мертвой точки происходит поджиг топлива свечой зажигания, находящейся в первом днище 1. Одновременно, второй поршень 9 достигает своей нижней мертвой точки. Далее одновременно осуществляются два процесса: процесс расширения, производимый первым поршнем 3; процесс сжатия, производимый вторым поршнем 9. Первый поршень 3 повторно достигает своей нижней мертвой точки. Одновременно второй поршень 9 достигает своей верхней мертвой точки. В этот момент происходит поджигание топлива, свечой зажигания, находящейся во втором днище 10. И происходит процесс расширения с участием второго поршня 9. Второй поршень 9 движется в обратную сторону от второго днища 10. Одновременно происходит процесс выпуска с участием первого поршня 3. Первый поршень 3 движется в сторону к первому днищу 1. Отработанные газы удаляются через выпускной клапан, расположенный в первом днище 1. В этот момент второй поршень 9 повторно достигает своей нижней мертвой точки. Далее цикл работы первого поршня 3 и цикл работы второго поршня 9 повторяются.
За четыре такта работы двигателя внутреннего сгорания маховик 12 совершает два полных оборота. Во втором цилиндре 13 происходят те же процессы, что и в первом цилиндре 2, но с задержкой на пол оборота маховика 12.
Таким образом, применение в конструкции двигателя внутреннего сгорания четырех поршней обеспечивает повышение удельной мощности двигателя внутреннего сгорания за счет возможности преобразования большего количества химической энергии в механическую работу.