Четырехзвенный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к четырехзвенным ДВС. Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя, уменьшение габаритов, вынос клапанов впуска и выпуска в зону низких температур, замена кривошипно-шатунного механизма на шестеренчатый, что позволяет упростить конструкцию и повысит надежность двигателя. Четырехзвенный двигатель внутреннего сгорания представляет собой пространственный четырехзвенник, помещенный между двумя параллельными стенками. Изменение углов между двумя звеньями приводит к изменению объема внутри четырехзвенника, являющегося рабочей камерой. Одно крайнее положение соответствует сжатию, выход в среднее положение - рабочему ходу. Движение в другое противоположное крайнее положение соответствует выхлопу, движение в обратном направлении - всасыванию, до среднего положения, затем опять сжатию, и процесс повторяется. Одно из звеньев жестко соединено с валом, поворачивающим на соответствующий угол зубчатое колесо, являющееся частью шестеренчатого преобразователя колебательных движений зубчатого колеса во вращение маховика. 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), в частности к рабочим органам двигателей внутреннего сгорания, может быть использовано для создания избыточного давления или вакуума.

Двигатель внутреннего сгорания является основным источником энергии на автомобилях, тракторах и других движущихся средствах. ДВС преобразует тепловую энергию топлива в механическую.

Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС) /1/, содержащий пространственный четырехзвенник, заключенный между двумя параллельными стенками и соединенный одним концом с корпусом, а другим, расположенным по одной диагонали четырехзвенника, - с кривошипно-шатунным механизмом, преобразующим возвратно-поступательное движение подвижного конца четырехзвенника во вращательное вала с маховиком. Недостатками такого двигателя являются следующие: преобразование возвратно-поступательных движений осуществляется кривошипно-шатунным механизмом с низким КПД, сложность устройства газораспределительного механизма при выбранной схеме работы четырехзвенника.

Известен ДВС /2/, состоящий из корпуса и трех четырехзвенников, аналогично трем цилиндрам, и соответствующего колен-вала, с той же схемой работы четырехзвенника, что и предыдущий ДВС и имеющего те же недостатки.

Прототипом предлагаемого ДВС выбран двигатель /3/, имеющий корпус, в котором установлено четыре пространственных четырехзвенника, имеющих одно водило, от воздействия давления при воспламенении рабочей смеси в одном из четырехзвенников в виде параллелограмма водило поворачивается на угол 90°-α°, движение водила передается выходному валу обгонной муфтой. Четырехзвенники изменяют свою форму, прямоугольные становятся в виде параллелограмма и наоборот. В одном из четырехзвенников в виде параллелограмма происходит рабочий ход, и водило поворачивается в противоположную сторону. Недостатком такого двигателя является то, что подвод воздуха или рабочей горючей смеси и отвод отработавших газов осуществляется в камере сгорания при высоких температурах, а применение обгонных муфт для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательное не гарантирует постоянство угла поворота водила и, следовательно, делает работу двигателя неустойчивой из-за возможного изменения степени сжатия.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции, вынос впускных и выпускных окон (клапанов) в зону пониженных температур и соответственно пониженные требования к механизмам впуска и выхлопа, повышение надежности и КПД двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что одно звено четырехзвенника неподвижно соединено с корпусом двумя боковыми стенками, два боковых звена совершают поворот относительно осей (пальцев) на 180°-α°. При повороте на 90°-α° происходит рабочий ход, при дальнейшем повороте в том же направлении еще на 90°-α° происходит вытеснение отработавших газов, при движении боковых звеньев в обратном направлении происходит всасывание воздуха или горючей смеси, затем ее сжатие до заданной степени с последующим ее воспламенением - процесс повторяется. Количество четырехзвенников при создании двигателя по данному изобретению зависит от заданной мощности, габаритов и т.д. Преобразование колебательных движений звеньев во вращательное рабочего вала и маховика осуществляется одним шестеренчатым механизмом /4/, независимо от количества четырехзвенников, входящих в ДВС. Подвижные звенья, в силу своих частых колебаний, охлаждаются воздухом, для чего они снабжены ребрами охлаждения, неподвижное звено и боковые стенки имеют рубашку охлаждения и охлаждаются жидкостью. Таким образом, заявляемый двигатель внутреннего сгорания соответствует критерию «изобретение» и «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, сходные с существенными отличительными признаками в заявляемом ДВС и признать заявляемое решение соответствующим критерию «существенные отличия».

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение предлагаемого четырехзвенного двигателя внутреннего сгорания.

Предлагаемый четырехзвенный ДВС представляет собой пространственный четырехзвенник, содержащий три 1; 2; 3 подвижных звена и одно неподвижное 4 со свечой зажигания 5, соединенные между собой пальцами 6, расположенный между двумя параллельными стенками 7, 8, одна из которых имеет впускной 9, другая - выпускной 10 клапаны. Неподвижное звено и стенки имеют каналы (или рубашку) для жидкостного охлаждения 11. Один из пальцев неподвижного звена жестко соединен с подвижным звеном, воспринимает от него крутящий момент и передает его на зубчатое колесо 12, соединенное с шестернями 13 и 14, одна из которых вращает маховик.

Четырехзвенный ДВС работает следующим образом. Через шестеренчатый механизм четырехзвенник изменяет положение своих звеньев с одного крайнего положения в другое, при этом объем камеры сгорания изменяется с минимального - крайнее левое положение - до максимального - среднее положение - и опять до минимального - крайнее правое положение. При движении звеньев из крайнего левого положения в среднее происходит увеличение объема камеры сгорания с всасыванием горючей смеси или воздуха, затем при движении в правое крайнее положение объем камеры сгорания уменьшается - происходит процесс сжатия до заданной величины и воспламенение от свечи зажигания, давление в камере сгорания резко возрастает и звенья перемещаются в направлении увеличения объема с совершением полезной работы - поворота пальца, жестко соединенного с зубчатым колесом, к которому подведены две шестерни с неполным количеством зубьев. Зубья расположены таким образом, что вращаются они от зубчатого колеса поочередно: при вращении зубчатого колеса в одном направлении оно вращает одну из шестерен и как только зубья этой шестерни заканчиваются в зацепление с зубчатым колесом входят зубья второй шестерни, которая вращает зубчатое колесо в обратном направлении или, если получает вращение от него, то передает его на маховик. После приобретения максимального объема четырехзвенник начинает складываться, уменьшая объем, открывается выпускной клапан, отработавшие газы вытесняются из камеры сгорания в выхлопную трубу. При подходе к крайнему положению открывается впускной клапан, скоростной напор воздушного потока осуществляет продувку камеры сгорания, выпускной клапан закрывается - происходит процесс всасывания, затем процесс повторяется.

Применение предлагаемого четырехзвенного ДВС позволит упростить систему ввода воздуха или горючей смеси в рабочий объем камеры и вывод отработавших газов, упростить конструкцию двигателя, повысить его надежность (работоспособность).

Литература

1. Патент Франции №2483518, кл. F02B 75/36.

2. Патент Франции №1379609, кл. F02B.

3. Патент России №1767203, кл. F02B 55/00.

4. Патент России №2300000, кл. F02B 53/00.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания, образованную пространственным четырехзвенным механизмом, заключенным между двумя параллельными стенками, герметично прилегающими к боковым поверхностям его звеньев, совершающих колебательные движения, преобразование которых во вращательное движение производится посредством шестеренчатого механизма, отличающийся тем, что при колебании четырехзвенника из одного крайнего положения объем камеры увеличивается от минимального значения до максимального в среднем положении и уменьшается до минимального в другом крайнем положении, а шестеренчатый механизм преобразования колебательных движений звеньев во вращательное движение состоит из ведущего колеса и двух шестерен с неполным количеством зубьев, поочередно вступающих с ним в зацепление.