BG62787B1

BG62787B1 - Двигател с вътрешно горене

Info

Publication number: BG62787B1
Application number: BG101199A
Authority: BG
Inventors: Георги ГЪЛЪБОВ
Original assignee: Георги ГЪЛЪБОВ
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2000-07-31
Also published as: WO1998034012A1; BG101199A

Abstract

Двигателят с външно или вътрешно смесообразуване намира приложение за задвижване на различни транспортни средства. С него се постига разширение в края на процеса, като обемът в цилиндрите се увеличава в края на процеса всмукване и предварително се задава степента на сгъстяване, в зависимост от видаи качеството на използваното гориво и от натоварването на двигателя. Той се състои от два цилиндъра(1, 2) в цилиндров блок (3), в който лагеруват колянов вал (4) и срещуположен колянов вал (6), към които са захванати съответно първа (9) и втора (10)двойка бутала. Предвидени са газоразпределителниелементи (12, 13), първите от които са разположени между захранващите отвори (14), и преливен канал (15), свързан чрез възвратен клапан (16) с всмукателен тръбопровод (17). Вторите елементи (13) са разположени между изпускателните отвори (18) и изпускателен тръбопровод (19), към който са свързани крайни изпускателни отвори (20). Механична предавка (200) е съставена от зъбно колело (21), червяк (22), червячно колело (23), секторни отвори (24), междинно зъбно колело (25), двойка междинни зъбни колела (26), демпферна пружина (27) и сдвоени зъбни колела (28).

Description

Област на приложение

Изобретението се отнася до двигател с вътрешно горене, който намира приложение като бутален двигател с външно или вътрешно смесообразуване за задвижване на различни видове транспортни средства и стационарни агрегати.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е двигател с вътрешно горене, състоящ се от цилиндров блок, с разположени в него двойка работни цилиндри, във всеки от които са монтирани срещуположно бутала, окачени посредством мотовилки към срещуположно лагерувани в цилиндровия блок колянови валове. Работните цилиндри и буталата са изработени степенно с два различни диаметъра по надлъжната им ос, а в работните цилиндри са оформени изпускателни отвори, разположени в близост до зоната на долна мъртва точка на буталата, окачени към единия колянов вал. Освен това са предвидени продухвателни отвори за сгъстен въздух и захранващи отвори за горивовъздушна смес, разположени в близост до зоната на долна мъртва точка на буталата, окачени към втория колянов вал. Продухвателните и захранващите отвори на всеки от цилиндрите са свързани чрез отделни преливни канали със срещуположните пространства на съседния цилиндър, образувани между големия и малкия диаметър на буталото, разположено в цилиндъра. Предвидени са и отвори за запалителни свещи. Двата колянови вала са свързани един с друг при фазова разлика 180° чрез механична предавка с вграден в нея механизъм за изменение ъгъла на зацепване между двата колянови вала в зависимост от оборотите на натоварване на двигателя.

Недостатъците на двигателя са, че има повишени механични загуби от триене между работната повърхност на цилиндрите и увеличения брой уплътнителни пръстени на буталата, които са изпълнени степенно с два различни диаметъра по надлъжната им ос. Повишени са инерционните сили на натоварване на коляновите валове поради по-голе мите габарити и тегло на буталата и поголямото разстояние между приложната точка на газовите сили и опорните точки на коляновите валове. Има повишени вибрации 5 при действие на механизма за изменение ъгъла на зацепване между коляновите валове поради нарушаване балансировката на въртящите се части при изместване на тежестта в процепа на чашковидния цилиндричен деΙθ таил. Повишени са енергийните загуби поради това, че в един работен цикъл средната скорост на нарастване на обема в работното пространство при процеса на разширение е равен на средната скорост на намаляване на 15 обема при процеса на сгъстяване, в резултат на което изхвърлянето на отработените газове в околното пространство започва в момент, когато газовете все още притежават относително висока енергия (температура и налягане), която не се оползотворява в полезна 20 раоота, както и сгъстеният въздух, които изтласква отработените газове от цилиндричното устройство по време на процеса очистване.

Задачата на изобретението е да се 25 създаде двигател с вътрешно горене, които да има намалени механични загуби от триене, намалени инерционни сили на натоварване, понижени вибрации при действие на механизма за изменение ъгъла на зацепване между 30 коляновите валове, както и значително намалени енергийни загуби.

В съответствие с изобретението тази задача се решава посредством двигател с вътрешно горене, съставен от цилиндров блок с 35 лагерувани в него колянов вал и срещуположен колянов вал и захванати към тях бутала чрез мотовилкови шийки и мотовилки, от изпускателни отвори, обхванати от газоразпределителен елемент, от захранващи отво40 ри, свързани чрез преливен канал с подбутално пространство, а чрез възвратен клапан към атмосферата, и от механични предавка, съставена от механизми за изменение ъгъла на зацепване между коляновия вал и срещу45 положния колянов вал. Коляновият вал има двойка съосни мотовилкови шийки, а срещуположният колянов вал е с двойка срещуположни мотовилкови шийки, като коляновият вал и срещуположният колянов вал са в предавателно съотношение 2:1. Захранващите отвори и първият газоразпределителен елемент са разположени в зоната между челата на първата двойка бутала на коляновия вал в положение на долна мъртва точка и челата на втората двойка бутала на срещуположния колянов вал в положение на горна мъртва точка. Преливният канал е съединен с подбуталното пространство на първата двойка бутала, при което отворът за запалителната свещ и изпускателните отвори са разположени в зоната между средното разстояние от долна мъртва точка до горна мъртва точка на първата двойка бутала и средното разстояние от долна мъртва точка до горна мъртва точка на втората двойка бутала. Предвидени са крайни изпускателни отвори, разположени в близост до и над челата на втората двойка бутала в положение на долна мъртва точка в близост до и над челата на втората двойка бутала. Механичната предавка е съставена от зъбно колело, поставено фазово подвижно спрямо коляновия вал, към което зъбно колело е лагеруван червяк, зацепен с червячно зъбно колело, захванато неподвижно към коляновия вал. Зъбното колело е зацепено с междинно зъбно колело, което е свързано с двойка междинни зъбни колела чрез демпферни пружини, а двойката междинни зъбни колела е зацепена със сдвоени зъбни колела, захванати неподвижно към коляновия вал.

Предимствата на двигателя с вътрешно горене са, че има значително подобрен топлинен коефициент на полезно действие, намалена токсичност на изгорелите газове, повишена стойност и равномерност на въртящия момент, намалено температурно натоварване на съставните детайли и е безшумен при работа.

Кратко описание на фигурите

Изобретението се пояснява по-подробно с помощта на примерното изпълнение на двигателя с вътрешно горене, показан на приложените фигури, от които:

фигура 1 показва общ изглед на двигателя в надлъжен разрез по оста на коляновите валове;

фигура 2 - механична предавка за задвижване на коляновите валове;

фигура 3 - работните процеси в двата цилиндъра на двигателя, като

На фигура За е показан работният процес “сгъстяване-очистване”;

На фигура Зб - работният процес “разширение-начало на всмукване”;

На фигура Зв - работният процес “очистване-сгъстяване” и

На фигура Зг - работният процес “начало на всмукване-разширение”

Примерно изпълнение на изобретението

Както е показано на фигура 1, двигателят с вътрешно горене се състои от два цилиндъра 1, 2, разположени в цилиндров блок 3, в който лагеруват колянов вал 4 с двойка съосни мотовилкови шийки 5 и срещуположен колянов вал 6 с двойка срещуположни мотовилкови шийки 7, към които чрез мотовилки 8 са захванати първа двойка бутала с подбутално пространство 90 и втора двойка бутала с подбутално пространство 100, поставени срещуположно съответно във всеки от първия цилиндър 1 и втория цилиндър 2, към периферните стени на които са предвидени отвори за искрозапалителна свещ 11. Освен това са предвидени първи и втори газоразпределителни елементи 12, 13, като първите са разположени между захранващите отвори 14 и преливен канал 15, свързан с подбуталното пространство 90 на долното и горното бутала 91, 92 от първата двойка бутала, а чрез възвратен клапан 16 - с всмукателен тръбопровод 17. Вторите газоразпределителни елементи 13 са разположени между изпускателните отвори 18 и изпускателен тръбопровод 19, към който са свързани крайни изпускателни отвори 20, разположени в близост до и под челата на буталата 101, 102 на втората двойка бутала.

Същевременно е предвидена механична предавка 200, съставена от зъбно колело 21, червяк 22, червячно колело 23, секторни отвори 24. междинно зъбно колело 25, двойка междинни зъбни колела 26, дедемпферни пружини 27 и сдвоени зъбни колела 28.

Действието на двигателя е следното

Работните процеси, които протичат в първия и втория цилиндър 1, 2, се развиват в следната последователност, показана на фигури 1 и 3. Гориво-въздушната смес от подбуталното пространство 90 на долното и горното бутала 91, 92 на първата двойка бутала се доизтласква от него и през прелив ния канал 15 и отворените захранващи отвори 14 на първия цилиндър 1, като го донапълва. Същевременно през откритите от челото на горното бутало 102 от втората двойка бутала крайни изпускателни отвори 20 голяма част от отработените газове под действие на собственото си налягане излизат от втория цилиндър 2 в атмосферата през изпускателния тръбопровод 19.

При по-нататъшно завъртане на коляновия вал 4 и срещуположния колянов вал 6, съответно до ъгли 180 и до 90°, както е показано на фигура За, долното бутало 91 от първата двойка бутала застига първото бутало 101 от втората двойка бутала, като сгъстява намиращата се между челата им гориво-въздушна смес, която към края на сгъстяването се възпламенява от запалителната свещ, непоказана на фигурите, която се поставя в отвора за запалителна свещ 11. В същото време останалите във втория цилиндър 2 отработени газове се изтласкват в атмосферата през крайните изпускателни отвори 20 до закриването им от челото на горното бутало 102 на втората двойка бутала и през отворените изпускателни отвори 18, а под действието на движещите се едно срещу друго горни бутала 92, 102 от съответните първа и втора двойка бутала в подбуталното пространство 90 на първия цилиндър 1 и втория цилиндър 2 се засмуква гориво-въздушна смес.

В процеса на по-нататъшно завъртане на коляновия вал 4 и срещуположния колянов вал 6 съответно до ъгли 360 и до 180°, показано на фигура 36, под действие на газовите сили, получени вследствие голямото количество отделена топлина при процеса горене в първия цилиндър 1, долните бутала 91, 101 от съответните две двойки бутала се отдалечават едно от друго, като предават въртящ момент на коляновия вал 4 и срещуположния колянов вал 6 до момента на откриване от долното бутало 101 от втората двойка бутала на крайните изпускателни отвори 20, чрез които голяма част от отработените газове излизат в атмосферата под действие на собственото си налягане. В същото време във втория цилиндър 2 отработените газове се доизтласкват през изпускателните отвори 18 от горното бутало 102 на втората двойка бутала, което до определен ъгъл на завъртане застига горното бутало 92 от първата двойка бутала, след което започва да изостава. При това обемът между челата на двете горни бутала 92, 102 от двете двойки бутала се увеличава и през отворените захранващи отвори 14 гориво-въздушната смес от подбуталното пространство 90 на първия цилиндър и втория цилиндър 2 се нагнетява принудително във втория цилиндър 2.

Когато се завъртят коляновия вал 4 и срещуположния колянов вал 6 съответно на ъгъл до 540° и до 270°, както това е показано на фигура Зв, останалите отработени газове в първия цилиндър 1 се изтласкват в атмосферата през крайните изпускателни отвори 20 до закриването им от долното бутало 101 на втората двойка бутала и през изпускателните отвори 18 под действието на движещите се едно срещу друго долни бутала 91, 101. Същевременно във втория цилиндър горното бутало 92 от първия цилиндър 1 застига горното бутало 102, при което обемът между челата им намалява, гориво-въздушната смес се сгъстява и към края на сгъстяването се възпламенява в подбуталното пространство 90 на първия цилиндър 1 и във втория цилиндър 2 се засмуква нова порция гориво-въздушна смес.

След като коляновият вал 4 и срещуположният колянов вал 6 се завъртат съответно на ъгъл до 720° и до 360° в първия цилиндър 1, отработените газове се доизтласкват през изпускателните отвори 18 на долното бутало 101 на втората двойка бутала, което до определен ъгъл на завъртане на коляновия вал 4 и срещуположния колянов вал 6 застига долното бутало 91 на първата двойка бутала, след което започва да изостава. При това положение обемът между челата на двете долни бутала 91, 101 от съответните двойки бутала се увеличава и през отворените захранващи отвори 14 гориво-въздушната смес от подбуталното пространство 90 на първия цилиндър 1 и втория цилиндър 2 се нагнетява принудително в него, а в другия втори цилиндър 2 под действието на газовите сили двете горни бутала 92, 102 от съответните двойки бутала се отдалечават едно от друго, като предават въртящ момент към колянов вал 4 и към срещуположния колянов вал 6 до момента на откриване от горното бутало 102 от втората двойка бутала на крайните изпускателни отвори 20. През тях голяма част от отработените газове излизат в атмосферата под действие на собственото си налягане и т.н.

Обемите в първия и втория цилиндри 1, 2, ограничени между челата на двете горни бутала 91, 101 в края на процесите сгъстяване и очистване се изменят обратно пропорционално един спрямо друг с изменение ъгъла на зацепване на коляновия вал 4 със срещуположния колянов вал 6. При това буталата на единия колянов вал се движат изпреварващо спрямо буталата на другия колянов вал. В зависимост от вида и качеството на горивото, което се използва за работа на двигателя с вътрешно горене, ъгълът на зацепването се подбира статично чрез завъртане на червяка 22 в нужната посока до положение, което съответства на необходимия обем в цилиндрите на двигателя в края на процеса сгъстяване. В хода на работа на двигателя ъгълът на зацепване се изменя при свиване или отпускане на демпферните пружини 27, което е пропорционално на натоварването на двигателя. Това позволява с намаляване на натоварването да се намалява и обема в края на процеса сгъстяване, а при увеличаване на натоварването на двигателя да се увеличава този обем, с което се избягва детонационното горене при увеличаване на натоварването и се подобрява кпд при малки и средни натоварвания. При пълно натоварване на двигателя демпферните пружини 27 се свиват максимално и обема в двата цилиндъра I, 2 в края на процеса очистване е равен на нула.

При едно друго вариантно изпълнение на двигателя с вътрешно горене при процеса всмукване вследствие полученото разреждане между челата на буталата 91,92 на коляновия вал 4 и челата на буталата 101, 102 на срещуположния колянов вал 6 гориво-въздушната смес се засмуква директно от всмукателния тръбопровод 17.

Claims

Патентни претенции

1. Двигател с вътрешно горене, съставен от цилиндров блок с лагерувани в него колянов вал и срещуположен колянов вал и захванати към тях бутала чрез мотовилкови шийки и мотовилки, от изпускателни отвори, обхванати от газоразпределителен елемент, от захранващи отвори, свързани чрез прели вен канал с подбутално пространство, а чрез възвратен клапан - към атмосферата, от отвори за запалителна свещ, от изпускателен тръбопровод и от механична предавка, съставена от механизми за изменение ъгъла на зацепване между коляновия вал и срещуположния колянов вал, характеризиращ се с това, че коляновият вал (4) има двойка съосни мотовилкови шийки (5), а срещуположният колянов вал (6) е с двойка срещуположни мотовилкови шийки (7), като коляновият вал (4) и срещуположният колянов вал (6) са в предавателно съотношение 2:1, при което захранващите отвори (14) и първият газоразпределителен елемент (12) са разположени в зоната между челата на първата двойка бутала на коляновия вал (4) в положение на долна мъртва точка и челата на втората двойка бутала на срещуположния колянов вал (6> в положение на горна мъртва точка, а преливният канал (15) е съединен с подбуталното пространство (90) на първата двойка бутала, при което отворът за запалителната свещ (11) и изпускателните отвори (18) са разположени в зоната между средното разстояние от долна мъртва точка до горна мъртва точка на първата двойка бутала и средното разстояние от долна мъртва точка до горна мъртва точка на втората двойка бутала, като са предвидени крайни изпускателни отвори (20), разположени в близост до и над челата на втората двойка бутала в положение на долна мъртва точка в близост до и над челата на втората двойка бутала, при което механичната предавка (200) е съставена от зъбно колело (21), поставено фазово подвижно спрямо коляновия вал (6), към което зъбно колело (21) е лагеруван червяк (22), зацепен с червячно зъбно колело (23), захванато неподвижно към коляновия вал (6), като зъбното колело (21) е зацепено с междинно зъбно колело (25), което е свързано с двойка междинни зъбни колела (26) чрез демпферни пружини (27), като двойката междинни зъбни колела (26) е зацепена със сдвоени зъбни колела (28), захванати неподвижно към коляновия вал (4).