Двигатель внутреннего сгорания

(51) 02 75/02 (2006.01) 02 75/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ за счет того, что впускной 9 и выпускной 10 коллекторы выполнены как бесприводные разделители потока газа в виде патрубков, во внутреннюю часть которых установлены по две конические сферические вставки 11 под углом 60 обтекаемой формы в одном направлении и создающее сопротивление потоку газа в обратном направлении. Так во впускном коллекторе 9 участок обтекаемой стороной вставок направлен в сторону воздухоочистителя, а не обтекаемой в сторону головки цилиндров 6. В выпускном (выхлопном) коллекторе 10, наоборот, участок обтекаемых сторон вставок направлен в сторону головки цилиндров, а не обтекаемой - в сторону выхлопной трубы. При этом предкамера 8 является общей для свежего заряда и отработавших газов. Сечение в самом узком месте, как во впускном, так и в выпускном коллекторах выполняется больше суммы проходных сечений впускного и выпускного клапанов.(72) Качканьян Роман Арменакович Приходько Александр Еремеевич Браун Алексей Владимирович Рашидов Руслан Рашидович(73) Акционерное общество Казахский агротехнический университет им. Сакена Сейфуллина(56) Инновационный патент РК 22807, кл. 02 75/02, 16.08.2010, Бюл.8(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Технической задачей изобретения является увеличение мощности и экономичности двигателя внутреннего сгорания за счет увеличения проходного сечения клапанов при тактах впуска и выпуска и системы распределения потоков газа вне головки цилиндров двигателя, которая достигается Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания (см. Орлин А.С., Алексеев В.П., Вырубов Д.Н., Костыгов Н.И., Круглов М.Г., Крутов В.И., Крылов А.Н.,Леонов О.Б., Мизернюк Г.Н., Роганов С.Г. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. - М. Машиностроение, 1973. - с.480, с.43) содержащий впускную и выпускную трубы, впускной и выпускной клапан, свечу зажигания, коленчатый вал с шатуном и поршнем. Известен двигатель внутреннего сгорания Спирякова (А.с. 1740724, М. кл. 02 41/06, Бюл. 22, 1992 г.) состоящий из корпуса, выполненного из металла, внутри которого находится емкость с маслом для смазки трущихся элементов. К корпусу прикреплен цилиндр, выполненный квадратной формы. Цилиндр оборудован входным клапаном для заполнения цилиндра топливной смесью, выходным клапаном для выброса вовне отработавших продуктов сгорания. Цилиндр обеспечен, по крайне мере, двумя диаметрально расположенными расширительными камерами, боковые стенки которых установлены под углом к боковой поверхности цилиндра. Расширительных камер может быть четыре, по количеству боковых стенок цилиндра. Дополнительные расширительные камеры позволяют увеличить рабочий объем цилиндра. Расширительные камеры соединены с полостью цилиндра посредством прорезей, выполненных на боковых поверхностях цилиндра. Ширина прорези несколько меньше ширины поршня и боковой стенки цилиндра. В полости размещен, с возможностью продольного перемещения, поршень,выполненный, так же как и цилиндр квадратной формы. С целью снижения трения поршня о стенки цилиндра на поршне выполнены по периметру пазы,в которых установлены тела качения, выполненные в виде цилиндров. Тела качения могут быть подпружинены, полыми и установлены не в один, а в несколько параллельных рядов. В поршень установлен палец, к которому присоединены два шатуна для передачи усилий от поршня к коленчатым валам двигателя. Оба шатуна связаны с кривошипами, которые кинематически связаны между собой посредством зубчатого зацепления двух коленчатых валов. Кроме того, известен двигатель внутреннего сгорания (А.с. 1035258, М. кл. 02 75/02, Бюл. 30, 1982 г.) содержащий по меньшей мере один цилиндр, механизм газораспределения, содержащий поворотную заслонку, впускной клапан, связанный с выпускной кулачковой шайбой и выпускным коллектором, привод связывающий механизм газораспределения с коленчатым валом с передаточным отношением 13 и установленный в цилиндре поршень. Цилиндр снабжен продувочными окнами,подключенными к продувочному каналу, в котором размещена поворотная заслонка. Впускной клапан сообщает 2 цилиндр с впускным коллектором. Последний сообщен трубопроводом с продувочным каналом. Выпускной клапан сообщает цилиндр с выпускным коллектором. Выпускная кулачковая шайба снабжена двумя разнопрофильными кулачками расположенными под углом 90100. Известные технические решения обладают существенными недостатками,которые не позволяют до конца реализовать технические возможности двигателей, т.к. первые требуют дополнительных конструктивных элементов,которые не всегда позволяют улучшить качественные показатели двигателя внутреннего сгорания, вторые слишком сложны по устройству и обслуживанию, а третьи обладают существенными недостатками, заключающимися в сложности конструкции при обеспечении показателей работы двигателя при наличии продувочных окон обеспечивающих удовлетворительный газообмен,но не позволяющий дальнейшее увеличение мощности и экономичности двигателя внутреннего сгорания. Наиболее близки техническим решением по совокупности признаков и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является двигатель внутреннего сгорания (Инновационный патент 22807, Бюл. 8, 2010 г.) содержащий двухвальный кривошипо-шатунный механизм,выполненный в виде двух коленчатых валов и шатунов шарнирно соединенных с поршнем размещенным в цилиндре при помощи переходной серьги. При этом соединение серьги с поршневым пальцем неподвижно, а соединение серьги с шатунами - шарнирно, обеспечивая прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. Над цилиндром закреплена головка с клапанами и механизмом газораспределения,обеспечивающим одновременное открытие и закрытие клапанов при такте впуска и выпуска. На головке блока размещен разделитель потоков газов,содержащий предкамеру, впускной коллектор выпускной коллектор, внутренняя часть которых выполнена в виде остроугольных ребер,обеспечивающих обтекаемую форму в одном направлении и создающих сопротивление потоку газа в обратном направлении. Обтекаемая форма обеспечивается за счет того, что угол при основании ребер равен 90, при вершине в пределах 45. При этом направление вершины острого угла обращена в сторону направления газовому потоку при тактах всасывания или выпуска. Известное техническое решение имеет существенный недостаток. Ребра не перекрывают значительную площадь проходного сечения впускного и выпускного коллекторов, что сказывается на мощности и экономичности двигателя. Технической задачей изобретения является увеличение мощности и экономичности двигателя внутреннего сгорания за счет увеличения проходного сечения клапанов при тактах впуска и выпуска и системы распределения потоков газа вне головки цилиндров двигателя, которая достигается за счет того, что впускной и выпускной коллекторы выполнены в виде бесприводного разделителя потока газа за счет выполнения впускного и выпускного коллекторов обтекаемой формы в одном направлении и создающее сопротивление потоку газа в обратном направлении. Так во впускном коллекторе участок обтекаемой стороной вставок направлен в сторону воздухоочистителя, а не обтекаемой в сторону головки цилиндров. В выпускном (выхлопном) коллекторе, наоборот,участок обтекаемых сторон вставок направлен в сторону головки цилиндров, а не обтекаемой - в сторону выхлопной трубы. При этом предкамера является общей для свежего заряда и отработавших газов. Сечение в самом узком месте, как во впускном, так и в выпускном коллекторах выполняется больше суммы проходных сечений впускного и выпускного клапанов. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 - схема работы двухвального двигателя внутреннего сгорания при такте впуска, фиг.2 схема работы ДВС при такте сжатия, фиг.3 - то же при такте рабочий ход, фиг.4 - то же при такте выпуска, фиг.5 - распределитель потока, разрез. Двигатель внутреннего сгорания содержит двухвальный кривошипно-шатунный механизм,выполненный в виде двух коленчатых валов 1 и шатунов 2 шарнирно соединенных с поршнем 3 размещенном в цилиндре 4 при помощи переходной серьги 5 с шатунами 2 - шарнирно, обеспечивая прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня 3 в цилиндре 4. Над цилиндром 4 закреплена головка 6 с клапанами 7 и механизмом газораспределения (на схеме не показан, как общеизвестное устройство),обеспечивающий одновременное открытие и закрытие клапанов 7 при такте впуска и выпуска. На головке блока цилиндров 6 размещен разделитель потока газов,содержащий предкамеру 8, впускной коллектор 9 и выпускной коллектор 10, во внутреннюю часть которых установлены две специальные вставки 11,обеспечивающие обтекаемую форму в одном направлении и создающих сопротивление потоку газа в обратном направлении. Обтекаемая форма обеспечивается за счет того, что специальные вставки имеют округлую форму и крепятся под углом с таким расчетом, чтобы каждая вставка 11 перекрывала половину проходного сечения коллектора. При этом острая вершина вставки 11 обращена в сторону направления газовому потоку при тактах всасывания или выпуска. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При такте впуска оба клапана 7 открыты и воздушный поток по коллектору 9 предкамеру 8 поступает в цилиндр 4. При тактах сжатия и рабочем ходе оба клапана закрыты, а при такте выпуска оба клапана 7 открыты и отработанная газовая смесь перемещается через предкамеру 8 в выпускной коллектор 10. Сечение в самом узком месте, как во впускном 9, так и выпускном 10 коллекторах должно быть больше суммы проходных сечений клапанов 7. Подобное выполнение устройства ДВС обеспечивает разделение потока газов вне головки цилиндров при одновременной работе клапанов при такте впуска и выпуска. Это позволит значительно снизить потери на насосные хода и улучшить топливную экономичность на 1015,а кинематика и динамика двигателя внутреннего сгорания позволяет увеличить частоту вращения коленчатого вала до 1015 тыс. оборотов в минуту. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, кривошипно-шатунный механизм с поршнем, механизм газораспределения, впускной и выпускной клапаны и впускной и выпускной коллекторы отличающийся тем, что впускной и выпускной коллекторы выполнены в виде бесприводного разделителя потока газа и патрубков,во внутреннюю часть которых установлены по две конические сферические вставки под углом 60,обеспечивающим перекрытие проходного сечения коллектора, при этом острые вершины вставок направлены в сторону направления газовых потоков при тактах всасывания и впуска.