двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один первый цилиндр двигателя внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, впускным и выпускным органами и поршнем, связанным шатуном с первым кривошипом, по меньшей мере, один второй цилиндр с впускным и выпускным органами и поршнем, кинематически связанным со вторым кривошипом, ресивер, вход которого сообщен через обратный клапан с выпускным органом первого цилиндра, а выход ресивера через управляемый распределительный орган сообщен с впускным органом второго цилиндра, поршень второго цилиндра шарнирно соединен шатунной тягой с первым плечом коромысла, второе плечо коромысла связано шатуном со вторым кривошипом, коромысло кинематически связано с входным звеном механизма свободного хода, выходное звено которого связано с валом отбора мощности двигателя внутреннего сгорания.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь коромысла с входным звеном механизма свободного хода выполнена в виде стержня, жестко связанного одним концом с коромыслом, а другим концом - с входным звеном механизма свободного хода с возможностью совершения колебательного движения, причем стержень соосно расположен относительно оси качания коромысла.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде храповой или кулачковой обгонной муфты.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде обгонной муфты трения с роликами или с затягивающими пружинами.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде двух охватывающих одна другую с зазором обойм, являющихся входным и выходным звеньями механизма свободного хода, и подпружиненных пластин, причем внутренняя поверхность наружной обоймы выполнена с криволинейной образующей, полость между обоймами заполнена жидкостью, подпружиненные пластины установлены в пазах внутренней обоймы, на внутренней поверхности наружной обоймы выполнены перепускные каналы, соединяющие полость между обоймами с полостью между дном каждого паза и пластины.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен электрическим линейным генератором, кинематически связанным с коромыслом.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен гидравлическим насосом, кинематически связанным с коромыслом.

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен пневматическим насосом, кинематически связанным с коромыслом.

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ресивер снабжен запорным органом и трубопроводом, сообщенным с впускным трубопроводом первого цилиндра для подачи рабочего тела из ресивера в первый цилиндр при запуске двигателя.

10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что первый и второй кривошипы выполнены с возможностью привода вспомогательных устройств двигателя.

11. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что первый и второй кривошипы кинематически связаны с валом отбора мощности.

12. Двигатель по п.11, отличающийся тем, что первый и второй кривошипы кинематически связаны с валом отбора мощности через зубчатую передачу.

13. Двигатель по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что первый и второй кривошипы объединены в один коленчатый вал.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности устройствам отбора мощности от двигателей внутреннего сгорания.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр двигателя внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, впускным и выпускным органами и поршнем, кривошипно-шатунным механизмом (см. патент РФ №2221926, опубл. 27.10.2004).

Недостатком известного двигателя является сложность конструкции, низкая экономичность, недостаточная экологичность.

Задачей изобретения является накопление энергии для использования ее при увеличении сопротивления движению транспортного средства, снижение суммарной массы двигатель-трансмиссия, упрощение конструкции, расширение технологических возможностей, улучшение экологичности транспортного средства.

Задача заявленного изобретения достигается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один первый цилиндр двигателя внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, впускным и выпускным органами и поршнем, связанным шатуном с первым кривошипом, по меньшей мере, один второй цилиндр с впускным и выпускным органами и поршнем, кинематически связанным со вторым кривошипом, ресивер, вход которого сообщен через обратный клапан с выпускным органом первого цилиндра, а выход ресивера через управляемый распределительный орган сообщен с впускным органом второго цилиндра, поршень второго цилиндра шарнирно соединен шатунной тягой с первым плечом коромысла, второе плечо коромысла связано шатуном со вторым кривошипом, коромысло кинематически связано с входным звеном механизма свободного хода, выходное звено которого связано с валом отбора мощности двигателя внутреннего сгорания. Кинематическая связь коромысла с входным звеном механизма свободного хода может быть выполнена в виде стержня, жестко связанного одним концом с коромыслом, а другим концом - с входным звеном механизма свободного хода с возможностью совершения колебательного движения, причем стержень соосно расположен относительно оси качания коромысла.

Механизм свободного хода может быть выполнен в виде храповой или кулачковой обгонной муфты.

Механизм свободного хода может быть выполнен в виде обгонной муфты трения с роликами или с затягивающими пружинами.

Механизм свободного хода может быть выполнен в виде двух, охватывающих одна другую с зазором обойм, являющихся входным и выходным звеньями механизма свободного хода и подпружиненных пластин, причем внутренняя поверхность наружной обоймы выполнена с криволинейной образующей, полость между обоймами заполнена жидкостью, подпружиненные пластины установлены в пазах внутренней обоймы, на внутренней поверхности наружной обоймы выполнены перепускные каналы, соединяющие полость между обоймами с полостью между дном каждого паза и пластины.

Двигатель может быть снабжен электрическим линейным генератором, кинематически связанным с коромыслом.

Двигатель может быть снабжен гидравлическим насосом, кинематически связанным с коромыслом.

Двигатель может быть снабжен пневматическим насосом, кинематически связанным с коромыслом.

Ресивер может быть снабжен запорным органом и трубопроводом, сообщенным с впускным трубопроводом первого цилиндра для подачи рабочего тела из ресивера в первый цилиндр при запуске двигателя.

Первый и второй кривошипы могут быть выполнены с возможностью привода вспомогательных устройств двигателя.

Первый и второй кривошипы могут быть кинематически связаны с валом отбора мощности.

Первый и второй кривошипы могут быть кинематически связаны с валом отбора мощности через зубчатую передачу.

Первый и второй кривошипы могут быть объединены в один коленчатый вал.

На чертеже изображена кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один первый цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания с устройством подачи топлива, впускным 2 и выпускным 3 органами и поршнем 4, связанным шатуном 5 с первым кривошипом 6, по меньшей мере, один второй цилиндр 7 с впускным и выпускным органами 8 и 9 и поршнем 10, кинематически связанным со вторым кривошипом 11, ресивер 12, вход которого сообщен через обратный клапан 13 с выпускным органом 3 первого цилиндра 1, а выход ресивера 12 через управляемый распределительный орган 14 сообщен с впускным органом 8 второго цилиндра 7. Ресивер 12 снабжен предохранительным клапаном (не показан). Поршень 10 второго цилиндра шарнирно соединен шатунной тягой 15 с первым плечом коромысла 16, второе плечо коромысла 16 связано шатуном 17 со вторым кривошипом 11. Коромысло 16 кинематически связано с входным звеном механизма свободного хода 18, выходное звено которого связано с валом 19 отбора мощности двигателя внутреннего сгорания.

Кинематическая связь коромысла 16 с входным звеном механизма свободного хода 18 может быть выполнена в виде стержня 20, жестко связанного одним концом с коромыслом 16, а другим концом - с входным звеном механизма свободного хода 18 с возможностью совершения колебательного движения, причем стержень соосно расположен относительно оси качания коромысла 16. Механизм свободного хода 18 может быть выполнен в виде храповой или кулачковой обгонной муфты (см. Политехнический словарь под редакцией И.И. Артоболевского, из-во "Советская энциклопедия" Москва, 1977, стр.287, 320). Также механизм свободного хода 18 может быть выполнен в виде обгонной муфты трения с роликами или с затягивающими пружинами. Механизм свободного хода 18 может быть выполнен в виде двух, охватывающих одна другую с зазором обойм, являющихся входным и выходным звеньями механизма свободного хода 18 и подпружиненных пластин, причем внутренняя поверхность наружной обоймы может быть выполнена с криволинейной образующей, полость между обоймами заполнена жидкостью, подпружиненные пластины могут быть установлены в пазах внутренней обоймы, на внутренней поверхности наружной обоймы выполнены перепускные каналы, соединяющие полость между обоймами с полостью между дном каждого паза и пластины (а.с. СССР 1588935, опубл. 30.08.1990). Двигатель может быть снабжен электрическим линейным генератором или гидравлическим насосом или пневматическим насосом, связанными с коромыслом 16. Ресивер 12 может быть снабжен запорным органом и трубопроводом, сообщенным с впускным трубопроводом первого цилиндра для подачи рабочего тела из ресивера в первый цилиндр 1 при запуске двигателя. Первый и второй кривошипы 6 и 11 могут быть выполнены с возможностью привода вспомогательных устройств двигателя. Первый и второй кривошипы 6 и 11 могут быть кинематически связаны с валом 19 отбора мощности. Первый и второй кривошипы 6 и 11 также могут быть кинематически связаны с валом отбора 19 мощности через зубчатую передачу. Первый и второй кривошипы 6 и 11 могут быть объединены в один коленчатый вал.

Работа двигателя.

Особенностью двигателя внутреннего сгорания является быстротечность химических процессов, протекающих в двигателе, что обусловливает высокие обороты вращения коленчатого вала двигателя (1000-7000 об/мин). Минимальная скорость автомобиля примерно 5 км/ч, или примерно 50 об/мин. Таким образом, необходима некоторая понижающая передача. Передаточное отношение при использовании механических КПП постоянно.

При трогании автомобиля его начальная скорость равна нулю, и при наличии прямой связи колеса с двигателем для определенного передаточного отношения обороты двигателя должны были бы быть тоже равны нулю, т.е. мощность двигателя равнялась бы нулю, а соответственно и ускорение автомобиля в этом случае равно нулю. Чего быть не должно, поэтому в схеме связи двигатель - колесо присутствует элемент с возможностью проскальзывания - сцепление (аналогично - гидромуфта и т.п.). При передаче крутящего момента через сцепление происходят потери энергии на трение, во многих случаях нарушается процесс горения топлива на "холостых" оборотах, что в итоге приводит к необходимости трогания "с перегазовкой", что ведет за собой увеличенный расход топлива и снижение экологичности работы двигателя. Предлагается схема, позволяющая, в частности, более плавно реализовать процесс трогания с места с достижением лучших результатов по экономии и экологии. В процессе сгорания топлива в цилиндре 1 образуются газы, которые поршнем 4 выдавливаются в ресивер 12. При достижении некоторого заданного давления в ресивере 12 срабатывает предохранительный клапан. Без дальнейшей необходимости в повышении давления в ресивере 12 процесс сгорания топлива в цилиндре 1 может быть прекращен. По мере необходимости в движении транспортного средства управляющий распределительный орган 13 подает сжатый газ в цилиндр 7, поршень 10 приходит в движение, и соответственно начинает перемещаться коромысло 15, и входное звено механизма свободного хода 16 начинает совершать колебательные движения, преобразуясь во вращательное движение выходного звена 17. По мере снижения давления в ресивере 12 запускается процесс сгорания топлива в цилиндре 1.