Ибадуллаев гаджикадир алиярович: двигатель внутреннего сгорания – патент РФ 2027043

двигатель внутреннего сгорания – патент РФ 2027043

Использование: двигатели внутреннего сгорания с изменяемым ходом поршня. Сущность изобретения: штоки 4 поршней двигателя через рабочие зубчатые рейки 5 кинематически связаны с зубчатыми венцами 6 муфт свободного хода 7, расположенных на двух промежуточных валах 8 и 9. Последние через шестерни 10 и 11 связаны с выходным валом 13 через зубчатое колесо 12. Стопорная шестерня 15, свободно установленная на неподвижной оси, может быть зафиксирована с помощью тормозных колодок 17, для остановки поршня в нужном положении. Стопорная шестерня 15 входит в зацепление с дополнительной зубчатой рейкой 14. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с цилиндрами, поршни, жестко связанные со штоком и установленные в цилиндрах, два промежуточных вала с шестернями, размещенные по разные стороны от штока, выходной вал с зубчатым колесом, установленный параллельно промежуточным валам, рабочие зубчатые рейки, выполненные на штоках, муфты свободного хода с зубчатыми венцами, размещенные на промежуточных валах, причем шестерни входят в зацепление с зубчатым колесом, зубчатые венцы – с рабочими зубчатыми рейками, а муфты свободного хода, расположенные на разных промежуточных валах, выполнены с возможностью кинематической связи промежуточного вала и штока поршня при противоположных движениях последнего, отличающийся тем, что двигатель снабжен управляемыми механизмами изменения величины хода поршня по числу цилиндров, каждый механизм выполнен в виде дополнительной зубчатой рейки, жестко связанной со штоком, стопорной шестерни, свободно установленной на неподвижной оси в корпусе, и управляемого стопорного устройства, причем стопорная шестерня входит в зацепление с дополнительной зубчатой рейкой, а управляемое стопорное устройство выполнено с возможностью фиксации стопорной шестерни с неподвижной осью.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что управляемое стопорное устройство выполнено в виде тормозных колодок, установленных с возможностью перемещения вдоль неподвижной оси и взаимодействия с поверхностью стопорной шестерни.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может найти применение при проектировании двигателей внутреннего сгорания с изменяемым ходом поршня.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршень, жестко соединенный со штоком, на котором выполнен зубчатый венец, два промежуточных вала, сообщенных между собой при помощи шестерен с выходным валом. На каждом промежуточном валу установлены полушестерни, входящие попеременно в зацепление с зубчатой рейкой штока поршня [1].

Недостатком известной конструкции двигателя внутреннего сгорания (ДВС) является его малая надежность, обусловленная несовершенством кинематической схемы. Данное обстоятельство поясняется тем, что в процессе работы двигателя при движении поршней в цилиндрах передача крутящего момента осуществляется через полушестерни, установленные на промежуточных валах двигателя, которые в свою очередь не в состоянии, в силу их конструкции, обеспечить безвибрационную передачу крутящего момента на выходной вал двигателя.

Кроме того, данная конструктивная схема не позволяет регулировать величину хода поршня в процессе работы ДВС.

Частично вышеперечисленные недостатки устранены в техническом решении, принятом в качестве прототипа, и раскрывающий двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрами, поршни, жестко связанные со штоком и установленные в цилиндрах, два промежуточных вала с шестернями, размещенные по разные стороны от штока, выходной вал с зубчатым колесом, установленный параллельно промежуточным валам, рабочие зубчатые рейки, выполненные на штоках, муфты свободного хода с зубчатыми венцами, размещенные на промежуточных валах, причем шестерни входят в зацепление с зубчатым колесом, зубчатые венцы – с рабочими зубчатыми рейками, а муфты свободного хода, расположенные на разных промежуточных валах выполнены с возможностью кинематической связи промежуточного вала и штока поршня при противоположных движениях последнего [2].

Негативной стороной данной конструктивной схемы является невозможность регулировать величину хода поршня в процессе эксплуатации ДВС, что делает данный двигатель малоэффективным.

Целью изобретения, т. е. тем техническим результатом, который можно получить от использования предложенной конструкции ДВС, является повышение эффективности работы последнего и расширение его функционального назначения.

Поставленная цель достигается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрами, поршни, жестко связанные со штоком и установленные в цилиндрах, два промежуточных вала с шестернями, размещенные по разные стороны от штока, выходной вал с зубчатым колесом, установленный параллельно промежуточным валам, рабочие зубчатые рейки, выполненные на штоках, муфты свободного хода с зубчатыми венцами, размещенные на промежуточных валах, причем шестерни входят в зацепление с зубчатым колесом, зубчатые венцы – с рабочими зубчатыми рейками, а муфты свободного хода, расположенные на разных промежуточных валах, выполнены с возможностью кинематической связи промежуточного вала и штока поршня при противоположных движениях последнего, снабжен управляемыми механизмами изменения величины хода поршня, по числу цилиндров, каждый механизм выполнен в виде дополнительной зубчатой рейки, жестко связанной со штоком, стопорной шестерни, свободно установленной на неподвижной оси в корпусе и управляемого стопорного устройства, причем стопорная шестерня входит в зацепление с дополнительной зубчатой рейкой, а управляемое стопорное устройство выполнено с возможностью фиксации стопорной шестерни с неподвижной осью.

Кроме того в предложенном двигателе управляемое стопорное устройство выполнено в виде тормозных колодок, установленных с возможностью перемещения вдоль неподвижной оси и с возможностью взаимодействия с поверхностью стопорной шестерни.

Наличие у заявленного изобретения отличительной от прототипа совокупности существенных признаков, каждый из которых необходим, а все они достаточны для достижения поставленной цели, делает данное изобретение новым.

Проведенный в данной и смежной отраслях техники патентный поиск не выявил источников информации, которые бы содержали признаки отличительной совокупности формулы изобретения, на основании чего можно конcтатировать, что предложенное изобретение явным образом не вытекает из существующего уровня техники и обладает изобретательским замыслом.

На фиг. 1 показана схема двигателя; на фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с цилиндрами 2. В цилиндрах 2 установлены поршни 3 со штоками 4, на которых выполнены рабочие зубчатые рейки 5, входящие в зацепление с зубчатыми венцами 6 муфт свободного хода 7.

Муфты свободного хода 7 размещены на промежуточных валах 8 и 9, на которых также размещены шестерни 10 и 11.

Шестерни 10 и 11 входят в зацепление с зубчатым колесом 12 выходного вала 13.

Для регулировки величины хода поршней 3 двигатель снабжен управляемыми механизмами изменения величины хода поршня для каждого цилиндра. Каждый механизм изменения величины хода поршня содержит дополнительную зубчатую рейку 14, стопорную шестерню 15, свободно установленную на неподвижной оси 16 и управляемого стопорного устройства, выполненного например в виде тормозных колодок 17, установленных с возможностью перемещения под действием привода (гидравлического или механического) вдоль подвижной оси 16 и фиксации стопорной шестерни 15 с неподвижной осью 16.

Муфты свободного хода, размещенные на различных валах, выполняются с возможностью кинематической связи промежуточного вала и штока поршня при противоположных движениях последнего.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При воспламенении топлива в цилиндрах 2 продукты сгорания воздействуют на поршень 3, перемещая последний в цилиндре 2, при этом муфта свободного хода 7, расположенная на одном из валов, например на промежуточном валу 8, осуществляет кинематическую связь штока 4 через рабочую зубчатую рейку 15 и зубчатый венец 6 с промежуточным валом 8, передавая последнему крутящий момент. Во время рабочего хода муфта свободного хода, расположенная на втором промежуточном вале 9, разъединяет кинематическую связь штока 4 с промежуточным валом 9, а зубчатый венец 6 свободно вращается относительно промежуточного вала 9, каждый в свою очередь, через шестерню 10 получает крутящий момент от зубчатого колеса 12 и шестерни 11 промежуточного вала 8. Во время рабочего хода стопорная шестерня 15 свободно вращается на неподвижной оси 16. При движении поршня 3 к ВМТ во время подготовительного цикла работы перемещение поршня осуществляется через кинематическую связь штока 4, рабочую зубчатую рейку 15 и зубчатый венец 6 муфты свободного хода 7 от промежуточного вала 9, при этом кинематическая связь штока 4 и промежуточного вала 8 разомкнута, а промежуточный вал 8 вращается от поршня другого цилиндра, стопорная шестерня 15 также свободно вращается на неподвижной оси 16. Таким образом, один промежуточный вал 8 осуществляет передачу нагрузки от поршней 3 к выходному валу 13 и обеспечивает вращение второго вала 9. Для оптимизации рабочего процесса, в случае необходимости, обеспечивают изменение величины перемещения поршней 3, для чего перемещают тормозные колодки 17 вдоль неподвижной оси 16, в зависимости например от сигнала датчика какого-либо параметра работы ДВС, и фиксируют стопорную шестерню 15, которая обеспечивает остановку поршня 3 в нужном положении, после чего тормозную колодку 17 разъединяют со стопорной шестерней, позволяя последней свободно вращаться на неподвижной оси.

Двигатель может работать как по двухтактному, так и по четырехтактному циклу и может быть карбюраторным или дизельным.

Механизм изменения величины хода поршней позволяет, в зависимости от величины нагрузки или вида используемого топлива оптимизировать рабочий процесс.

Содержание

47

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дагестанский государственный технический университет»

Ибадуллаев

Гаджикадир Алиярович

БЕНЗИНОВЫЙ

Двигатель внутреннего сгорания со сверхвысокой степенью сжатия

Махачкала 2007 г.

Печатается по решению Ученого совета ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», протокол №10 от 28.06.2007 г.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания со сверхвысокой степенью сжатия / Ибадуллаев Г.А. – Махачкала: ДГТУ, 2007.

В настоящем издании изложены результаты теоретических исследований автора в области повышения эффективности работы двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрены возможности повышения коэффициента полезного действия двигателей за счет увеличения степени сжатия рабочей смеси.

Брошюра может представлять интерес для производственников и научных работников, занимающихся вопросами двигателестроения.

Рецензент: доцент кафедры ТК и САПР ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет», к.т.н. Тынянский В.П.

Введение 4

Особенности работы ДВС по циклу Карно 6

(размышления и выводы) 6

20

Q-Q₂ 20

P 20

V 20

Рис. 1 20

20

T₂ 21

V 21

Рис.3 21

22

Г.А.Ибадуллаев 22

Рабочие процессы в бензиновом ДВС со сверхвысокой степенью сжатия 22

P 38

38

39

Заключение по результатам стендовых испытаний 40

двигателей 40

Первая официальная демонстрация работы бензинового двигателя Ибадуллаева Г.А. со степенью сжатия 21,5 профессорско-преподавательскому составу Махачкалинского филиала МАДИ (ГТУ) была проведена в июне 2006 года. Затем была совместная демонстрация профессорско-преподавательскому составу МФ МАДИ и механического факультета ДГТУ.

В феврале 2007 года Ибадуллаев Г.А. продемонстрировал профессорско-преподавательскому составу МФ МАДИ (ГТУ) обкатанный на автомобиле новый бензиновый двигатель со степенью сжатия 24,5 (фактически почти 25) с давлением сжатия 37 (фактически 37,5). После этого нами было составлено заключение, которое публикуется в настоящей брошюре.

Ибадуллаев Г. А. по образованию юрист. В 1980 году с отличием окончил юридический факультет ДГУ. С того времени по май 2006 года работал следователем в органах прокуратуры Республики Дагестан. Ушел в отставку по выслуге лет в чине старшего советника юстиции.

Более 200 лет расчеты Карно будоражили творческую мысль ученых, практиков и изобретателей. Особый расцвет поиски решения «идеального» двигателя по Карно получили после изобретений Р.Дизеля. Шли десятилетия. Труды огромной армии ученых и изобретателей результатов не давали. В дальнейшем мир науки в области двигателестроения постепенно, если так можно выразиться, пришел в уныние. Казалось, что такого решения в природе не существует.

Более 100 лет назад Пуанкаре поставил перед учеными задачу. До недавнего времени считалось, что она не имеет решения. Год назад задача была решена. Оказалось не все, что нам кажется неразрешимым, на самом деле является таковым.

Увидев в первый раз двигатель, я испытал ощущения, очень близкие к шоку. На тот момент двигатель имел степень сжатия 20, давление сжатия 27 кг/см². По внешнему виду почти ничем не отличался от обычного двигателя. Ибадуллаев Г.А. с удовольствием катал на машине всех желающих, демонстрировал динамику разгона. Имея представление о том, какие мощные автоконцерны, какое множество институтов и ученых в течение целого столетия с лишним пытались бороться с детонациями, не верилось, что фантастика, благодаря юристу, превратилась в реальность.

Суть теоретических утверждений Ибадуллаева Г.А. заключается в том, что в его цикле сжатие рабочего тела до сверхвысокого давления Р₁ осуществляется без ввода тепла. Тепло вводится в начале расширения при постоянстве давления Р₁. Достигается это путем синхронизации скоростей увеличения объема рабочего тела и объема камеры сгорания.

Если следовать логике процесса горения, объяснение не только правильное, но и единственно возможное. Если давление Р₁ будет падать, интенсивность горения замедлится и двигатель не будет эффективным.