Двигатель внутреннего сгорания

(19) 17 б 013 2 В 25/10 5)5 ТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с керамическими деталями, с принудительнымвоздушным охлаждением, и может быть использовано в приводах мобильных машин и Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструированию двигателей с керамическими деталями, с принудительным воздушным охлаждением поршней, и может быть применено в приводах мобильных машин и стационарных промышленных установок.Известен двигатель внутреннего сгорания с двумя соосными цилиндрами и размещенными в нем первым и вторым поршнями, камерами сгорания и сжатия, с основным впускным каналом и продувочными полостями, сообщенными с впускным каналом и через перепускной канал с выпускными окнами внутреннего цилиндра Недостатком известного двигателя является то, что при подаче воздуха в рабочую камеру внутреннего цилиндра воздух не стационарных промышленных установок, В двигателе между головкой и цилиндром установлен керамический моноблок, выполненный в виде стакана с диаметром меньше диаметра цилиндра, Головка выполнена заодно с моноблоком в виде дна его стакана, диаметр первого поршня равен диаметру цилиндра, диаметр второго поршня равен диаметру керамического моноблока. Камера сгорания расположена в керамическом моноблоке между днищем второго поршня и головкой. Второй поршень снабжен со стороны камеры сгорания керамической головкой, со стороны камеры сжатия - кольцевым выступом, равным диаметру первого поршня, а между кольцевым выступом и стенкой цилиндра выполнена камера забора воздуха, 6 з,п. ф-лы, 3 ил. участвует в его охлаждении, что ведет в ходеосуществления рабочего цикла к накоплению тепла и увеличению тепловой напряженности конструкции двигателя,Цель изобретения - снижение тепловой напряженности.Это достигается тем, что между головкой и цилиндром двигателя установлен керамический моноблок, выполненный в виде стакана с диаметром меньше диаметра цилиндра, головка выполнена заодно с моноблоком в виде дна его стакана, диаметр первого поршня равен диаметру цилиндра, диаметр второго поршня равен диаметру керамического моноблока, камера сгорания расположена в керамическом моноблоке междуднищем поршня и головкой, поршень снабжен со стороны камеры сгорания керамической головкой, со стороны камеры сжатия кольцевым выступом, равным диаметру первого поршня, а между кольцевым выстугтом и стенкой цилиндра выполнена камера забора воздуха.При этом керамический моноблок выполнен по меньшей мере из трехслойной циркониевой керамики с разной плотностью, в стыке между цилиндром и моноблоком установлена опорная консольная головка с кольцедержателем и уплотнительными элементами, контактирующими с вторым поршнем, а на уровне впускных-выпускных органов на внутренней поверхности стенки моноблока выполнена газораспределительная канавка, керамический моноблок снабжен металлическими кольцами.На фиг.1 изображен двигатель, разрез; на фиг,2 - поршень с кольцевым выступом; на фиг,З - камера забора воздуха.Двигатель содержит цилиндр 1, состоящий из верхнего керамического моноблока 2.и нижнего металлического блока 3, соединенных через теплостойкую прокладку 4 связями 5.Верхний моноблок 2 включает рабочий цилиндр б, выполненный по крайней мере из трехслойной циркониевой керамики с внутренним плотным слоем 7, промежуточным пористым слоем 8 и наружным плотным слоем 9 с гофрированной поверхностью 10,В головке 11 блока 2 выполнены отверстия для топливной форсунки 12 и запальной свечи 13. В стенках цилиндра б выполнены окна 14 для прохода газов и кольцевая распределительная канавка 15,Нижний металлический блок 3 включает рабочий цилиндр 16, соосный верхнему цилиндру б, Диаметр цилиндра 16 больше диаметра цилиндра 6,На стыке цилиндра 16 и цилиндра б устроена опорная консольная головка 17 с кольцедержателем 18. В кольцедержателе 18 цилиндра 16 выполнены канавки 19 для кольцевых уплотнений 20.В цилиндре 6 моноблока 2 установлен с зазором поршень 21, головка 22 которого выполнена из циркониевой керамики и смонтирована на силовой металлической вставке 23, Головка 22 и силовая вставка 23 закреплены на металлическом цилиндрическом корпусе 24 поршня 21. На торцевой поверхности нижней части поршня 21 выполнен поршневой кольцевой выступ 25 с кольцедержателем 26; в котором установлены уплотнительные элементы 27 и маслосьемные кольца 28, контактирующие с внутренней поверхностью 29 стенок цилиндра 16,Поршень 21 смонтирован на поломтрубчатом штоке 30.В цилиндре 16 блока 3 кроме поршневого кольцевого выступа 25 размещен пор 5 шень 31, смонтированный на штоке 32,Внутри штока 32 и через поршень 31пропущен со скольжением шток 30. Поршень 31 снабжен уплотнительными элементами 33, установленными в канавках 34.10 В цилиндре 16 на уровне нижней мертвой точки головки поршня 31 устроены окна35 забора воздуха, соединенные трубопроводом с фильтром воздуха (не показан), Поршень 31 снабжен дополнительными15 уплотнительными элементами 36, контактиРующими со штоком 32Рабочий объем, ограниченный стенками моноблока 2 и поршневой,головкой 22,при положении поьлня 21 в,в.м.т. образуют20 камеру 37 сгорания двигателя,Рабочий объем, ограниченный стенками цилиндра 16, головкой поршня 31 и нижней поверхностью поршня 21, образуюткамеру 38 сжатия.25 Камеры сгорания 37 и сжатия 38 соединены между собой перепускными трубками39, проходящими через подогреватель 40.В верхней части стенок цилиндра 16подспорной консольной головкой 17 выпол 30 иены проточные отверстия 41 камеры 42забора воздуха, соединенные трубопроводом с фильтром воздуха,На выходе окон 14 в коллектор 43 установлен золотник 44 системы газораспреде 35 ления, имеющий сегментные выемки 45впуска и выпуска 46 газов. Каналы впуска ивыпуска разделены перегородкой 47, размещенной в подогревателе 40.Шток 30 поршня 21 и шток 32 поршня40 31 соединены с ромбическим механизмом48, размещенным внутри поддона 49. Ромбический механизм 48 включает прииводные оленчатые валы 50 и 51, соединенныес парными . ривошипами 52 и 53, Штоки 3045 и 32 соединены шарнирно через хомуты 54и 55 с парными кривошипами 52 и 53.В поршне 21 выполнены отверстия 56,проходящие в стенках 57 поршня 21, отверстие 58 - внутри корпуса 24, отверстие 59 -50 в силовой вставке 23, отверстие 60 - в керамической головке 22, отверстие 61 - в штоке30.Связь 5 соединяет блок 3 и распределительную плиту 62 и содержит анкерные55 болты 63 и трубки 64 для ограничения давления затяжкиПод распределительной плитой 62 уложена прокладка 65 на гребки 66 и 67, образующие каналы 68 охлаждения головки 11.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Плита 62 имеет гнезда с отверстиями 69 и 70 для закрепления форсунки 12 и свечи 13. На гребнях 71 гофров 10 цилиндра 6 насажены металлические кольца 72. Металлический цилиндр 16 снабжен оребрением 73.Двигатель снабжен масленым насосом 74 и системой смазки (не показана), В поддоне 49 установлен патрубок 75 с выпускными окнами 76,Двигатель работает следующим образом.При движении поршня 21 из нижней мертвой точки в верхнюю через приточные окна 35 в полость цилиндра 16 поступает очередной заряд воздуха и одновременно поршень 21 вытесняет отработанный газ из ,полости цилиндра 6 через золотники 44. Выполняются параллельно два раббчих цикла - впуск и выпуск, При дальнейшем повороте коленчатых валов 50 и 51 с помощью поршня 31 производится сжатие свежего воздушного заряда. После перемещения поршня 31 в высшую мертвую точку поршень 21 с помощью ромбического механизма 48 и штока 30 перемещается в направлении поршня 31, вытесняя сжатый воздух по перепускным трубкам 39 через золотник 44 в камеру 37 сгорания.После поворота золотников 44 на закрытие окон 14 в камеру 37 сгорания топливной форсункой 12 впрыскивается топливо вблизи свечи 13, вызывающей воспламенение смеси. Происходит рабочий процесс расширения - рабочий ход обоих поршней 21 и 31, вызывающий через штоки 30 и 32 и ромбический механизм 48 вращение коленчатых валов 50 и 51.При движении поршня 21 в нижнюю мертвую точку его стенки снаружи охлаждаются холодным воздухом, поступающим в камеру 42 забора воздуха через отверстия 41, имеющие односторонний клапан (не показан),При движении поршня 21 в верхнюю мертвую точку отверстие 41 перекрывается клапаном и воздух из камеры 42 через отверстия 56 и 58-61 поступает во внутреннюю полость поршня 21, охлаждая корпус 24 и керамическую головку 22,После достижения поршнями 21 и 31 нижней мертвой точки цикл работы двигателя повторяется.Уменьшение температурных воздействий на металлические детали двигателя за счет разделения камер сжатия и сгорания с выделением последней в керамический моноблок, совмещение протекания рабочих процессов с процессом принудительного воздушного охлаждения теплонапряженных деталей позволяет снизить тепловую напряженность деталей двигателя при уменьшении передачи тепла в систему охлаждения.Формула изобретения 1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в, нем первым и вторым поршнями, камеры сгорания и сжатия, образованные днищами поршней, впускные и выпускные органы, размещенные в стенке цилиндра, форсунку и свечу зажигания, установленные в головке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения тепловой напряженности, между головкой и цилиндром установлен керамический моноблок, выполненный в виде стакана с диаметром меньше диаметра цилиндра, головка выполнена заодно с моноблоком в виде дна его стакана. диаметр первого поршня равен диаметру цилиндра, диаметр второго поршня равен диаметру керамического моноблока, камера сгорания расположена в керамическом моноблоке между днищем второго поршня и головкой, поршень снабжен со стороны камеры сгорания керамической головкой, со стороны камеры сжатия - кольцевым выступом, равным диаметру первого поршня, а между кольцевым выступом и стенкой цилиндра выполнена камера забора воздуха. 2.Двигатель по п.1, отл и ча ю щи йс я тем, что керамический моноблок выполнен по меньшей мере из трехслойной керамики с разной плотностью,3. Двигатель по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что керамический моноблок выполнен из керамики на основе циркония.4, Двигатель по пп,1 - 3, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что в стыке между цилиндром и моноблоком установлена опорная консольная головка с кольцедержателем и уплотнительными элементами, контактирующими с вторым поршнем,5, Двигатель по пп,1-4, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что кольцевой выступ снабжен дополнительным кольцедержателем с уплотнительными элементами, размещеннымив цилиндре.6. Двигатель по пп.1 - 5, о т л и ч а ю щ ий.с я тем, что керамический моноблок снабжен металлическими кольцами,7,Двигатель попп,1 - 6,отл и ча ющий с я тем, что на внутренней поверхности моноблока выполнена газораспределительная канавка на уровне впускных-выпускных органов,1760139 Составитель Я.МариничТехред М.Моргентал аэ 3168 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производственно-и Редактоо Л.Волкова Корректор М.Керецма