Двигатель внутреннего сгорания

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Храмцов Петр Георгиевич(72) Автор Храмцов Петр Георгиевич(73) Патентообладатель Храмцов Петр Георгиевич(57) 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, коленчатый вал с кривошипно-шатунным механизмом, шарнирно соединенным с поршнем, имеющим возможность качания в камере переменного объема корпуса вокруг полого впускного вала и перекрытия газораспределительного окна последнего, при этом полый впускной вал имеет возможность вращения в два раза медленнее коленчатого вала головку с расположенными в 13492 1 2010.08.30 ней форсункой и выпускным клапаном, теплоизолирующие накладки, отличающийся тем, что теплоизолирующие накладки установлены на поверхностях камеры переменного объема, на днище головки, на зеркале, в углублении и на боковой поверхности поршня, в выпускном канале головки и каждая из них имеет следующую структуру деталь крепления накладки, припой, соединенные диффузионной сваркой в монолит циркониевая фольга, слои анодированной циркониевой фольги, циркониевая фольга, нихромовая пластина. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что теплоизолирующие накладки установлены на тарелке и стержне выпускного клапана и соединены с ним диффузионной сваркой. Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в качестве дизельного двигателя. Известен кривошипно-шатунный двигатель внутреннего сгорания 1, в котором объем цилиндра ограничен днищем крышки, зеркалом поршня и стенками цилиндра. Недостаток данного двигателя - боковая сила, вызывающая потери на трение и износ уплотнений. Известен также двигатель с поворотным поршнем 2, разработанный новозеландской компанией, имеющий поворотные поршни, качающиеся на оси, параллельной оси вращения кривошипа. При весе 65 кг двигатель развивает мощность 231 л.с. Недостатки данного двигателя - снижающий экономичность, повышенный отвод тепла в систему охлаждения, обусловленный высоким соотношением площади поверхности рабочих камер к их объему, невозможность работы по четырехтактному циклу. Прототипом предлагаемого технического решения является адиабатный двигатель с качающимися поршнями 3, содержащий поршни, поворачивающиеся вокруг впускного вала, кривошипно-шатунный механизм, теплоизолирующие накладки. Недостатком данного двигателя является то, что он должен быть выполнен из стальных деталей. Задача предлагаемого технического решения - создание возможности использования в конструкции двигателя литых деталей из алюминиевых сплавов, уменьшение потерь тепла в систему охлаждения. Для достижения поставленной задачи двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, коленчатый вал с кривошипно-шатунным механизмом, шарнирно соединенным с поршнем, имеющим возможность качания в камере переменного объема корпуса вокруг полого впускного вала и перекрытия газораспределительного окна последнего, при этом полый впускной вал имеет возможность вращения в два раза медленнее коленчатого вала головку с расположенными в ней форсункой и выпускным клапаном, теплоизолирующие накладки, изменен тем, что теплоизолирующие накладки установлены на поверхностях камеры переменного объема, на днище головки, на зеркале, в углублении и на боковой поверхности поршня, в выпускном канале головки и каждая из них имеет следующую структуру деталь крепления накладки, припой, соединенные диффузионной сваркой в монолит циркониевая фольга, слои анодированной циркониевой фольги, циркониевая фольга, нихромовая пластина. Теплоизолирующие накладки, установленные на тарелке и стержне выпускного клапана, соединены с ним диффузионной сваркой. Возможность использования в конструкции двигателя деталей из алюминиевых сплавов достигается за счет внедрения деталей крепления теплоизолирующих накладок в тело теплоизолируемых литых деталей при их отливке. Повышение экономичности достигается за счет использования в структуре теплоизолирующих накладок нескольких слоев окиси циркония. Предлагаемое техническое решение поясняется схемами 2 13492 1 2010.08.30 фиг. 1 - устройство двигателя и расположение теплоизолирующих накладок фиг. 2 - структура теплоизолирующих накладок. На схемах обозначены 1 - поршень 2 - шатун 3 - поршневой палец 4 - впускной вал 5 - газораспределительное окно впускного вала 6 - форсунка 7 - накладка на днище блока головок 8 - накладка на зеркале поршня 9 - накладка в углублении поршня 10 - накладка на боковой стенке камеры переменного объема выше поверхности скольжения уплотнений 11 - накладка на боковой поверхности поршня 12 - накладка на тарелке клапана 13 - накладка в выпускном канале блока головок 14 - цилиндрическая накладка на стержне клапана 15 - поверхность стержня клапана, охлаждаемая контактом с направляющей 16 - деталь крепления накладки 17 - припой 18 - окись циркония 19 - металлический цирконий 20 - нихромовая пластина. Камера переменного объема теплоизолирована накладками 7, 8, 9, 10, 12. Поршень и клапан дополнительно теплоизолированы накладками 11, 14. Выпускной канал - 13. В качестве теплоизолирующего материала используется окись циркония, образующаяся на поверхности циркониевой фольги в процессе анодирования. Коэффициент теплопроводности керамики 2 - 2,4 Вт/(см К). Структура теплоизолирующей накладки близка к структуре многослойного керамического конденсатора. Теплоизоляция состоит из чередующихся тонких слоев керамики 2 (на схеме п. 18) и металлического циркония - 19, прослойки которого препятствуют образованию в керамике сквозных трещин,создают анизотропию теплопроводности накладки, выравнивающую температуру вдоль поверхности теплоизолируемых деталей. Нихромовая пластина 20 защищает прослойки металлического циркония 19 от окисления горячими газами, препятствуя образованию сплошного слоя керамики, склонного к растрескиванию и выкрашиванию из-за ударных воздействий в моменты воспламенения топлива. Теплоизолирующие накладки соединяются со стальными деталями крепления 16 медно-цинковым припоем 17 или диффузионной сваркой. Для пайки используется не анодированная поверхность циркониевой фольги. Детали крепления 16 внедряются в тело,отлитых из алюминиевых сплавов деталей - поршень, блок головок, при их отливке(накладки, соединенные с деталями крепления, помещаются в литформу). Цилиндрическая накладка 14, расположенная на части поверхности стержня клапана,которая не охлаждается контактом с направляющей, формируется намоткой фольги на стержень клапана (наружный слой формируется намоткой нихромовой фольги) с последующим спеканием в вакууме при обжатии и шлифовкой. Накладки 13 выпускных каналов блока головок, имеющие форму трубы овального сечения, формируются намоткой фольги (внутренний слой - намоткой нихромовой фольги) на графитовое приспособление. Двигатель работает следующим образом. Кривошипно-шатунный механизм с шатуном 2, шарнирно соединенным с поршнем 1 поршневым пальцем 3, преобразует вращение 3 13492 1 2010.08.30 коленчатого вала в качание поршней вокруг впускного вала 4, который вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Впуск свежих зарядов производится через газораспределительные окна 5 полого впускного вала. Впрыск топлива форсункой 6 производится вблизи верхнего положения поршня. Выпуск осуществляется клапаном 15, через выпускные каналы блока головок. Из-за низкой теплопроводности керамики 2, температура нихромовых пластин близка к средней температуре газов в камере переменного объема при четырехтактном цикле. Так как процесс сгорания начинается в углублении поршня, температура нихромовой пластины в углублении поршня на 100-200 С выше. Топливо, попадая на нагретую нихромовую пластину в углублении поршня, резко испаряется и сгорает. Эффективное сгорание топлива, малые потери тепла в систему охлаждения, низкое трение, обусловленное отсутствием боковой силы, позволяют создать дизельные двигатели с высокими топливно-экономическими и экологическими показателями, уменьшенными массой и габаритами. Источники информации 1. Двигатели внутреннего сгорания / Под ред. Орлина А.С, Круглова М.Г. - М. 4 - изд.,1990. - С. 5. 2. Журнал Мотор (Россия). -5/2006. - С. 153. 3.20041057, МПК 01 9/00, 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4