ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F02B75/30 F02B75/32 

Изобретение относится к ДВС и может быть использовано в компрессорах и насосах.

Известен двигатель, содержащий корпус, цилиндр с впускными и выпускными окнами, полый поршень, установленный в цилиндре с образованием двух рабочих камер переменного объема, кривошип с эксцентриковой шейкой, соединенной через сферический шарнир с боковой поверхностью поршня с возможностью возвратно-поступательного и поворотного перемещения относительно оси цилиндра.

Однако данный двигатель ненадежен в работе.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы двигателя.

Это достигается тем, что двигатель, содержащий корпус с впускными и выпускными окнам, полый поршень, установленный в цилиндре с образованием двух рабочих камер переменного объема, кривошип с эксцентриковой шейкой, соединенной через сферический шарнир с боковой поверхностью поршня с возможностью возвратно-поступательного и поворотного перемещения относительно оси цилиндра, снабжен вторым кривошипом с эксцентриковой шейкой, соединенной с поршнем аналогично шейке первого кривошипа, по меньшей мере одной неподвижной перегородкой, установленной по меньше мере в одной полости поршня с образованием в последней двух дополнительных рабочих камер, подпружиненным уплотнительным кольцом, второй кривошип установлен соосно с первым кривошипом по разные стороны от оси цилиндра, на торцах поршня выполнены цилиндрические выемки глубиной больше величины хода поршня, на торцовых поверхностях цилиндра выполнены кольцевые проточки, на стенках выемки и стенках полости поршня выполнены отверстия с возможностью периодического сообщения последних с впускным и выпускными окнами, подпружиненные уплотнительные кольца установлены на наружной поверхности поршня коаксиально отверстиям, причем форма окон в цилиндре выполнена в виде части траектории движения отверстия в поршне, а стенки выемки поршня размещены в кольцевых проточках цилиндра.

Благодаря этому уравновешиваются реактивные силы, действующие на поршень, что повышает эффективность и надежность работы двигателя.

На фиг. 1 показан двигатель в разрезе; на фиг. 2 - схема расположены впускных и выпускных пазов.

В двух цилиндрах 1 установлен свободно поршень 2, имеющий две перегородки (двигатель имеет четыре рабочих камеры). В поршне 2 выполнены отверстия 3, в цилиндрах 1 - выпускные окна 4 и впускные окна 5. Цилиндры 1 закрыты головками 6. Штоки 7, закрепленные в головках 6, другим своим концом закреплены на неподвижной перегородке 8. Головка 6 оснащена уплотнительными кольцами 9, а перегородка 8 - кольцами 10. В корпусе 11 двигателя закреплены (например, при помощи болтов) корпуса 12 цилиндров 1. Штоки 7, связывающие неподвижную перегородку 8, закреплены гайками 13 и выполнены полыми для крепления свечей (или форсунок дизеля) 14 и для подвода к ним питания. Таким образом, в двигателе имеются четыре рабочие камеры 15-18. Окна 4 и 5 сообщаются со своими каналами 19, выполненными в корпусе 11. Каналы 19 сообщаются с патрубками 20. Выпускные патрубки 20 соединены с выхлопной трубой ДВС, а впускные - с топливообеспечивающей аппаратурой.

Механизм передачи возвратно-поступательного движения поршня 2 во вращение вала отбора мощности выполнен следующим образом.

На поршне 2 закреплено сборное кольцо, на котором имеются два утолщения 21, в сферических отверстиях которого установлены по посадке движения сферические окончания 22 кривошипов 23, закрепленных в головках 24 валиков с возможностью поворота вокруг пальцев (в головке 24 выполнены пазы, а в них вставлены кривошипы 23). Валики головок 24 закреплены на подшипниках в маховике 25, который в свою очередь закреплен на подшипниках в корпусе 11. На концах валиков жестко закреплены конические шестерни 26, находящиеся в зацеплении с конической шестерней 27. На маховике 25 жестко закреплена шестерня 28, в которой находится в зацеплении шестерня 29. Шестерня 29 установлена на подшипниках в приливе корпуса 11 или на корпусе 11 закреплена, например, коробка скоростей и тогда уже шестерня 29 будет установлена в коробке скоростей.

Данный ДВС будет работать следующим образом (его механика).

При поступательном движении поршня 2 он будет поворачиваться вокруг своей оси, вращать через кривошипы 23 головки 24 валиков. Шестерни-сателлиты 26 будут катиться по шестерне 27 и значит маховик 25 будет вращаться. При этом каждая точа поршня 2 будет описывать по поверхности цилиндров 1 кривую 30 (эта кривая определена графическим способом - способом построения кривых). Значит и отверстия 3, выполненные в поршне 2 для каждой рабочей камеры, тоже будут описывать такие же кривые.

На фиг. 2 показаны кривая 31, описанная отверстиями 3 (их 2 шт. ) рабочей камеры 15; кривая 32, описанная отверстиями 3 рабочей камеры 16; кривая 33, описанная отверстиями 3 рабочей камеры 17; кривая 34, описанная отверстиями 3 рабочей камеры 18. Поэтому и пазы 4, 5, выполненные в цилиндре 1, будут иметь форму, показанную на фиг. 2. Эти пазы даже прерывистые, так как кривая сложная - она пересекает себя и к тому же две кривые не будут пересекаться, но в этом случае необходимо увеличить длину поршня 2, что нерационально. При прерывности выпускного паза поршень в месте перерыва тоже совершает поступательное движение, но величина его незначительна и в этом месте происходит некоторое незначительное сжатие отработанных газов. При впуске же при перерыве паза происходит некоторое разрежение, но так как в этих местах ход поршня незначительный, то эти сжатия и разрежения существенно не окажутся на КПД ДВС.

На фиг. 2 внизу показан паз 4 (5'), выполненный в цилиндре 1 дизеля, работающего в двухтактном режиме. Для этого в двигателе добавлены две полости (к рабочим камерам). В НМТ в этом случае один паз продувочный. "Закрытие" выпускного паза показано стрелкой 35. При этом сначала рабочая камера продувается, затем выпускной паз поршнем закрывается, а рабочая камера сообщается с воздухоподводом. При карбюраторном ДВС полости 4, 5 разделены, но так как кривая в НМТ имеет значительную длину, то и эти пазы будут значительной длины.

Таким образом создан ДВС, который может работать в четырехтактном режиме без применения клапанов, распредвала и т. д. ; или двухтактный ДВС, в котором проводится отдельно продувка рабочей камеры, а затем впуск.

Технико-экономический эффект будут складываться от снижения себестоимости его изготовления, снижения габаритов (веса), повышения КПД, упрощения конструкции, повышения надежности работы двигателя. (56) Заявка Великобритании N 1191556, кл. F 02 B 53/00, опублик, 1970.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус с цилиндром 1, в котором размещен полый поршень 2 с возможностью возвратно-поступательного и поворотного перемещения относительно оси цилиндра 1. Кривошипы 23 через сферические шарниры 22 связаны с боковой поверхностью поршня 2. На торцах поршня 2 выполнены цилиндрические выемки глубиной, большей величины хода поршня, образующие рабочие каналы 15 и 18. В полости поршня 2 установлена неподвижная перегородка 8, образующая дополнительные рабочие камеры 16 и 17. На стенках полости и стенках выемки поршня 2 выполнены отверстия 3, снабженные подпружиненными уплотнительными кольцами, размещенными коаксиальным отверстиям 3 на наружной поверхности поршня 2. В цилиндре выполнены впускные и выпускные окна (5 и 4 соответственно), имеющие форму в виде части траектории движения отверстий 3 в поршне. Двигатель может быть снабжен по меньшей мере одним штоком 7, жестко связывающими неподвижную перегородку 8 с цилиндром 2 через прорези, выполненные в торцах поршня 2. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, цилиндр с впускными и выпускными окнами, полый поршень, установленный в цилиндре с образованием двух рабочих камер переменного объема, кривошип с эксцентриковой шейкой, соединенной через сферический шарнир с боковой поверхностью поршня, с возможностью возвратно-поступательного и поворотного перемещения относительно оси цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и повышения эффективности работы, он снабжен вторым кривошипом с эксцентриковой шейкой, соединенной с поршнем аналогично шейке первого кривошипа, по меньшей мере одной неподвижной перегородкой, установленной в по меньшей мере одной полости поршня с образованием с последней двух дополнительных рабочих камер, подпружиненным уплотнительным кольцом, второй кривошип установлен соосно первому кривошипу по разные стороны от оси цилиндра, на торцах поршня выполнены цилиндрические выемки глубиной больше величины хода поршня, на торцевых поверхностях цилиндра выполнены кольцевые проточки, на стенках выемки и стенках полости поршня выполнены отверстия с возможностью периодического сообщения последних с впускными и выпускными окнами, подпружиненные уплотнительные кольца установлены на наружной поверхности поршня коаксиально отверстиям, причем форма окон в цилиндре выполнена в виде части траектории движения отверстия в поршне, а стенки выемки поршня размещены в кольцевых проточках цилиндра. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что снабжен по меньшей мере одним штоком, жестко связанным с торцевыми поверхностями цилиндров и неподвижными перегородками, причем в днищах поршней коаксиально штокам выполнены прорези, в которых размещен шток.