ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B57/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в насосокомпрессоростроении.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, установленный в нем ротор, закрепленные на нем цилиндры, находящиеся в них поршни со штоками, содержащими ролики, взаимодействующие с внутренней криволинейной поверхностью корпуса.

Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, установленный в нем ротор, закрепленные на нем цилиндры, находящиеся в них поршни со штоками, содержащими ролики, взаимодействующие с внутренней криволинейной поверхностью корпуса.

Недостатком данных двигателей является ненадежная работа их в четырехтактном рабочем цикле при пуске, малых оборотах и увеличении нагрузки вследствие того, что поршни выводятся из верхних мертвых точек за счет центробежных сил, недостатком является наличие ударных нагрузок на ролики вследствие возможного непостоянного контакта их с внутренней поверхностью корпуса, что снижает долговечность двигателя, а также наличие боковых сил, действующих на цилиндропоршневую группу, вследствие передачи крутящего момента через взаимодействие поршней со стенками цилиндров, что снижает долговечность двигателя и уменьшает его КПД.

Цель изобретения - повышение надежности работы двигателя в четырехтактном рабочем цикле при пуске, малых оборотах и увеличении нагрузки вследствие вывода поршней из верхних мертвых точек за счет инерции вращения ротора, повышение долговечности двигателя вследствие уменьшения ударных нагрузок на ролики за счет постоянного контакта их с внутренней поверхностью корпуса, повышение долговечности двигателя и его КПД за счет уменьшения боковых сил, действующих на цилиндропоршневую группу.

Поставленная цель достигается тем, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус, установленный в нем ротор с закрепленными на нем цилиндрами, находящиеся в них поршни со штоками, ролики, взаимодействующие с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, на роторе симметрично продольной оси каждого цилиндра жестко закреплены два кронштейна, шарнирно связанных с соответствующими двуплечими рычагами, которые снабжены роликами, взаимодействующими с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, двуплечие рычаги кинематически связаны между собой зубчатой передачей, двуплечие рычаги кинематически связаны со штоком поршня, причем данная связь осуществлена при помощи зубчатой передачи посредством выполнения штока в виде зубчатой рейки или при помощи шарнирно закрепленных рычагов.

На фиг. 1 и 2 изображен поперечный разрез предлагаемого двигателя (варианты).

Предлагаемый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания (первый вариант, фиг. 1) содержит корпус 1, установленный в нем ротор 2 с закрепленными на нем цилиндрами, находящиеся в них поршни со штоками. На роторе 2 симметрично продольной оси цилиндра 3 жестко закреплены кронштейны 4 и 5. В цилиндре 3 находится поршень 6 со штоком 7. Кронштейн 4 шарнирно связан с двуплечим рычагом 8, который снабжен роликом 9, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Кронштейн 5 шарнирно связан с двуплечим рычагом 11, который снабжен роликом 12, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Двуплечие рычаги 8 и 11 снабжены внешними зубчатыми венцами, взаимодействующими между собой через передаточные шестерни 13 и 14, которые жестко закреплены на роторе 2, причем между шестернями 13 и 14 находится шток 7 поршня 6, выполненный в виде зубчатой рейки. Аналогичным образом выполнены другие цилиндры. Количество цилиндров в двигателе и профиль внутренней поверхности 10 корпуса 1 могут быть изменены. Передаточные шестерни 13 и 14 могут быть ликвидированы и двуплечие рычаги 8 и 11 будут непосредственно взаимодействовать между собой при помощи зубчатой передачи, причем между двуплечими рычагами 8 и 11 будет находиться шток 7 поршня 6, выполненный в виде зубчатой рейки. Данная зубчатая передача должна обеспечивать одинаковое угловое перемещение роликов 9 и 12 с фазой 180^о. Таким образом, двуплечие рычаги 8 и 11 кинематически связаны между собой зубчатой передачей, а также двуплечие рычаги 8 и 11 кинематически связаны со штоком 7 поршня 6 при помощи зубчатой передачи, посредством выполнения штока 7 в виде зубчатой рейки, размещенной между шестернями 13 и 14 (двуплечими рычагами 8 и 11).

Предлагаемый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания по второму варианту (фиг. 2) содержит корпус 1, установленный в нем ротор 2 с закрепленными на нем цилиндрами, находящиеся в них поршни со штоками. На роторе 2 симметрично продольной оси цилиндра 3 жестко закреплены кронштейны 4 и 5. В цилиндре 3 находится поршень 6 со штоком 7. Кронштейн 4 шарнирно связан с двуплечим рычагом 8, который снабжен роликом 9, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Кронштейн 5 шарнирно связан с двуплечим рычагом 11, который снабжен роликом 12, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Двуплечие рычаги 8 и 11 снабжены внешними зубчатыми венцами, взаимодействующими между собой. Двуплечие рычаги 8 и 11 при помощи соответствующих рычагов 13 и 14 шарнирно связаны со штоком 7 поршня 6. Аналогичным образом выполнены другие цилиндры.

Таким образом, двуплечие рычаги 8 и 11 кинематически связаны между собой зубчатой передачей, а также рычаги 8 и 11 кинематически связаны со штоком 7 поршня 6 при помощи шарнирно закрепленных рычагов 13 и 14.

Предлагаемый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При вращении ротора 2 ролики 9 и 12 обкатывают внутреннюю криволинейную поверхность 10 корпуса 1. Двуплечие рычаги 8 и 11, связанные между собой зубчатой передачей, совершают колебательные движения и через кинематическую связь взаимодействуют со штоком 7, обеспечивая возвратно-поступательное движение поршня 6.

Взаимодействие ролика 9 с поверхностью 10 обеспечивает вывод поршня 6 из верхней мертвой точки. Взаимодействие ролика 12 с поверхностью 10 обеспечивает вывод поршня 6 из нижней мертвой точки. Таким образом создаются объемы для организации четырехтактного рабочего цикла двигателя.

Аналогичным образом работают другие цилиндры.

Вывод поршней из мертвых точек за счет сил инерции при вращении ротора, а не центробежных сил, обеспечивает надежную работу двигателя при пуске, малых оборотах и увеличении нагрузки. Постоянное взаимодействие роликов 9 и 12 с поверхностью 10 уменьшает ударные нагрузки на них. Передача крутящего момента от взаимодействия ролика 12 с поверхностью 10 через двуплечий рычаг 11 на кронштейн 5, жестко закрепленный на роторе 2, уменьшает боковые силы, действующие на поршень 6.

Использование: в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус 1, установленный в нем ротор 2 с закрепленными на нем цилиндрами, находящиеся в них поршни со штоками. На роторе 2 симметрично продольной оси цилиндра 3 жестко закреплены кронштейны 4 и 5. В цилиндре 3 находится поршень 6 со штоком 7. Кронштейн 4 шарнирно связан с двуплечим рычагом 8, который снабжен роликом 7, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Кронштейн 5 шарнирно связан с двуплечим рычагом 11, который снабжен роликом 12, взаимодействующим с внутренней криволинейной поверхностью 10 корпуса 1. Двуплечие рычаги 8 и 11 снабжены внешними зубчатыми венцами, взаимодействующими между собой через передаточные шестерни 13 и 14, которые жестко закреплены на роторе 2, причем между шестернями 13 и 14 находится шток 7 поршня 6, выполненный в виде зубчатой рейки. Аналогичным образом выполнены другие цилиндры. Количество цилиндров в двигателе и профиль внутренней поверхности 10 корпуса 1 могут быть изменены. Передаточные шестерни 13 и 14 могут быть ликвидированы и двуплечие рычаги 8 и 11 будут непосредственно взаимодействовать между собой при помощи зубчатой передачи, причем между двуплечими рычагами 8 и 11 будет находиться шток 7 поршня 6, выполненный в виде зубчатой рейки. Данная зубчатая передача должна обеспечивать одинаковое угловое перемещение роликов 9 и 12 с фазой 180. Таким образом, двуплечие рычаги 8 и 11 кинематически связаны между собой зубчатой передачей, а также рычаги 8 и 11 кинематически связаны со штоком 7 поршня 6 при помощи зубчатой передачи, посредством выполнения штока 7 в виде зубчатой рейки, размещенной между шестернями 13 и 14 (двуплечими рычагами 8 и 11). 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с внутренней криволинейной поверхностью, выходной вал, ротор с цилиндрами, закрепленный на выходном валу, поршни, установленные в цилиндрах, ролики, кинематически связанные с поршнями и взаимодействующие с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, двигатель снабжен кронштейнами, по меньшей мере парой установленных на кронштейнах по разные стороны от цилиндров рычагов, один из которых является двуплечим, зубчатой передачей, кинематически связанной с первым плечом двуплечего рычага и плечом другого рычага, а ролики на втором плече двуплечего рычага и плече другого рычага. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что шток поршня выполнен в виде зубчатой рейки, первое плечо двуплечего рычага и плечо другого рычага выполнены в виде зубчатых секторов, зубчатая передача выполнена в виде двух шестерен, установленных на цилиндре по разные стороны от зубчатой рейки и входящих в зацепление с последней и зубчатыми секторами первого плеча двуплечего рычага и плеча другого рычага. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что шток поршня выполнен в виде двух тяг, первые концы которых шарнирно соединены с поршнем, а вторые шарнирно связаны с первым плечом двуплечего рычага и плечом другого рычага, причем зубчатая передача выполнена в виде двух зубчатых секторов, находящихся в зацеплении и жестко связанных с первым плечом двуплечего рычага и плечом другого рычага.