ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к двигателестроению.

Известны двигатели внутреннего сгорания с применением подшипников, причем их внутренняя обойма выполнена цельной и на ней жестко закреплены два кривошипных пальца в противофазе, к ним присоединены два шатуна и верхние их головки присоединены к поршням, помещенным в V-образные цилиндры.

Основным недостатком таких двигателей являются консольно размещенные пальцы кривошипов. При газовых нагрузках на поршень, находящийся в верхнем положении, в момент вспышки возникает мощный опрокидывающий момент силы, действующей через шатун, находящийся в верхнем положении, на нижний отдел обоймы и шарики, которые воспринимают не свойственную им нагрузку не по беговой дорожке, что приводит к ненормальной работе подшипника и быстрому выходу его из строя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, где также используются два шатуна на один поршень, который имеет недостатки, присущие двигателю внутреннего сгорания с коленчатым валом.

Наиболее близким к предлагаемому двигателю внутреннего сгорания является двигатель внутреннего сгорания, который состоит из цилиндра, в котором размещен поршень, соединенный с помощью поршневого пальца с двумя шатунами, а нижние головки соединены с кривошипами, оси которых размещены в стенках картера двигателя, и на оси кривошипов запрессованы зубчатые шестерни, которые кинематически соединяются с нижеразмещенными зубчатыми шестернями на валу нагрузки, причем между шестернями правой стороны размещена дополнительно паразитная шестерня, позволяющая шатунам вращаться в разные стороны, в результате уменьшаются боковые силы, воздействующие на стенки цилиндра.

Такое выполнение двигателя конструктивно является сложным. В связи с консольным размещением пальцев кривошипов, присоединенные к ним нижние отделы шатунов под воздействием газовых сил оказывают большой опрокидывающий момент силы на оси кривошипов, размещенных в стенках картера двигателя, что приводит к преждевременному износу осей кривошипных втулок и передающих зубчатых шестерен. Такая схема вызывает большие затруднения при многорядном выполнении двигателя, так как это ведет к неоправданному увеличению габаритов двигателя.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение металлоемкости, возможность замены отдельных деталей на более дешевые, улучшение качества работы механизма двигателя, упрощение ремонтно-восстановительных работ.

Это достигается тем, что опора подшипника поршня выполнена плоской и размещена над центром цилиндра в специальных пазах, установленных в стенках картера, и в ней выполнены два сквозных канала с двумя полыми штоками П-образными и верхний их отдел жестко соединен с поршнем с помощью поршневого пальца в центре, на котором одновременно размещены верхние головки шатунов под углом 90^о друг к другу и они соединены каналами с камерой, размещенной в дне поршня. Причем нижний отдел левого штока снабжен выпускным клапаном, а нижний отдел сквозного канала - впускным клапаном, в верхнем отделе левого пустотелого штока установлена глухая перегородка, а нижний отдел левого сквозного канала снабжен впускным и выпускным клапанами. Выпускной ее клапан соединен с выходной магистралью из двигателя. Головки пальцев кривошипных втулок снабжены упорными гайками с контргайками, чтобы передать опрокидывающие силы с пальцев кривошипных втулок на стенки картера и опору поршневого подшипника.

На фиг. 1 представлен двигатель внутреннего сгорания, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид спереди.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра 1, в котором размещен поршень 2, который кинематически соединен пальцем 3 с верхними концами шатунов 4, 5, нижние концы их снабжены подшипниками 6, 7 и кинематически соединен с кривошипными втулками с пазами 8, 9, жестко запрессованными в подшипник 10 и фиксируемыми от проворота пальцем 11. Нижние концы шатунов на пальцах кривошипных втулок фиксируются гайками 12, 13. Кроме того, на кривошипных головках размещены опорные головки 14 с контргайками 15. На кривошипные втулки 8, 9 запрессованы зубчатые шестерни 16, 17, которые кинематически соединяются с зубчатыми шестернями 18, 19, жестко закрепленными на валу нагрузки 20. Подшипник 10 жестко запрессован в плоскую опору 21. На поршневом пальце 3 размещены жестко соединенные друг с другом П-образные пустотелые направляющие штоки 22, 23, которые размещены в сквозных каналах 24, 25 опоры 21, а последняя - в направляющих пазах картера. Левый канал 24 в нижней части снабжен всасывающим клапаном 26, а шток 22 - выпускным клапаном 27. Нижний отдел канала 25 снабжен всасывающим и выпускными клапанами 28, 29. Выпускной клапан 29 соединен с выходной магистралью 30. В штоке 23 в верхней части установлена перегородка 31, а выше ее - выпускные отверстия 32. Дно поршня 2 снабжено камерой 33, которая соединена каналами 34, 35 с пустотелыми штоками 22, 23, в опоре 21 установлена втулка 36, через которую проходит вал нагрузки 20, а на входе и выходе из картера он снабжен подшипниками 37, 38. Нижний отдел двигателя закрыт съемным поддоном 39. Для поджигания горючей смеси установлена свеча 40. Опора 21 крепится к стенке картера болтами 41.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

После вспышки горючей смеси поршень 2, опускаясь, давит на шатуны 4, 5, кривошипные втулки 8, 9 начинают вращать зубчатые шестерни 16, 17 против часовой стрелки, а зубчатые шестерни 18, 19 начинают вращаться по часовой стрелке, вместе с ними вращается и вал отбора мощности 20, перемещаясь на 180^о. Далее маховик продолжает перемещать поршень 2 в верхнее положение. Затем цикл вновь повторяется. Одновременно с поршнем 2 по каналам 24, 25 начинают перемещаться и пустотелые штоки 22, 23, выполняющие роль поршней и воспринимающие боковые силы с поршня на цилиндр. При движении вверх через всасывающие шариковые клапаны 26, 28 масло из поддона поступает в сквозные каналы 24, 25 (они выполняют роль цилиндров) и через выпускные клапаны 27, 29 слева по штоку 22 оно поднимается вверх, по каналу 34 поступает в камеру 33, охлаждает поршень, по каналу 35 поступает в первый шток 23 и через отверстия 32 непрерывно орошает цилиндр. После этого оно стекает в поддон для повторного цикла. Из правого сквозного канала, тоже выполняющего роль цилиндра, масло через выпускной клапан 29 поступает в магистраль 30, а из нее - через фильтр в масляный радиатор, из него часть масла идет в головку блока цилиндров и обратно в поддон для повторной работы. Опорной головкой 14 регулируют зазор между щекой плоской опоры 21 и стенкой картера двигателя. Установленный зазор фиксируется контргайкой 15.

Такое выполнение двигателя имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом. Устраняются боковые силы с поршня на цилиндр более простым путем, так же просто выполнено устройство для охлаждения поршней, улучшаются условия для работы подшипника опоры цилиндра, а также шестерен привода путем создания дополнительной опоры на стенке картера и опоры подшипника.

Снижается металлоемкость, поэтому он будет иметь небольшие габариты за счет ликвидации коренных опор коленчатого вала, исключается из конструкции коленчатый вал, который является дорогостоящей и трудоемкой деталью, исключается масляный насос. Большое значение имеет упрощение ремонтно-восстановительных работ. После съема поддона весь механизм может быть извлечен без разборки двигателя и ремонт выполняется на верстаке.

Использование: двигатели внутреннего сгорания поршневого типа. Сущность изобретения: поршень с помощью двух шатунов присоединен к двум кривошипным втулкам, а последние размещены во внутренней обойме подшипника, запрессованного в опору, в опоре размещены два плунжерных насоса, охлаждающих поршень и цилиндр, штоки которых жестко закреплены на поршневом пальце. Крутящий момент передается с помощью шестерен, установленных на кривошипных втулках. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с цилиндром, поршень, поршневой палец, связанные с ним два шатуна, кривошипные головки которых посредством осей связаны с двумя кривошипными шестернями, а последние связаны с соответствующими шестернями, закрепленными на выходном валу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, двигатель снабжен П-образным штоком с двумя полыми стержнями, закрепленной в корпусе плоской опорой с подшипником, выполненной с двумя сквозными каналами, оси которых параллельны оси цилиндра, и с отверстием, в котором установлен выходной вал, поршень выполнен с размещенной в днище камерой, П-образный шток жестко связан с поршневым пальцем, а стержни установлены в сквозных каналах опоры, причем камера в поршне связана перепускными каналами с полыми стержнями, нижняя часть левого стержня снабжена выпускным клапаном, а соответствующий канал в опоре снабжен впускным клапаном, верхняя часть правого стержня выполнена с глухой перегородкой, а соответствующий канал в опоре снабжен впускными и выпускными клапанами. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что оси выполнены в виде кривошипных втулок с головками, снабженными контргайками. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя обойма подшипника опоры снабжена жестко закрепленным пальцем. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в отверстии опоры установлена бронзовая втулка, а опоры вала в корпусе снабжены подшипниками. 5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что стенки корпуса снабжены крепежными болтами.