ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к моторостроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания поршневого типа.

Известен двигатель, снабженный кулачком механизма преобразователя движения, симметричным относительно оси его закрепления выходного вала, выполненного в виде рабочих поверхностей в пазах-желобках, по которым перемещаются ролики, соединенные шарнирно с шатунами поршней и стержнями присоединения их к картеру корпуса. Рабочие поверхности, соответствующие такту сжатия и такту расширения, выполнены в форме эллиптических кривых, отсутствуют участки для осуществления подготовительных процессов между тактами сжатия и расширения и тактами выпуска и впуска. Расположение роликов при четырехтактном процессе в пазах-желобках исключает возможности безударной работы, существенно снижая, в целом, надежность и экономичность двигателя.

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя и снижение вредных экологических воздействий.

Это достигается тем, что предусматривается секция из двух цилиндров с поршнями, нижние головки шатунов которых снабжены роликами, шарнирно связанными с двумя двузубыми вилками, закрепленными на рычаге, расположенными в подшипниках корпуса. Ролики шатунов соединены с двумя кулачками механизма преобразования движения, симметричными относительно оси его закрепления, имеющими рабочие поверхности, соответствующие такту сжатия в форме спирали, а такту расширения - прямолинейную форму.

Для взаимодействия с кулачками нижние головки шатунов снабжены роликами. Двигатель дополнительно содержит синхронизатор, выполненный в виде установленных в корпусе подшипников, расположенного в подшипниках рычага и двух закрепленных на нем двузубых вилок, шарнирно связанных роликами шатунов. Профиль контура кулачка ограничен ребордами на участке такта расширения и такта впуска.

В предлагаемом двигателе предусматривается секция из двух цилиндров с поршнями, нижние головки которых снабжены роликами, шарнирно связанными с двумя двузубыми вилками, закрепленными на рычаге, расположенном в подшипниках корпуса. Ролики шатунов соединены с двумя кулачками механизма преобразования движения, симметричными оси их закрепления, имеющими рабочие поверхности, соответствующие такту сжатия в форме спирали, а такту расширения - прямолинейную.

По данным патентной и научно-технической лигатуры не обнаружено аналогичное заявленному техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне.

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

Поршневой двигатель состоит из двух цилиндров (секции, модуля) 1, смонтированных в корпусе 2, содержащих поршни 3, соединенных шарнирно шатунами 4, нижняя часть которых соединена осью 5 с роликами, взаимодействующими с рабочими поверхностями кулачков 7, жестко присоединенными к выходному валу 8, опирающемуся на подшипники 9 корпуса 2. Направленные рабочие поверхности кулачков, образующих механизм - преобразователь движения, расположены симметрично относительно центра кулачка и оси выходного вала.

В подшипниках 10 корпуса 2 расположен рычаг 11 с двумя закрепленными на нем двузубыми вилками, шарнирно связанными с роликами 6. На оси 5 опорного катка 6 смонтирован ролик реборды 12, взаимодействующей с внутренней поверхностью планки реборды ограничителя 13, жестко присоединенной к боковой части одного из кулачков. На наружной поверхности выходного вала 8 смонтированы кулачки 14 привода впускных клапанов 15 газораспределительного механизма и кулачки 16 привода впускных клапанов 17. Каждый из них взаимодействует с коромыслами 18 и шарнирно связан со стороны укороченного плеча со штангами 19. Впускные и выпускные клапаны снабжены монтажными пробками-заглушками 20, присоединенными к стенкам камер сгорания, также присоединены гнезда для свечей 21 зажигания горючей смеси. Выходной вал снабжен маховиком 22.

Двигатель работает следующим образом.

В процессе протекания рабочего такта в одном из цилиндров поршень 3, двигаясь от "верхней мертвой точки ВМТ" до нижней НМТ, воздействует роликом 6 на поверхность кулачка 7, соответствующую такту расширения, обеспечивая действие крутящего момента на выходной вал 8, его вращение и в последующий период опорный ролик 6, прокатываясь по рабочей поверхности такта сжатия кулачка, осуществляет обратное движение поршня от НМТ до ВМТ, выполняя такт впуска газов, в конце которого на участке вершины поверхности кулачка движение поршня прекращается на период перекрытия клапанов (лучшей продувки камеры сжатия).

Такт впуска горючей смеси осуществляется движением поршня аналогично такту расширения. В последующей фазе (поворота вала на 90^о) аналогично такту выпуска газов совершается такт сжатия смеси с воспламенением ее в определенный момент на участке вершины поверхности кулачка.

Таким образом, четырехтактный полный цикл в каждом цилиндре осуществляется за один оборот выходного вала 8, а при совместном синхронном движении поршней 3 происходит чередование тактов полного цикла попеременно в каждом из цилиндров. В процессе опускания их сверху вниз такт расширения и такт впуска, в процессе обратного движения сверху вверх - такт сжатия смеси и такт выпуска газов.

Синхронное движение поршней 3 обеспечивается двузубыми вилками, закрепленными на рычаге 11, шарнирно соединенными с нижними головками шатунов 4. В сопряжении роликов 6 при этом отклонение последних от осевой линии цилиндров не превышает более 45 с, что обеспечивает практически устранение боковых давлений поршней на стенки цилиндров. Одновременно рычаг-синхронизатор 11 обеспечивает привод поршней поочередно в цилиндрах при выполнении такта впуска чередующимся с ним рабочим тактом. В момент запуска двигателя вращением выходного вала 8 внутренняя поверхность планки реборды-ограничителя 13 воздействует на ролик 12, ролики 6, шатуны 4 рычага синхронизатора 11, обеспечивая необходимый впуск горючей смеси в неработающий двигатель. Привод системы газораспределения осуществляется от вращения выходного вала 8 кулачками 14 и 16, воздействующими на коромысла 18, штанги 19 и клапаны 16 и 17.

Безразборный доступ к клапанам осуществляются посредством пробок-заглушек 20, а также, при необходимости регулировкой объемов камер сжатия. Маховик 22 обеспечивает равномерность вращения вала 8. Безразборный доступ к поршням осуществляют с внутренней полости двигателя, для чего предусмотрены конусные расточки в нижней части цилиндров (см. фиг. 1 и 2).

Предлагаемая конструкция двигателя обеспечивает высокую экономичность ДВС за счет того, что предлагаемая форма кулачков обеспечивает необходимую степень наращивания рабочего объема над поршнем в процессе начала горения топлива, что значительно уменьшает теплопотери в систему охлаждения. Перенос сил рабочего такта осуществляется не по окружности, а по направленной траектории, что существенно повышает эффективность преобразования сил возвратно-поступательного движения в крутящий момент вращательного движения вала. Перемещение поршней не сопровождается потерями трения от боковых (тангенциальных) давлений поршней на стенки цилиндров.

Рычаг, расположенный в подшипниках корпуса с двумя двузубыми вилками, шарнирно соединенными с нижними головками шатунов, минимальный угол отклонения которых, исключающий давления на стенки цилиндров, обеспечивается его герметической ориентацией относительно оси цилиндров.

Двигатель может быть одно-, двух-, трех и т. д. секционным или двух-, четырех-, шести-и т.д. цилиндровым, может быть в дизельном исполнении.

Привод системы зажигания, впрыска топлива осуществляется непосредственно от выходного вала напрямую.

Предусматривается легкий безразборный доступ к клапанам системы газораспределения и поршням.

Использование: в моторостроении. Сущность изобретения: смонтированные в корпусе цилиндры выбраны в количестве двух из условия образования секции, средства для связи роликов с корпусом выполнены в виде установленных в корпусе подшипников, расположенного в подшипниках рычага и двух закрепленных на нем двузубых вилок, шарнирно связанных с роликами, при этом рабочие поверхности кулачка механизма преобразования, соответствующие такту сжатия, имеют форму спирали, а такту расширения - прямолинейную форму. Технический результат заключается в повышении экономичности двигателя и снижении экологически вредных последствий за счет более эффективного преобразования энергии возвратно - поступательного движения во вращательное. 2 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ со смонтированными в корпусе цилиндрами с поршнями, шарнирно связанными с шатунами, соединенными с роликами, шарнирно связанными с корпусом посредством средств и предназначенными для взаимодействия с кулачком механизма преобразования движения, имеющим симметрично расположенные относительно его оси закрепления рабочие поверхности, соответствующие такту сжатия и такту расширения, отличающийся тем, что смонтированные в корпусе цилиндры выбраны в количестве двух из условия образования секции, средства для связи роликов с корпусом выполнены в виде установленных в корпусе подшипников, расположенного в подшипниках рычага и двух закрепленных на нем двузубых вилок, шарнирно связанных с роликами, при этом рабочие поверхности кулачка механизма преобразования, соответствующие такту сжатия, имеют форму спирали, а такту расширения - прямолинейную форму.