ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B75/22 

Изобретение относится к газовым и гидравлическим машинам вытеснительного типа, в частности к бесшатунным поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, состоящий из корпуса, цилиндров, основного коленчатого вала и дополнительных коленчатых валов. На шейки всех валов посажена кулиса взаимодействия с шатунами, соединенными с поршнями. Кулиса взаимодействует с тремя дополнительными коленчатыми валами, расположенными под углом 120^о друг относительно друга по окружности. К самой кулисе эти коленчатые валы подсоединены за шарнирами крепления шатунов к ней. Опоры всех коленчатых валов расположены в корпусе с одной стороны от плоскости кулисы.

Недостатком описанного двигателя являются повышенные габариты его за счет больших размеров кулисы. Это обусловлено, с одной стороны, расположением опор в корпусе на одной стороне, что влечет за собой размещение шеек дополнительных коленчатых валов за шарнирами крепления шатунов к кулисе. И, с другой стороны, размещение дополнительных коленчатых валов под углом 120^о возможно при условии отсутствия касания одного коленчатого вала другим, для чего необходимо их раздвигать по радиусу оси основного коленчатого вала.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус, цилиндры с установленными в них поршнями, штоки поршней и дополнительные коленчатые валы, кулису, шарнирно связанную с последними, оси основных и дополнительных коленчатых валов лежат в одной плоскости, расположенной под углом 45^о к оси одного из цилиндров, а оси дополнительных валов расположены оппозитно относительно оси основного вала. Кроме того, опоры дополнительных валов расположены в корпусе с противоположной стороны относительно опоры основного коленчатого вала. Помимо этого, штоки поршней снабжены ползунами, взаимодействующими с кулисой.

На фиг. 1 показана конструктивная схема двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг.1) состоит из корпуса 1, к которому прикреплены цилиндры 2. В корпусе на подшипниках установлен основной коленчатый вал 3 и дополнительные коленчатые валы 4, расположенные оппозитно относительно оси кулисы 5, т.е. с разных сторон от оси. Кулиса 5 посажена через подшипники на шейки основного коленчатого вала 3 и дополнительных коленчатых валов 4. Опоры основного коленчатого вала 3 и опоры дополнительных коленчатых валов 4 расположены в корпусе по разные стороны от плоскости кулисы 5, т.е. опоры дополнительных коленчатых валов 4 расположены в корпусе 1 с противоположной стороны относительно опоры основного коленчатого вала 3. На плоскость кулисы 5 опираются своими опорными поверхностями ползуны 6, соединенные шарнирно кольцами 7 со штоками 8, таким образом ползуны 6 взаимодействуют с кулисой 5. По концам штока 8 закреплены поршни 9. Сам шток 8 перемещается в направляющих 10, закрепленных в корпусе 1.

Шток 11 (фиг.2) для второй пары поршней расположен ортогонально штоку 8, Шейка основного коленчатого вала 3 от оси вала имеет вынос, т.е. ее радиус кривошипа равен R_к.

Дополнительные коленчатые валы 4 (фиг.3) расположены относительно основного коленчатого вала 3 или оси кулисы 5 оппозитно на расстоянии В друг от друга, т. е. по разные стороны и оппозитно относительно оси штоков 8 и 11. Шейки коленчатых валов 4 имеют также вынос R_к, т.е. их радиусы кривошипов равны радиусу кривошипа основного коленчатого вала. Оси штока 8 и штока 11 пересекаются в точке 12, относительно которой кулиса 5 выполнена подвижной на основном коленчатом валу 3 и дополнительных коленчатых валах 4. Оси дополнительных коленчатых валов 4 расположены на линии, размещенной под углом 45^о к оси штока 8 или штока 11, т.е. в конечном счете, к оси одного из цилиндров двигателя. На этой же линии находится и ось основного коленчатого вала 3. При симметричном расположении дополнительных коленчатых валов 4 относительно основного коленчатого вала 3 точка 12 расположена посередине между дополнительными коленчатыми валами 4.

Работает двигатель внутреннего сгорания следующим образом. При вращении основного коленчатого вала 3 в том же направлении вращаются и дополнительные коленчатые валы 4. Кулиса 5 на шейках коленчатых валов 3, 4, размещенных на подшипниках в кулисе, перемещается только плоско-параллельно в корпусе 1,т. е. ее все точки движутся по окружности одинаково радиуса R_к. В результате плоско-параллельного движения кулисы 5 она воздействует на ползуны 6 штоков 8 и 11. Кулиса 5 перемещается своими опорными плоскостями по опорным плоскостям ползунов 6, между этими поверхностями. Штоки 8 и 11, установленные в подшипниках 10, могут перемещаться только вдоль их осей, что они и осуществляют при движении кулисы 5, так как ползуны 6 через кольца 7 увлекают при своем движении штоки 8 и 11. Таким образом штоки 8 и 11 и связанные с ними поршни 9 перемещаются возвратно-поступательно в цилиндре 2, изменяя объем камер сгорания, заключенных между днищами поршней 9, головками цилиндров и гильзами цилиндров 2. Изменение этого объема может быть реализовано для организации рабочего процесса двигателя.

Как следует из описания конструкции двигателя и его работы, имеется возможность сократить его размеры, т.е. уменьшить габариты и тем самым повысить компактность двигателя и снизить общий его вес. С целью снижения массы двигателя основной коленчатый вал и дополнительные коленчатые валы его могут быть выполнены динамически несбалансированными раздельно.

Расположение дополнительных коленчатых валов вместе с основным коленчатым валом под углом 45^о к оси одного из цилиндров позволяет снизить габариты кулисы 1,2, что повлечет за собой и уменьшение габаритов всего двигателя. Дополнительное уменьшение габаритов дает расположение опор дополнительных коленчатых валов в корпусе с противоположной стороны относительно опоры основного коленчатого вала. В этом случае кулиса будет в 1,35-1,86 раза меньше, чем при расположении всех опор с одной стороны от нее в корпусе.

Изобретение относится к газовым и гидравлическим машинам вычитательного типа, в частности к бесшатунным поршневым двигателям внутреннего сгорания и позволяет уменьшить габариты двигателя. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания состоит из корпуса 1 и цилиндров 2. В корпусе 1 установлен основной коленчатый вал 3 и дополнительные коленчатые валы 4, расположенные оппозитно относительно оси кулисы 5, кулиса 5 посажена на шейки всех валов. Опоры дополнительных коленчатых валов 4 расположены в корпусе 1 с противоположной стороны относительно плоскости кулисы 5 с опорами коленчатого вала 3. Ползуны 6 соединены шарнирно кольцами 7 со штоками 8 и взаимодействуют с кулисой 5. По концам штока 8 закреплены поршни 9, а сам шток 8 перемещается в направляющих 10. Дополнительные коленчатые валы 4 расположены относительно основного коленчатого вала 3 или оси кулисы 5 оппозитно друг относительно друга, т. е. по разные стороны и оппозитно относительно штоков 8 и 11. Оси дополнительных коленчатых валов 4 расположены на линии, размещенной под углом 45° к оси штока 8 или штока 11, т. е. к оси одного из цилиндров 2 двигателя. На этой же линии находится и ось основного коленчатого вала 3. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, цилиндры с установленными в них поршнями, штоки поршней, основной и дополнительные коленчатые валы, кулису, шарнирно связанную с последними, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, оси основных и дополнительных коленчатых валов лежат в одной плоскости, расположенной под углом 45^o к оси одного из цилиндров, а оси дополнительных валов расположены оппозитно относительно оси основного вала. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что опоры дополнительных валов расположены в корпусе с противоположной стороны относительно опоры основного коленчатого вала. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что штоки поршней снабжены ползунами, взаимодействующими с кулисой.