ОППОЗИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СО ВСТРЕЧНО ДВИЖУЩИМИСЯ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ Российский патент 1995 года по МПК F02B75/24 F02B75/28 F02B75/32 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания со встречно движущимися рабочими органами.

Известен двигатель со встречно движущимися рабочими органами, содержащий подвижную втулку цилиндра с головкой и размещенный в ней с образованием рабочей камеры поршень, причем поршень и втулка синхронизированы между собой при помощи кривошипно-шатунного механизма с возможностью перемещения в противоположные стороны [1]
Недостатками аналога являются высокие нагрузки от сил инерции возвратно-поступательно перемещающихся масс в наружных мертвых точках, большие габариты и вес, а также значительные потери на трение в цилиндро-поршневой группе.

Известен оппозитный двигатель со встречно движущимися рабочими органами, содержащий картер, два закрепленных на нем цилиндра, установленные в цилиндрах втулки, снабженные головками и днищами, поршни, соединенные между собой и размещенные во втулках между днищами и головками с образованием подпоршневой и рабочей камер переменного объема, силовой рычаг с двумя плечами, установленный свободно на оси, расположенной в картере, и кривошипный вал, связанный кинематически с первым плечом силового рычага при помощи шатуна, причем второе плечо силового рычага связано с поршнями [2]
Недостатками прототипа являются плохая уравновешенность двигателя, малая надежность работы механизма преобразования движения в части шарнира связи штока поршней с рычагом из-за значительного угла качания последнего, а также большие габариты механизма преобразования.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение уравновешенности двигателя, а также снижение его габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что известный двигатель снабжен установленным свободно на оси дополнительным рычагом с плечами, втулки выполнены подвижными и связаны между собой, головки и днища соединены со втулками, а первое плечо дополнительного рычага соединено с последними, причем втулки и поршни синхронизированы между собой с возможностью перемещения в противоположные стороны. Кроме того, ось качания дополнительного рычага может быть смещена относительно оси качания силового рычага, кривошипный вал может быть выполнен двухколенным со смещением колен на 180^о одно относительно другого, а дополнительный рычаг выполнен двуплечим, причем первое плечо силового рычага соединено при помощи шатуна с одним коленом кривошипного вала, а второе плечо дополнительного рычага со вторым коленом при помощи дополнительного шатуна.

На чертеже представлен предлагаемый двигатель.

Оппозитный двигатель содержит картер 1, два закрепленных на нем цилиндра 2, установленные в них подвижные втулки 3, снабженные соединенными с ними головками 4 и днищами 5, поршни 6, соединенные между собой, например, при помощи штока 7 и размещенные во втулках 3 между головками 4 и днищами 5 с образованием подпоршневой 8 и рабочей 9 камер переменного объема, силовой рычаг 10 с плечами 11 и 12, установленный свободно на оси 13, расположенной в картере 1, дополнительный рычаг 14 с плечами 15 и 16, расположенный свободно на оси 17, и кривошипный вал 18 с коленами 19 и 20, соединенными с плечами соответственно 11 и 16 при помощи шатунов 21 и 22. Втулки 3 связаны между собой, например, при помощи штока 23, плечо 12 силового рычага 10 соединено со штоком 7 поршней 6, а плечо 15 дополнительного рычага 14 со штоком 23 втулок 3.

Оси 13 и 17 рычагов соответственно 10 и 14 могут быть смещены одна относительно другой.

Двигатель работает следующим образом. Поршни 6 и втулки 3 перемещаются в цилиндрах 2 возвратно-поступательно в противоположных направлениях, преобразуя энергию расширения в рабочих камерах 9 горящих газов во вращение кривошипного вала 18. Рычаги 10 и 14, связанные соответственно с поршнями 6 и втулками 3, качаются также в противоположных направлениях на осях соответственно 13 и 17, преобразуя возвратно-качательное перемещение во вращение кривошипного, например двухколенного вала 18 при помощи шатунов 21 и 22.

Выполнение втулок 3 подвижными, а также соединение с ними головок 4 позволяет уменьшить в два раза величину хода рабочих органов (поршней 6 и головок 4) при неизменном рабочем объеме двигателя. При этом уменьшаются в два раза угловые перемещения рычагов 10 и 14, что приводит к уменьшению величины продольного перемещения в шарнирных соединениях (на чертеже не показаны) рычагов со штоками поршней 6 и втулок 3. Уменьшение перемещений в двигателе приводит к уменьшению скорости движения рабочих органов, что позволяется формировать двигатель по скорости вращения вала или повысить его ресурс. Движение рабочих органов в противоположных направлениях позволяет также уравновесить силы инерции возвратно-поступательно перемещающихся масс.

Таким образом предложение позволяет повысить надежность работы механизма преобразования двигателя при высоком его ресурсе за счет снижения в нем нагрузок и механических потерь.

Использование: машиностроение, а именно двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: в оппозитных цилиндрах 2 расположены подвижные втулки 3, связанные между собой, например, при помощи штока 23 и снабженные соединенными с ними головками 4 и днищами 5. Поршни 6 расположены во втулках 3 между головками и днищами 5 с образованием подпоршневой 8 и рабочей 9 камер переменного объема и соединены между собой при помощи штока 7. Поршни 6 и втулки 3 установлены с возможностью движения в противоположные стороны и соединены с рычагами соответственно 10 и 14, преобразующими возвратно-поступательное движение рабочих органов во вращение кривошипного вала 18. Встречное движение рабочих органов позволяет при неизменном рабочем объеме уменьшить величины их перемещения, а также перемещения всех звеньев механизма, что повышает надежность и ресурс двигателя. 2 з. п.ф-лы, 1 ил.

1. ОППОЗИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СО ВСТРЕЧНО ДВИЖУЩИМИСЯ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ, содержащий картер, по меньшей мере два закрепленных на нем цилиндра, установленные в цилиндрах втулки, снабженные головками и днищами, поршни, соединенные между собой и размещенные во втулках между днищами и головками с образованием подпоршневой и рабочей камер переменного объема, силовой рычаг по меньшей мере с двумя плечами, установленный свободно на оси, расположенной в картере, и кривошипный вал, связанный кинематически с первым плечом силового рычага при помощи шатуна, причем второе плечо силового рачага связано с поршнями, отличающийся тем, что он снабжен установленным свободно на оси дополнительным рычагом с плечами, втулки выполнены подвижными и связаны между собой, головки и днища соединены со втулками, а первое плечо дополнительного рычага соединено с последними, причем втулки и поршни синхронизированы между собой с возможностью перемещения в противоположные стороны. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ось качания дополнительного рычага смещена относительно оси качания силового рычага. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кривошипный вал выполнен двухколенным со смещением колен на 180^o одно относительно другого, а дополнительный рычаг выполнен двуплечим, причем первое плечо силового рычага соединено при помощи шатуна с одним коленом кривошипного вала, а второе плечо дополнительного рычага с вторым коленом при помощи дополнительного шатуна.