ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известно устройство двигателя внутреннего сгорания для привода насоса (авт. св. СССР N 1670160, кл. F 02 B 63/06, 15.08.91), которое за счет большого угла поворота коромысла осуществляет задержку поршня вблизи нижней мертвой точки, тем самым увеличивается продолжительность продувки цилиндра за цикл, что важно при организации работы двигателя по двухтактному циклу.

Вместе с тем невозможно создать многопоршневой двигатель без дополнительных синхронизирующих устройств между модулями с целью осуществления воспламенения топлива в цилиндрах в строго определенной последовательности.

Периодическую последовательность работы нескольких цилиндров возможно осуществить, применив связь коромысла с коленчатым валом (авт.св. N 878990, кл. F 02 B 75/32, 07.11.81). При соответствующем расположении кривошипов коленчатого вала достигается желаемый порядок работы цилиндров. Однако при организации работы двигателя по двухтактному циклу для качественной очистки цилиндра от продуктов сгорания продолжительность продувки будет недостаточной.

Сущность изобретения состоит в том, что в двигателе увеличен угол поворота коромысла. В результате этого при крайнем положении коромысла и открытых продувочных окнах осевая основного шатуна смещается от центра качания коромысла в сторону, противоположную продолжению осевой цилиндра.

В таком устройстве поршень не перекрывает продувочные окна цилиндра, когда шарнирное соединение основного шатуна и коромысла проходит по удаленной от поршня части окружности в прямом и обратном направлениях, что увеличивает продолжительность продувки цилиндра.

На фиг. 1 показан двигатель с шарнирным соединением коромысла и дополнительного шатуна; на фиг. 2 то же с зубчатым соединением коромысла и дополнительного шатуна; на фиг. 3 зависимость перемещения поршня от угла поворота коромысла.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 (фиг. 1) с продувочными окнами 2 и выпускным клапаном 3. В цилиндре 1 размещен поршень 4, который при помощи основного шатуна 5 соединен со стержнем 6 коромысла 7. Ось 8 коромысла 7 шарнирно закреплена в корпусе 9 двигателя, а стержень 6 коромысла 7 при помощи дополнительного шатуна 10 соединен с коленчатым валом 11, закрепленным в корпусе 9 двигателя с возможностью вращения.

Коленчатый вал 11 с коромыслом 7 может быть соединен при помощи дополнительного шатуна 10 (фиг. 2), стержень которого оснащен зубчатой рейкой, входящей в зацепление с шестерней 12, жестко закрепленной на оси 8 коромысла 7. Оптимальное соединение в зубчатой передаче сохраняется при помощи ползуна 13, расположенного между стержнем дополнительного шатуна 10 и корпусом 9 двигателя с возможностью перемещения.

В процессе работы двигателя поршень 4 (фиг. 1 и 2) совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1. Перемещаясь, поршень 4 через основной шатун 5 передает движение коромыслу 7, а с коромысла 7 через дополнительный шатун 10 коленчатому валу 11. Для варианта, когда дополнительный шатун 10 соединен с коромыслом 7 шарнирным соединением (фиг. 1), прямая, проведенная через центр вращения коленчатого вала 11 и центр качания коромысла 7, разделяет на две равные части дугу, описанную центром шарнирного соединения дополнительного шатуна 10 с коромыслом 7 при повороте коромысла от одного крайнего положения до другого, а длина этой дуги равна длине окружности, описанной центром кривошипа коленчатого вала 11. Центр шарнирного соединения дополнительного шатуна 10 с коромыслом 7 может быть расположен как на осевой линии стержня 6 коромысла 7, так и в стороне от нее. В этом варианте при перемещении поршня вверх-вниз (один цикл) коленчатый вал совершает два оборота.

Для варианта зубчатого соединения дополнительного шатуна 10 с коромыслом 7 (фиг. 2) за два хода поршня коленвал делает один оборот. В этом варианте длина дуги, описанная любой точкой на делительной окружности шестерни 12 при повороте коромысла от одного крайнего положения до другого, равна диаметру окружности, описанной центром кривошипа коленчатого вала. Для обоих вариантов (фиг. 1 и 2) дополнительный шатун 10 передает мощность коленчатому валу 11 и ограничивает угол поворота коромысла 7.

При перемещении поршня 4 от верхней мертвой точки к нижней (фиг. 3) поворачивается коромысло 7 от своего крайнего положения. На фиг. 3 это положение обозначено соответственно 1п, 1к. При положении, обозначенном 2п, 2к, открывается выхлопной клапан 3, начинается свободный выпуск продуктов сгорания, а поршень и коромысло продолжают перемещаться.

При положении 3п, 3к поршень находится в нижней мертвой точке, при этом осевая линия основного шатуна 5 совпадает с осевой стержня 6 коромысла 7 и проходит через центр оси качания коромысла. После этого коромысло перемещается до другого крайнего положения (4к), при этом поршень незначительно перемещается вверх (положение 4п), но продувочных окон 2 не перекрывает и процесс продувки наполнения цилиндра продолжается. Осевая основного шатуна 5 при этом расположена в стороне от центра качания коромысла 7, противоположной продолжению осевой цилиндра 1. Из положения 4к, 4п коромысло и поршень выводит коленчатый вал. Процесс перемещения коромысла и поршня идет в обратном направлении.

Продувка-наполнение цилиндра заканчивается при положении 2к, 2п и составляет более половины общего цикла.

Использование: в машиностроении, в частности автомобилестроении. Сущность изобретения: на корпусе закреплен цилиндр 1 с прямоточной продувкой. В цилиндре 1 возвратно-поступательно перемещается поршень 4, который через основной шатун 5 и дополнительный шатун соединен с коленчатым валом. Основной и дополнительный шатуны соединены коромыслом 7, установленным в корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси. При крайнем положении коромысла 7 и расположении при этом поршня 4 вблизи верхней мертвой точки осевая основного шатуна 5 является продолжением осевой стержня 6 коромысла 7. В другом крайнем положении коромысло 7 останавливается после перехода поршнем 4 нижней мертвой точки и перемещения его к верхней мертвой точке настолько, что продувочные окна цилиндра не перекрываются. Нижняя мертвая точка поршня 4 определяется положением, когда осевая основного шатуна 5 проходит через центр качания коромысла 7 и совпадает с осевой стержня 6 коромысла 7. В результате поворота коромысла на большой угол в прямом и обратном направлениях при открытых продувочных окнах увеличивается цикловая продолжительность продувки. Следовательно, улучшается качество очистки цилиндра от продуктов сгорания при организации работы ДВС по двухтактному циклу. 3 ил.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, коленчатый вал, кривошип которого соединен с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с основным и дополнительным шатунами и установленное в шарнирной опоре, закрепленной в корпусе так, что при положении поршня в верхней мертвой точке центр шарнирной опоры расположен на продолжении общей осевой линии основного шатуна и коромысла, отличающийся тем, что шарнирная опора закреплена в корпусе так, что при положении поршня в нижней мертвой точке ее центр расположен на осевой линии, компланарной совпадающим осям основного шатуна и коромысла, при этом в крайнем положении коромысла поршень расположен в области нижней мертвой точки, а ось основного шатуна смещена от центра шарнирной опоры коромысла в сторону, противоположную продольной оси цилиндра.