ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B75/28 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности, к орбитальным многоцилиндровым двигателям.

Известен двигатель внутреннего сгорания (см. патент США N 3946706, кл. F 02 B 75/22, 1976 г.), содержащий коленчатый вал, установленный в картере, блок диаметрально расположенных цилиндров, попарно установленных в разных плоскостях и попарно соединенных штоками, в которых установлены вращающиеся эксцентрики, контактирующие с пальцами коленвала. Недостатками двигателя являются большие осевые габариты, сравнительно малая мощность и большой износ цилиндров из-за неуравновешенных боковых реакций эксцентриков.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является поршневая машина (см.заявку СССР N 4679151/27/053984, М. кл. F 02 B 75/32 от 14.4.89), содержащая картер с блоком четырех крестообразно расположенных цилиндров со свечами зажигания, впускными и выпускными клапанами и поршнями, одна пара которых жестко соединена между собой штоком с кольцом, в котором через подшипник установлен диск, связанный с выходным валом и снабженный эксцентричным пальцем, введенным в шток, жестко соединяющий вторую пару поршней.

В этом устройстве в каждом цилиндре расположено по одному поршню, а штоки поршней взаимосвязаны между собой бесшатунным механизмом с эксцентриковым коленчатым валом.

Наиболее существенным недостатком этого двигателя является сравнительно малая мощность из-за наличия только четырех поршней в цилиндрах. Недостатком является также наличие неуравновешенных боковых реакций на стенки цилиндров, что вызывает их износ.

Целью предлагаемого изобретения является повышение мощности, кпд и срока службы.

Цель достигается тем, что в известной поршневой машине, содержащей картер с блоком четырех крестообразно расположенных цилиндров со свечами зажигания, впускными и выпускными клапанами и поршнями, одна пара которых жестко соединена между собой штоком с кольцом, в котором через подшипник установлен диск, связанный с выходным валом и снабженный эксцентричным пальцем, введенным в шток, жестко соединяющий вторую пару поршней, шток первой пары поршней выполнен полым и в него введен шток дополнительной пары поршней, снабженный кольцом, в котором через подшипник установлен дополнительный диск, связанный с эксцентричным пальцем симметрично по отношению к основному диску относительно оси второй пары поршней, а в стенках первой пары цилиндров между основными и дополнительными поршнями размещены дополнительные свечи и клапаны. Введение дополнительной пары поршней позволяет вдвое увеличить число рабочих тактов в одной паре цилиндров. Дополнительные поршни с кольцом и диском работают аналогично основным, но в противофазе, воздействуя через диск и шток второй пары поршней на ведущий диск первой пары поршней, который через водило связан с маховиком выходного вала. Симметрия основных и дополнительных поршней относительно оси второй пары поршней вызывает динамическую разгрузку последних, так как реакции дисков уравновешены. Мощность увеличивается в два раза за счет двух дополнительных рабочих тактов при незначительном удлинении основных цилиндров. Снижение трения в цилиндрах повышает кпд и уменьшает износ двигателя в сравнении с прототипом.

На фиг. 1 изображен общий вид двигателя; на фиг. 2 вид сверху.

К картеру 1 болтами прикреплены четыре цилиндра 2-5. В цилиндрах установлены основные поршни 6-9, жестко соединенные попарно штоками 10 и 11. В шток 10 вмонтированы две каретки 12, снабженные роликами 13, опирающимися на направляющие 14 картера 1. В каретки 12 впрессованы подшипники 15 с дисками 16 и 17, через которые проходит эксцентрично палец 18. Между дисками 16 и 17 симметрично расположен аналогичный диск 19, через который проходит палец 18 с подшипником 20, впрессованным в каретку 21 с роликами 22, опирающимися на направляющие 14 картера 1. Каретка 21 жестко приварена к половинкам дополнительного круглого штока 23, который введен по беззазорной скользящей посадке в осевое отверстие штока 10 и связывает дополнительные поршни 24 и 25. Между парами поршней 6-24 и 8-25 в стенках цилиндров, а также на головах предусмотрены клапаны 26 и свечи 27. Палец 18 спрессован в шток 11 с прорезью. Диск 16 имеет палец 28 и шарнирно соединен через водило 29 с маховиком 30 выходного вала 31.

Двигатель работает следующим образом. В положении на фиг. 1 происходит воспламенение горючей смеси в цилиндре 2 между поршнями 24 и 6. Каретки 12 идут вниз, а каретка 21 вверх, поршни 7 и 9 идут влево. Каретки 12 разворачивают диски 16 и 17 по часовой стрелке, а каретка 11 диск 19 против часовой стрелки. На палец 18 воздействуют одинаковые по величине, но противоположные по направлению симметричные усилия, благодаря чему на поршни 7 и 9 не действуют вредные силы трения, снижающие кпд, срок службы. Палец 28 диска 16 описывает эллиптическую траекторию и благодаря качанию водила 29 вращает маховик 30 по часовой стрелке. Вредные реакции поршней 7 и 9 разгружаются на направляющие 14 картера 1 через каретки 12 и 21 и ролики 13 и 22. Рабочий цикл двигателя (который работает как шестицилиндровый) может быть построен различными способами, например, после разворота дисков 16 и 17 на 90^o воспламеняется смесь в цилиндре 5, затем в центре цилиндра 4 и т.д.

Использование предлагаемого изобретения позволит за счет введения в двигатель симметричной дополнительной пары поршней с кольцом и диском, связанным с эксцентричным пальцем, обеспечить две дополнительных камеры сгорания и, следовательно, увеличить в 1,5 раза число рабочих тактов. Это разгрузит вторую пару поршней от вредных боковых реакций, уменьшит силы трения и, следовательно, повысит кпд, срок службы и мощность ДВС. Двигатель прост, надежен и эффективен, что показали испытания макета.

Использование: изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к орбитальным многоцилиндровым двигателям. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит картер с блоком четырех крестообразно расположенных цилиндров со свечами зажигания, впускным и выпускными клапанами и поршнями, одна пара которых жестко соединена между собой штоком с кольцом, в котором через подшипник установлен диск, связанный с выходным валом и снабженный эксцентричным пальцем, введенным в шток, жестко соединяющий вторую пару поршней. Шток первой пары вер поршней выполнен полым и в него введен шток дополнительной пары поршней, снабженный кольцом, в котором через подшипник установлен дополнительный диск, связанный с эксцентричным пальцем симметрично по отношению к основному диску относительно оси второй пары поршней, а в стенках первой пары цилиндров между основными и дополнительными поршнями размещены дополнительные свечи и клапаны. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер с блоком четырех крестообразных цилиндров со свечами зажигания, впускными и выпускными клапанами и поршнями, одна пара которых жестко соединена между собой штоком с кольцом, в котором через подшипник установлен диск, связанный с выходным валом и имеющий эксцентричный палец, предназначенный для взаимодействия со штоком, соединяющим вторую пару поршней, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительной парой поршней, соединенных дополнительным штоком, расположенным внутри соединяющего пару основных поршней штока, который выполнен полым, дополнительным диском, размещенным через подшипник в кольце дополнительного штока, дополнительными свечами и клапанами, при этом дополнительный диск соединен с эксцентричным пальцем симметрично по отношению к основному диску относительно второй пары поршней, а дополнительные свечи и клапаны размещены в стенках цилиндров между дополнительными и основными поршнями.