ПРИВОДНОЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ "ЦИПОН" Российский патент 1998 года по МПК F02B75/32 F01B9/06 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Известен приводной механизм двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндром, поршень с тягой и толкателями, установленный в цилиндре с образованием с последним камеры сгорания, приводной вал, установленный по оси поршня, устройство рабочего хода и возврата поршня в верхнюю мертвую точку, состоящего из профильного кулачка, установленного на выходном валу, взаимодействующего с верхним и нижним толкателями, расположенных на тяге по оси поршня (SU, авторское свидетельство, 1701959A1, 1991).

Недостатком этого механизма является отсутствие вращательного момента в верхней мертвой точке поршня при максимальном энергетическом давлении в камере сгорания и дополнительный расход энергии при выходе поршня в верхнюю мертвую точку. При этом топливная смесь сгорает в изменяющемся объеме, что ухудшает характеристики двигателя.

Цель изобретения увеличение мощности двигателя и уменьшение расхода топливной смеси путем изменения конструкции тяги и увеличивающего рабочего плеча приводного вала при уменьшении энергетического давления над поршнем и стабилизации объема камеры и времени сгорания топливной смеси.

Для этого в приводном механизме ДВС, содержащем корпус с цилиндром, поршень с тягой и толкателями, установленный в цилиндре с образованием с последним камеры сгорания, приводной вал, установленный по оси поршня, устройства рабочего хода и возврата поршня в верхнюю мертвую точку, состоящую из профильного кулачка, установленного на выходном валу, взаимодействующего с толкателями, профильный кулачок выполнен с возможностью взаимодействия с верхним толкателем и снабжен криволинейными участками подъема, спуска и остановки поршня в верхней мертвой точке, а участок взаимодействия с толкателем в момент остановки поршня выполнен с постоянным радиусом кривизны, образующим мертвую зону при сгорании топливной смеси, а тяга выполнена в виде вилки, которая обхватывает приводной вал, при этом одна щека вилки имеет захват в виде паза с возможностью периодического взаимодействия с пальцем, установленным на профильном кулачке, причем палец расположен на радиусе взаимодействия с захватом соответствующего величине рабочего хода поршня, а другая щека имеет плоскую параллельную направляющую, контактирующую с вращающейся цилиндрической опорой, установленной на валу, выполненной в виде подшипника, и является замыкающим звеном между щеками.

Наличие существенных признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, а именно: профильный кулачок выполнен с возможностью взаимодействия с верхним толкателем и снабжен криволинейными участками подъема, спуска и остановки поршня в верхней мертвой точке, участок взаимодействия с толкателем в момент остановки поршня выполнен с постоянным радиусом кривизны, образующим мертвую зону в момент сгорания топливной смеси, а тяга выполнена в виде вилки, которая обхватывает приводной вал, при этом одна щека вилки имеет захват в виде паза с возможностью периодического взаимодействия с пальцем, установленного на профильном кулачке, причем палец расположен на радиусе взаимодействия с захватом соответствующем величине рабочего хода поршня, а другая имеет плоскую параллельную направляющую, контактирующую с вращающейся цилиндрической опорой, установленной на валу, выполненной в виде подшипника и являющейся замыкающим звеном между щеками, - позволяет считать, что заявляемое решение отвечает требованиям новизны.

Изобретение явным образом не следует из уровня техники, поскольку неизвестно использование совокупности признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, для достижения технического результата.

Использование в механизме совокупности названных существенных признаков позволяет увеличить мощность двигателя и уменьшить удельный расход горючего путем обеспечения сгорания смеси в постоянном объеме и постоянства вращательного момента до половины рабочего хода поршня за счет захвата тяги и пальца кулачка, вращающегося по радиусу, изменяющемуся от R•cosα до R при a 40-45.

На чертеже приведена схема приводного механизма двигателя внутреннего сгорания "Ципон".

В цилиндре 1, расположенном в корпусе, находится поршень 2, который с цилиндром 1 образует камеру сгорания 3. Поршень 2 соединен шарнирно с тягой 4 и выполнен в виде вилки со щеками 5 и 6. На тяге 4 соосно с поршнем 2 установлен толкатель 7, выполненный в виде ролика, а на щеке 5 имеется захват 8, выполненный в форме паза с наклоном. Щека 6 имеет направляющую 9, параллельную общей оси. Соосно с поршнем 2 расположен приводной вал 10, на котором установлен профильный кулачок 11 с кривой выстоя 12, образующей мертвую зону в верхней точке поршня, кривыми спуска 13 и подъема 14, контактирующими с толкателем 7, и вращающаяся опора 15, выполненная в виде подшипника, контактирующая с направляющей 9. На кулачке 11 на радиусе R установлен палец 16, взаимодействующий во время рабочего хода поршня 2 с пазом захвата 8.

Механизм работает следующим образом. В исходном положении поршень 2 находится в верхней точке мертвой зоны и неподвижен вместе с тягой 4. В это время топливная смесь сгорает и, когда возникает максимальное давление над поршнем, 2 толкатель 7 выходит из мертвой зоны на кривую спуска 13 кулачка 11, а палец 16 в положении угла a входит в паз захвата 8. Далее поршень 2 под воздействием давления сгораемой смеси осуществляет движение вниз вместе с тягой 4. Паз захвата 8, воздействуя на палец 16, вращает кулачок 11 с валом 10 с заданным крутящим моментом.

При этом с перемещением поршня 2 давление падает, а плечо воздействующего усилия на палец растет с R•cosα до R, сохраняя величину крутящего момента на половине рабочего хода поршня 2. Кинематическая связь захвата 8 и пальца 16 сохраняется за счет направляющей 9, которая постоянно контактирует с опорой 15 в результате силовой реакции наклонного паза захвата 8 при рабочем ходе и последующего взаимодействия кулачка 11 с толкателем 7. В нижнем положении при той же величине угла a палец 16 выходит из паза захвата 8 и вместе с кулачком 11 и валом 10 продолжает вращение по инерции, а также под воздействием других поршней. Вращающийся кулачок 11 кривой подъема 14, воздействуя на толкатель 7 через тягу 4, возвращает поршень 2 в верхнюю мертвую зону. Поршень 2 сохраняет неподвижное состояние при вращающемся вале за счет неизменного радиуса кривой 12 кулачка 11 в течение времени, равном углу сгорания топливной смеси. Затем процесс повторяется.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: приводной механизм двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с цилиндром, поршень с тягой и толкателем, установленный в цилиндре с образованием с последним камеры сгорания, приводной вал, устройство рабочего хода, выполненное с возможностью периодического взаимодействия тяги с валом посредством зацепления кинематического звена. Устройство для возврата поршня в верхнюю мертвую точку состоит из профильного кулачка и толкателя, установленных соответственно на валу и тяге. Тяга кинематического звена выполнена в виде вилки, которая обхватывает приводной вал, установленный по оси поршня. Одна щека вилки имеет захват в виде паза с возможностью периодического зацепления с пальцем, установленным на профильном кулачке. Палец расположен на радиусе взаимодействия с захватом, соответствующего величине рабочего хода поршня. Вторая щека имеет плоскую параллельную направляющую, контактирующую с вращающейся цилиндрической опорой, установленной на валу, выполненной в виде подшипника и являющейся замыкающим звеном между щеками. 1 ил.

Приводной механизм двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндром, поршень с тягой и толкателями, установленный в цилиндре с образованием с последним камеры сгорания, приводной вал, установленный по оси поршня, устройства рабочего хода и возврата поршня в верхнюю мертвую точку, состоящего из профильного кулачка, установленного на выходном валу, взаимодействующего с толкателями, отличающийся тем, что профильный кулачок выполнен с возможностью взаимодействия с верхним толкателем и снабжен криволинейными участками подъема, спуска и остановки поршня в верхней мертвой точке, а участок взаимодействия с толкателем в момент остановки поршня выполнен с постоянным радиусом кривизны, образующий мертвую зону при сгорании топливной смеси, а тяга выполнена в виде вилки, которая охватывает приводной вал, при этом одна щека вилки имеет захват в виде паза с возможностью периодического взаимодействия с пальцем, установленным на профильном кулачке, причем палец расположен на радиусе взаимодействия с захватом соответствующего величине рабочего хода поршня, а другая щека имеет плоскую параллельную направляющую, контактирующую с вращающейся цилиндрической опорой, установленной на валу, выполненной в виде подшипника и являющейся замыкающим звеном между щеками.