ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02B75/26 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых машин с криволинейными поверхностями, в частности двигателей внутреннего сгорания.

Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками, и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров, цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок, установленный на выходном валу, направляющие элементы, предназначенные для разгрузки двигателя от боковых усилий, и кинематически связанные со штоками (см. патент Российской Федерации N 2006628 МПК F 02 В 75/32, 1994 г.).

К недостаткам этого двигателя следует отнести высокие контактные напряжения, возникающие между рабочим роликом и криволинейным пазом и большие боковые нагрузки на поршень.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в том, чтобы избежать упомянутых недостатков и создать такой двигатель внутреннего сгорания, который при относительной простоте конструкции позволяет повысить надежность его работы с одновременным снижением боковых нагрузок на поршневые группы.

Это достигается благодаря тому, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров, цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок, установленный на выходном валу, направляющие элементы, предназначенные для разгрузки двигателя от боковых усилий и кинематически связанные со штоками, согласно изобретению двигатель снабжен траверсой, жестко соединенной со штоками поршней, ось выходного вала расположена в одной плоскости с осями цилиндров и между ними, кулачок выполнен в виде двух стаканов с краями, выполненными криволинейной формы, а траверса наезжает на криволинейный край стакана.

Кроме того, предложено чтобы края стаканов были обращены друг к другу.

Также предложено, чтобы направляющие элементы были выполнены в виде регулируемой клиновой пары, установленной между корпусом и штоками. Предложено, чтобы выступы кулачкового газораспределительного механизма были закреплены на днищах стаканов с возможностью периодического взаимодействия со штангами газораспределительного механизма.

Предложено, чтобы двигатель был снабжен дополнительным блоком из четырех цилиндров, расположенным перпендикулярно основному блоку, причем продольная ось этого блока проходит через ось вращения выходного вала.

Предложенный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (рабочий ход в цилиндре 2),
на фиг. 2 - рабочий ход в цилиндре 3,
на фиг. 3 - сечение С-С фиг. 1,
на фиг. 4 - продольный разрез двигателя.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 (фиг. 1, 2, 4) с расположенным в нем блоком с четырьмя цилиндрами 2, 3, 4 и 5 с поршнями 6, 7, 8 и 9, попарно соединенными между собой штоками 10 и 11. Между цилиндрами 2, 3 и 4, 5 расположен выходной вал 12, ось вращения которого параллельна осям упомянутых цилиндров. В центральной части корпуса 1 на валу 12 жестко закреплен кулачок, состоящий из двух стаканов 13 и 14, обращенных друг к другу своими краями 15 и 16 в виде замкнутых двухпериодных синусоидальных кривых, образующих паз 17, через который проходит траверса 18, жестко соединенная своими концами со штоками 10 и 11.

На днищах стаканов 13 и 14 закреплены выступы 19, 20 и 21, 22 газораспределительного механизма, с которыми взаимодействуют штанги 23, 24, 25, 26 и 27, 28, 29, 30, периодически воздействующие через коромысла 31-38 на клапаны 39-46, обеспечивающие поочередный впуск в цилиндры 2-5 рабочей смеси и выпуск из них отработанных газов.

Между корпусом 1 и штоками 10, 11 установлены направляющие элементы, которые выполнены в виде клиновых пар 47, 48 и 49, 50, регулируемых винтами 51 и 52 (фиг. 1-4).

Кулачок в виде стаканов 13 и 14 закреплен в корпусе 1 посредством подшипников 53 и 54.

Для увеличения мощности двигатель может быть снабжен дополнительным блоком, аналогичным основному блоку, также установленным на выходном валу 12, лишь расположен перпендикулярно основному блоку и закреплен на траверсе 18, расположенной снаружи стаканов 13 и 14 (см. фиг. 1).

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

В таблице показаны такты, происходящие в цилиндрах 2, 3, 4 и 5 (N цилиндров соответствуют N позиций, используемых в описании и чертежах) двигателя с указанием направления движения поршней от A к B или от B к A.

При рабочем ходе в цилиндре 2 (фиг. 1 и таблица) поршень 6 перемещается в направлении от A к B, действуя при этом на общий шток 10, который перемещает направо поршень 7 в цилиндре 3, совершая в нем такт сжатия (см. таблицу). Траверса 18, жестко соединенная со спаренными штоками 10 и 11 цилиндров 2-5 и проходящая через синусоидальный паз 17, наезжает на криволинейный край 16 стакана 14.

Для снижения трения траверсы 18 по криволинейному краю 15, 16 стаканов 13, 14 она (траверса 18) может быть снабжена роликами 55, 56, установленными на траверсе с возможностью свободного осевого перемещения.

Под действием поршня 6 цилиндра 2 траверса 18 перемещается по криволинейному пазу 17 (1/4 всей длины синусоидального паза 17), при этом стаканы 13 и 14 вместе с выходным валом 12 поворачиваются на 90^o.

Противоположным краем траверса 18 перемещает шток 11 цилиндров 4 и 5, тем самым производя в цилиндре 4 такт впуска, а в цилиндре 5 такт выпуска.

Далее процесс работы двигателя продолжается согласно ранее описанному.

Так как двигатель за рабочий цикл поворачивает вал 12 на 360^o, то газораспределительный механизм, состоящий из четырех выступов 19-22, закрепленных на днищах стаканов 13 и 14 и на разном удалении от оси вращении вала 12, обеспечивает открытие и закрытие клапанов 39-46.

Реализация предложенной конструкции двигателя позволит повысить надежность его работы, а при установке дополнительного блока, перпендикулярного основному, позволит повысить его мощность.

Изобретение может быть использовано при создании поршневых машин с криволинейными поверхностями. Четырехкратный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров. Цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок установлен на выходном валу. Направляющие элементы предназначены для разгрузки двигателя от боковых усилий и кинематически связаны со штоками. Траверса жестко соединена со штоками поршней, ось выходного вала расположена в одной плоскости с осями цилиндров и между ними. Кулачок выполнен в виде двух стаканов с краями криволинейной формы. Траверса наезжает на криволинейный край одного из стаканов. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и снижении боковых нагрузок на поршневую группу. 4 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками, и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров, цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок, установленный на выходном валу, направляющие элементы, предназначенные для разгрузки двигателя от боковых усилий, и кинематически связанные со штоками, отличающийся тем, что снабжен траверсой, жестко соединенной со штоками поршней, ось выходного вала расположена в одной плоскости с осями цилиндров и между ними, кулачок выполнен в виде двух стаканов с краями, выполненными криволинейной формы, а траверса наезжает на криволинейный край стакана. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что края стаканов обращены друг к другу. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что направляющие элементы выполнены в виде регулируемой клиновой пары, установленной между корпусом и штоками. 4. Двигатель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что выступы кулачкового газораспределительного механизма закреплены на днищах стаканов с возможностью периодического взаимодействия со штангами газораспределительного механизма. 5. Двигатель по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что снабжен дополнительным блоком из четырех цилиндров, расположенным перпендикулярно основному блоку, причем продольная ось этого блока проходит через ось вращения выходного вала.