ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F02D15/02 F02B75/04 F01B31/14 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим в режиме переменных нагрузок, например, на транспорте.

Известно устройство для регулирования числа работающих цилиндров многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания по патенту США N 4380977, МПК F 02 D 17/02, 1983. Указанный аналог имеет многокамерный карбюратор, половина камеры которого соединена с одной половиной цилиндров, а другая половина камер со второй половиной цилиндров. Однако такая конструкция не обеспечивает плавного автоматического регулирования рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки.

Известен двигатель внутреннего сгорания по авторскому свидетельству СССР N 1590590, МПК⁵ F 02 B 75/04, 1990, принятое за прототип.

Двигатель внутреннего сгорания по прототипу содержит по меньшей мере две пары сопряженных цилиндров с размещенными в них движущимися навстречу друг другу поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеру сгорания, ограниченную стенками цилиндров и днищами поршней и снабженную устройством воспламенения заряда, причем каждый цилиндр снабжен каналом подачи свежего заряда, связанным со средством приготовления богатой и бедной смесей, а оси каждой пары сопряженных цилиндров расположены параллельно и смещены одна относительно другой на величину, меньшую диаметра цилиндра, при этом двигатель внутреннего сгорания содержит два коленчатых вала, связанные между собой при помощи синхронизирующего вала, установленного перпендикулярно осям коленчатых валов, связанного с последним при помощи зубчатых конических передач и выполненного в виде торсиона, средство приготовления смеси выполнено в виде двух устройств, одно из которых - для приготовления богатой смеси - установлено в канале подачи, связанном с одним цилиндром, а другое - для приготовления бедной смеси - в канале подачи, связанном с сопряженным цилиндром, причем устройство воспламенения заряда установлено в районе канала подачи богатой смеси.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, являются корпус, цилиндры с размещенными в них движущимися поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеры сгорания, ограниченные стенками цилиндров и днищами поршней, коленчатые валы, связанные между собой зубчатой передачей.

Недостатком прототипа является выполнение конструкции корпуса, в котором опоры коленчатых валов расположены неподвижно, что не позволяет ни одному из них смещаться вдоль оси цилиндров. Такое исполнение исключает возможность плавного автоматического регулирования рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать двигатель внутреннего сгорания, в котором новое конструктивное выполнение корпуса двигателя обеспечивает плавное автоматическое регулирование рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки, а следовательно, и более эффективную работу двигателя в целом.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндры с размещенными в них движущимися поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеры сгорания, ограниченные стенками цилиндров и днищами поршней, коленчатые валы, связанные между собой зубчатой передачей, согласно изобретению снабжен качающейся рамой, установленной в корпусе, на которой закреплен один из коленчатых валов, при этом качающаяся рама дополнительно связана с корпусом управляющим элементом.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявленного изобретения и достигаемым техническим результатом обеспечивается следующим. Так, качающаяся рама, установленная в корпусе и дополнительно связанная с корпусом управляющим элементом, позволяет закрепленному на нем коленчатому валу перемещаться вдоль оси цилиндров с одновременным проворачиванием, смещением по фазе одного коленчатого вала относительно другого в зависимости от приложенной внешней нагрузки, что приводит к изменению объема цилиндров и, как результат, более эффективной работе двигателя в целом.

Двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен схематически общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показывающий размещение узлов и деталей в другой проекции.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из корпуса 1 с цилиндром 2, двух коленчатых валов 3 и 4, связанных между собой зубчатой передачей, состоящей из зубчатых колес 5-10, а также поршней 11 и 12, соединенных шатунами 13 и 14 с указанными коленчатыми валами. Один из коленчатых валов закреплен на качающейся раме 15, установленной в корпусе на оси 16, расположенной параллельно осям вращения коленчатых валов. Качающаяся рама связана с корпусом при помощи толкателя 17 (фиг. 2), имеющим управляющий элемент 18, например пружину. Зубчатые колеса 5 и 10 соединены соответственно с коленчатыми валами 3 и 4, а зубчатые колеса 6, 7, 8 установлены в корпусе на осях, причем зубчатое колесо 9 расположено на оси 16 без жесткого закрепления с возможностью свободного вращения. Корпус снабжен клапаном 19 (фиг. 2) и имеет камеру сгорания 20. Последняя образована стенками цилиндра и днищами поршней.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При отсутствии нагрузки, в режиме холостого хода, качающаяся рама 15 занимает положение, показанное на фиг. 2 сплошными линиями. В этом положении качающейся рамы, при вращении коленчатых валов 3 и 4, поршни 11 и 12 будут двигаться возвратно-поступательно в цилиндре 2 в одном направлении, совпадая по фазе. При этом объем цилиндра будет минимальным и равным разнице объемов вытесняемых поршнями 11 и 12. При максимальной нагрузке на двигатель, когда среднецикловое давление газов в камере сгорания 20 становится максимальным, поршень 11, воздействуя через шатун 13 и коленчатый вал 3, повернет, преодолевая сопротивление управляющего элемента 18, качающуюся раму в новое положение, показанное на фиг. 2 штрихпунктирными линиями. При этом коленчатый вал 3 переместится в нижнее положение. Одновременно зубчатое колесо 10, связанное с коленчатым валом 3, перекатываясь по зубчатому колесу 9, повернет коленчатый вал 3 относительно коленчатого вала 4 на 180^o. В этом случае поршни 11 и 12 при вращении обоих коленчатых валов будут двигаться возвратно-поступательно в цилиндре 2 уже в противофазе друг к другу. При данном положении рабочий объем цилиндра будет максимальным и равным сумме объемов, вытесняемых обоими поршнями. При других значениях внешних нагрузок на двигатель качающаяся рама будет занимать промежуточное, между крайними, положение и соответственно величина рабочего объема цилиндра будет иметь также промежуточное значение между максимальным и минимальным. При снятии внешней нагрузки с двигателя, когда давление газов в камере сгорания 20 снизится до минимального, управляющий элемент 18 вернет качающуюся раму в исходное положение.

Новое техническое решение обеспечивает плавное автоматическое регулирование рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от внешней нагрузки и как следствие более эффективную работу двигателя внутреннего сгорания в целом.

Двигатель может быть использован на транспортных средствах, работающих в режиме переменных нагрузок. Поршни расположены в цилиндре и связаны каждый со своим коленчатым валом при помощи шатунов. Камера сгорания ограничена стенками цилиндра и днищами поршней. Коленчатые валы связаны между собой зубчатой передачей. В корпусе двигателя установлена качающаяся рама, на которой закреплен один из коленчатых валов. Рама дополнительно связана с корпусом управляющим элементом. Такое выполнение обеспечивает плавное автоматическое регулирование рабочего объема цилиндров в зависимости от внешней нагрузки. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндры с размещенными в них движущимися поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеры сгорания, ограниченные стенками цилиндров и днищами поршней, коленчатые валы, связанные между собой зубчатой передачей, отличающийся тем, что он снабжен качающейся рамой, установленной в корпусе, на которой закреплен один из коленчатых валов, при этом качающаяся рама дополнительно связана с корпусом управляющим элементом.