ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F02B75/00 F01B3/04 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания без коленчатого вала.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент РФ 2089733, МПК F 01 B 3/04, 1997 г.), содержащий по крайней мере два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой общим штоком, несущим в своей центральной части кулачковый элемент, взаимодействующий с ответной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности цилиндрической выходной втулки, охватывающей шток и оснащенной зубчатым венцом для передачи момента потребителю. Кулачковый элемент снабжен роликом, профильная канавка выходной цилиндрической втулки выполнена замкнутой синусоидальной. В ней размещен ролик кулачкового элемента, диаметрально противоположная часть которого опирается на внутреннюю поверхность втулки, расположенной соосно со штоком, установленным в направляющих опорах, при этом амплитуда размаха синусоиды канавки равна ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, а ее длина выполняется кратной ее периоду, причем выходная втулка установлена в торцевых опорах для предотвращения ее осевого перемещения. Двигатель снабжен штоком, связанным кинематически с втулками, установленными с возможностью вращения и имеющими синусоидальные направляющие с длиной, равной ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, в направляющих расположены диаметрально направленные ответные элементы штока, при этом указанные втулки установлены с элементами кинематической связи с распределительными валами управления клапанами цилиндров.

Недостатками данной конструкции являются низкая надежность и низкий коэффициент полезного действия двигателя. Вызвано это большими потерями на трение, вследствие взаимодействия двух поршней с цилиндрами, двух крестовин с втулкой привода газораспределительного механизма и направляющей опоры, кулачкового элемента привода потребителей. Высокая напряженность зафиксированного от проворота штока обусловлена тем, что шток при взаимодействии с втулками газораспределительного механизма и привода потребителей испытывает большие крутящие моменты.

Настоящее изобретение направлено на повышение надежности и коэффициента полезного действия двигателя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит по крайней мере один поршень, расположенный в цилиндре, поршень жестко связан со штоком, несущим в центральной части крестовину с роликами, взаимодействующими с ответной синусоидальной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности втулки, охватывающей шток. Шлицевую втулку и шестерню с кулачками, причем в хвостовой части штока выполнены шлицы, которые входят в зацепление с шлицевой втулкой, установленной в корпусе на подшипниках. Шлицевая втулка в свою очередь жестко связана с шестерней с кулачками, взаимодействующими с приводом газораспределительного механизма, при этом цилиндр имеет две камеры сгорания, а в центральной его части выполнены продувочные окна.

На чертеже представлена общая схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит поршень 2, расположенный в цилиндре 1, поршень жестко связан со штоком 3, несущим в центральной части крестовину 4 с роликами 7, взаимодействующими с ответной синусоидальной профильной канавкой 5, выполненной на внутренней поверхности втулки 6, охватывающей шток 3, шлицевую втулку 10 и шестерню 12 с кулачками 13. В хвостовой части штока 3 выполнены шлицы 11, которые входят в зацепление со шлицевой втулкой 10, установленной в корпусе 15 на подшипниках 14, которая в свою очередь жестко связана с шестерней 12 с кулачками 13, взаимодействующими с приводом газораспределительного механизма. Цилиндр 1 имеет две камеры сгорания 8, 20, а в центральной его части выполнены продувочные окна 9. Газораспределительный механизм состоит из толкателей 16, взаимодействующих с кулачками 13 шестерни 12, в которые вставлены штанги 18, при этом штанги 18 своим противоположным концом упираются в коромысла 19, которые взаимодействуют с клапанным механизмом 17.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При сгорании горючей смеси в верхней камере сгорания 8 газы давят на поршень 2, который перемещает за собой шток 3 с крестовиной 4, при этом крестовина 4, взаимодействующая с синусоидальной канавкой 5 втулки 6 своими роликами 7, проворачивается и увлекает за собой шток 3, придавая ему вращательное движение, при этом шток 3 своими шлицами 11 в хвостовой части вращает шлицевую втулку 10, на которой жестко установлена шестерня 12 с кулачками 13, при этом шестерня 12 с кулачками 13 вращается, передавая крутящий момент потребителю и приводя в действие своими кулачками 13 газораспределительный механизм при взаимодействии кулачков 13 с толкателями 16, а толкатели 16 в свою очередь через штанги 18 приводят в действие коромысла 19, которые обеспечивают открытие и закрытие клапанного механизма 17. Кулачки 13 на шестерне 12 расположены в соответствии с фазами газораспределения, обеспечивая работу верхней камеры сгорания 8 и нижней камеры сгорания 20. Выброс отработавших газов происходит через продувочные окна 9 при подходе поршня 2 к верхней мертвой точке или нижней мертвой точке, при этом в свободную камеру сгорания 8 подается свежий заряд, а в камере сгорания 20 со сжатым зарядом происходит воспламенение рабочей смеси, поэтому такая работа двигателя обеспечивает полный цикл при одном поршне 2.

Настоящее изобретение позволяет при сохранении всех достоинств прототипа получить двигатель с высокой надежностью и коэффициентом полезного действия.

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении. Двигатель содержит по крайней мере один поршень, расположенный в цилиндре, поршень жестко связан со штоком, несущим в центральной части крестовину с роликами, взаимодействующими с ответной синусоидальной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности втулки, охватывающей шток, шлицевую втулку и шестерню с кулачками, причем в хвостовой части штока выполнены шлицы, которые входят в зацепление со шлицевой втулкой, установленной в корпусе на подшипниках, которая, в свою очередь, жестко связана с шестерней с кулачками, взаимодействующими с приводом газораспределительного механизма, при этом цилиндр имеет две камеры сгорания, а в центральной его части выполнены продувочные окна. Изобретение обеспечивает повышение надежности и кпд. 1 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере один поршень, расположенный в цилиндре, поршень жестко связан со штоком, несущим в центральной части крестовину с роликами, взаимодействующими с ответной синусоидальной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности втулки, охватывающей шток, отличающийся тем, что в него дополнительно введены шлицевая втулка и шестерни с кулачками, причем в хвостовой части штока выполнены шлицы, которые входят в зацепление со шлицевой втулкой, установленной в корпусе на подшипниках, которая, в свою очередь, жестко связана с шестерней с кулачками, взаимодействующими с приводом газораспределительного механизма, при этом цилиндр имеет две камеры сгорания, а в центральной его части выполнены продувочные окна.