ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМ МЕХАНИЗМОМ ТИПА W9 Российский патент 2016 года по МПК F02B75/22 F16F15/24 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с особыми схемами кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Изобретение может быть использовано в машиностроении и автомобилестроении как компактный источник механической энергии.

В настоящее время известна схема КШМ поршневого ДВС типа W9 (А.С. Орлин, М.Г. Круглов. Двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1984. - 384 с.). В данной учебной литературе кратко описывается подобная схема КШМ. Схема КШМ и расположение цилиндров этого двигателя аналогичны изобретению. Недостатком описанной схемы является наличие прицепных шатунов, которые делают двигатель менее надежным и более вибронагруженным.

Также известны другие подобные схемы КШМ типа W (RU 2265740 С2, 10.12.2005; RU 2204034 С2, 10.05.2003; DE 10052121 Al, 16.05.2002; US 6321698 Bl, 27.11.2001). Недостатками этих устройств являются: наличие прицепных шатунов (RU 2265740 С2); возможность производства ДВС с количеством цилиндров, только кратным 4, а также сложностью конструкции КШМ (DE 10052121 Al, US 6321698 В1); относительно большая длина остова двигателя (RU 2204034 С2).

Наиболее близким аналогом является ДВС со схемой КШМ типа W9 (US 20010054396 Al, 27.12.2001). Схема КШМ и расположение цилиндров этого двигателя аналогичны изобретению, также эти двигатели объединяет отсутствие прицепных шатунов. Его мы берем за прототип. Прототип имеет ряд недостатков по сравнению с предлагаемым изобретением. Он имеет большую длину коленчатого вала вследствие того, что шатуны (для 9-ти цилиндров) располагаются на 6-ти шатунных шейках, а коленчатый вал имеет 9 щёк. В предлагаемой конструкции шатуны располагаются на 3-х шатунных шейках, а коленчатый вал имеет 6 щёк (у подобных двигателей общая длина определяется по коленчатому валу). Также у прототипа практически отсутствует возможность менять угол развала цилиндров (угол развала определяет равномерность чередования рабочих ходов, в случае его изменения от указанного в прототипе резко ухудшается вибронагруженность этого ДВС от реактивного крутящего момента вследствие невозможности реализации равномерного чередования рабочих ходов).

Задачей изобретения является создание ДВС со схемой КШМ типа W9, который имеет минимальные размеры длины остова, цилиндры которого располагаются в трех рядах, а угол развала между рядами цилиндров при проектировании можно задавать в диапазоне 40°... 90° (при одинаковых значениях между соседними рядами), при этом сохраняя равномерность чередования рабочих ходов и высокую уравновешенность как от действия реактивного крутящего момента, так и от инерционных сил и моментов.

Технический результат, на который направлено данное изобретение, заключается в уменьшении габаритных размеров остова двигателя со схемой КШМ типа W9.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что двигатель внутреннего сгорания со схемой КШМ типа W9 включает в себя остов двигателя с цилиндрами, расположенными в три ряда по три цилиндра в каждом ряду под углом развала у между соседними рядами цилиндров (желательно в диапазоне 40°... 90°) подобно букве W, трехколенный коленчатый вал с разрезными шатунными шейками. Разрезная конструкция шатунных шеек не является редкой и применяется в V-образных ДВС, выпускаемых массово (Гусаров В.В. Уравновешивание поршневых двигателей. Учебное пособие. - М.: МГИУ, 2010-134 с.), которые позволяют сохранить равномерность чередования рабочих ходов, которая в свою очередь определяет уравновешенность двигателя от реактивного крутящего момента. При этом разрезные шатунные шейки имеют углы перекрытия δ, позволяющие устанавливать три шатуна на одну шейку, что приводит к уменьшению длины остова двигателя приблизительно в 1,5 раза. Угол перекрытия шатунных шеек обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов при порядке работы ДВС 1-4-7-2-5-8-3-6-9 и определяется по формуле:

γ= 7-80° где γ - угол развала между соседними рядами цилиндров.

Также трехколенный коленчатый вал имеет схему расклинки кривошипов, аналогичную ДВС типа R3.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

- фиг. 1 - остов двигателя с цилиндрами;

- фиг. 2 - коленчатый вал с разрезными шатунными шейками;

- фиг. 3 - разрезные шатунные шейки.

Предлагаемый ДВС с предложенной схемой КШМ содержит: остов двигателя с цилиндрами, расположенными в три ряда под углом γ между соседними рядами (подобно букве W (фиг. 1)); коленчатый вал (фиг. 2) с разрезными шатунными шейками (фиг. 3), имеющими углы перекрытия δ, позволяющими устанавливать 3 шатуна на одну шейку.

Изобретение работает следующим образом. Остов двигателя (фиг. 1) предусматривает расположение цилиндров с любыми (одинаковыми) углами развала γ между рядами цилиндров (рекомендуемое значение в диапазоне 40°... 90°). В каждом ряду устанавливается по три цилиндра. Трехколенный вал (фиг. 2) этого двигателя имеет разрезные шатунные шейки с углом перекрытия соседних δ (фиг. 3). Угол перекрытия шатунных шеек обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов при порядке работы ДВС 1-4-7-2-5-8-3-6-9. Шатунные шейки коленчатого вала имеют конструкцию, позволяющую устанавливать по 3 шатуна на каждую шатунную шейку.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение степени уравновешенности двигателя при малой его длине. Сущность изобретения заключается в том, что цилиндры двигателя расположены в 3 ряда (под углами γ относительно соседних) подобно букве W. Коленчатый вал выполнен 3-х коленным с разрезными шатунными шейками, имеющими углы перекрытия δ, позволяющими устанавливать 3 шатуна на одну шейку. При порядке работы 1-4-7-2-5-8-3-6-9 при любых значениях угла γ за счет соответствующей величины угла δ=γ-80˚ обеспечивается равномерность чередования рабочих ходов, которая, в свою очередь, определяет хорошую уравновешенность двигателя от реактивного крутящего момента. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания со схемой кривошипно-шатунного механизма типа W9, включающий в себя остов двигателя с цилиндрами, расположенными в три ряда по три цилиндра в каждом ряду под углом развала γ между соседними рядами цилиндров подобно букве W в диапазоне 40°…90°, трехколенный коленчатый вал с разрезными шатунными шейками, отличающийся тем, что углы перекрытия соседних шатунных шеек δ согласованы с порядком работы двигателя и углом развала цилиндров γ, так что при порядке работы 1-4-7-2-5-8-3-6-9 и δ=γ-80° происходит равномерное чередование рабочих ходов, обеспечивающее наилучшую уравновешенность двигателя от действия реактивного крутящего момента.