Картер оппозитного двигателя внутреннего сгорания Российский патент 2025 года по МПК F02F7/00 F02B75/24 F01B1/08 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно, к оппозитным четырехтактным двигателям внутреннего сгорания.

Известен картер оппозитного двигателя, имеющий перегородки, в которых выполнены опоры коленчатого вала, и имеющий полость кривошипно-шатунного механизма переменного объема, расположенную между перегородками, а также масляную полость, сообщенную с полостью масляного поддона, соединенного с картером, при этом картер выполнен туннельным, неразъемным, одна из перегородок выполнена заодно с картером, а другая соединена с ним при помощи разъемного соединения (см. Мотоциклы «Урал» «Днепр», Эксплуатация, ремонт, «Ранок», Чернигов, 2006 с. 22-24, 53-62).

Недостатками известного картера являются отсутствие возможности обеспечить установку на него одинаковых (идентичных) цилиндров, а также невозможность предотвратить потери масла из масляной полости из-за насосного эффекта, являющегося следствием встречного движения поршней в указанной полости, то есть изменения из-за этого внутреннего объема полости картера.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание надежного, простого и удобного в ремонте и обслуживании двигателя с устранением отмеченных недостатков.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции двигателя, его обслуживания и ремонта, а также повышение надежности работы за счет обеспечения равномерности температурного состояния цилиндров и головок, снижение расхода масла и повышение экономичности.

Проблема решается, а технический результат достигается тем, что картер имеет перегородки, в которых выполнены опоры коленчатого вала, он содержит полость кривошипно-шатунного механизма переменного объема, расположенную между перегородками, а также масляную полость, сообщенную с полостью масляного поддона, соединенного с картером, при этом картер выполнен туннельным, неразъемным, одна из перегородок выполнена заодно с картером, а другая соединена с ним при помощи разъемного соединения. При этом, согласно изобретению, с наружной стороны каждой перегородки образована сквозная полость приводной звездочки, каждая из которых сообщена с масляной полостью картера и со сквозной полостью цепной передачи цилиндра, а полость переменного объема соединена с масляной полостью при помощи перепускного канала, в котором установлен обратный клапан с возможностью перепуска газовой среды из полости переменного объема при уменьшении ее объема в масляную полость.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показана 3-д модель оппозитного двигателя;

на фиг. 2 показан внешний вид картера;

на фиг. 3 показан коленчатый вал двигателя;

на фиг. 4 показан внешний вид цилиндра;

на фиг. 5 показан продольный горизонтальный разрез картера;

на фиг. 6 - то же, продольный вертикальный разрез картера;

на фиг. 7 показан внешний вид картера;

Оппозитный двигатель внутреннего сгорания содержит картер 1 с установленным в его полости коленчатым валом 2 с коренными шейками 3 и цапфами 4 и расположенной между ними парой шатунных шеек 5, установленных одна относительно другой под углом 180 градусов. Цилиндры 6 установлены на противоположных сторонах картера 1. Они имеют рубашку жидкостного охлаждения, ограничивающую полости 7 жидкостного охлаждения, а также имеют полость 8 для размещения механизма привода распредвала 9, установленного в каждой головке 10 цилиндров. Масляный поддон 11 соединен с картером 1.

Картер 1 выполнен туннельным, механизм привода распредвала 9 выполнен цепным, на каждой цапфе 4 коленчатого вала 2 закреплена звездочка 12 цепного привода распредвала 9, зацепленная с цепью (на чертежах не показана) привода распредвала 9 одного из цилиндров 6, которые выполнены одинаковыми, универсальными, с возможностью установки на любую сторону картера 1. Сквозная полость 8 цепной передачи, расположена с одной стороны цилиндра 6. Картер 1 имеет сквозные полости 13 приводных звездочек 12, расположенные с наружной стороны его поперечных перегородок 14 и 15, при этом одна полость 13 сообщена с полостью 8 цепной передачи одного из цилиндров 6.

Одна звездочка 12 закреплена на одной цапфе 4, расположенной с одной стороны коленчатого вала 2, а другая звездочка 12 закреплена на другой цапфе 4, расположенной на противоположной стороне коленчатого вала 2. при этом на каждой цапфе закреплена звездочка привода распредвала одного из оппозитных цилиндров, а каждая звездочка расположена в полости 13 приводной звездочки, выполненной в картере 1.

Одна перегородка 14 выполнена заодно с картером 1, а другая перегородка 15 соединена с картером 1 при помощи разъемного соединения. В каждой перегородке выполнена опора 16 коленчатого вала 2. Картер 1 содержит полость 17 кривошипно-шатунного механизма переменного объема, расположенную между перегородками 14 и 15, а также масляную полость 18, сообщенную с полостью 19 масляного поддона 20, соединенного с картером 1. Каждая сквозная полость 13 сообщена с масляной полостью 18 картера 1 и со сквозной полостью 8 цепной передачи цилиндра 6. Полость 17 переменного объема соединена с масляной полостью 18 при помощи перепускного канала 21, в котором установлен обратный клапан (на чертежах не показан) с возможностью перепуска газовой среды из полости 17 переменного объема, при уменьшении ее объема, в масляную полость 18.

Указанный клапан может быть установлен в корпусе (на чертежах не показан), который расположен в масляной полости 18. То есть установка указанного корпуса осуществляется со стороны полости 18.

Единый блок управления (на чертежах не показан) двигателем может быть сообщен электрически с кислородным датчиком (на чертежах не показан), установленным в выпускной системе двигателя, и выполнен с возможностью диагностирования неисправностей каждого цилиндра путем анализа данных о температурном состоянии каждого цилиндра 6 и данных о количестве кислорода в продуктах сгорания.

Единый блок управления может быть дополнительно сообщен электрически с датчиком положения дроссельной заслонки (на чертежах не показаны) каждого цилиндра 6.

Совокупность конструктивных решений, примененных при создании двигателя, позволяет устанавливать на картер 1 цилиндры 6 одинакового исполнения, в отличие от уровня техники, в котором левый и правый цилиндры выполняют в различном исполнении. При эксплуатации такой конструкции известного двигателя возникают проблемы при ремонте и техническом обслуживании двигателя. В известной конструкции используются толкатели, в результате чего снижается КПД двигателя. Толкательная схема предусматривает большое количество зазоров, в результате чего снижается скорость наполнения цилиндра рабочей топливовоздушной смесью. Соответственно, это ведет к снижению мощности двигателя и менее качественному отводу продуктов отработки. В известных схемах тоннельных картеров все отсеки являются сообщающимися в соответствии с принятой принципиальной схемой двигателя, в котором картерные газы по причине возвратно поступательного движения оппозитных поршней имеют то плюсовое значение (движение поршней навстречу друг другу), то минусовое (движение друг от друга), так называемый эффект вакуумирования. В результате таких скачков давления в картере двигателя быстро выходят из строя все сальники, прокладки и уплотнения. Как правило, на таких двигателях постоянно проявляется эффект «масляного запотевания» и масленых подтеков. Потери масла в них велики.

Кроме того, известные двигатели являются очень температурно нагруженными по причине применения воздушной системы охлаждения, которой явно недостаточно. В результате действия коэффициентов расширения разных металлов, применяемых в двигателе, увеличивается количество подтекания масла и порой топлива в местах соединения. При высокой температурной нагруженности двигателя часто выходят из строя свечи. Затрудняется пуск двигателя и возникают механические повреждения выпускных клапанов и поршней. Высокие эксплуатационные температуры нередко становились причиной прогорания прокладок под головками цилиндров. Еще одним негативным механическим эффектом в двигателях с воздушным охлаждением является «залегание» или закоксовывание поршневых колец. Шариковые подшипники приходят в негодность уже через несколько тысяч километров пробега. Система смазки очень малоемкая, примерно 2,3 литра масла при объеме двигателя, близкой к 1 литру. Система зажигания, контакторная или электронная с движущимися частями на распределительном валу, имеющая зазорную часть в сочленении приводных звезд газораспределительного механизма, также приводит к сбоям и не точному искрообразованию.

В предлагаемом изобретении унифицированной является также и головка 10 цилиндра 6.

Кроме того, предлагаемое выполнение позволяет значительно унифицировать и оптимизировать производство двигателя за счет уменьшения затрат на производство цилиндров 6, головки 10 и газораспределительного механизма левого или правого расположения, так как изготавливается только один унифицированный цилиндр 6, головка 10, крышка 22 головки 10, независимо от их установки справа или слева от блока.

При ремонте отсутствует необходимость осуществлять поиск отдельно левого или правого цилиндров 6, их головок 10, газораспределительных механизмов, разных прокладок.

Закрепление звездочек 12 на противоположных цапфах 4 коленчатого вала 2 позволяет расположить цепи привода распредвалов 9 на противоположных сторонах картера 1 и обеспечить таким образом унификацию цилиндров 6. При этом полости 13 картера 1 сообщены со сквозными полостями 8 цилиндров и позволяют обеспечить смазку цепного механизма за счет связи полостей 13 и 8 с масляной полостью 18 картера 1.

Картер 1 описываемого оппозитного двигателя имеет четыре рабочие зоны. Две из них - передняя и задняя, это полости 13, третья полость 18 -масляный резервуар (с поддоном 11) и четвертая зона, отделенная от всех полостей - рабочая зона двигателя с коленчатым валом, поршнями и цилиндрами. Три зоны двигателя сообщаются между собой посредством дренажных отверстий: передняя, задняя зоны и поддон. Четвертая зона, полость 17 - зона кривошипно-шатунного механизма (КШМ) - соединяется с ним посредством лепесткового клапана, который выравнивает давление в зоне КШМ, сбрасывает излишки масла в поддон 11 при встречном ходе поршней, когда давление в полости 17 картера 1 становится избыточным. При расхождении поршней лепестковый клапан закрывается и тем самым вакуумирует полость 17 и исключает угар масла и хаотичное (нежелательное) хождение картерных газов, а также выплескивание излишков капельной смеси масла в сапунную систему (на чертежах не показана). В результате отсутствует давление на фитингах сапунов как левого, так и правого цилиндров 6. Трасса от сапунов к воздухоочистителю (на чертежах не показан), создающему вакуумный эффект и направляющему воздух для образования топливной смеси в камеры карбюратора или инжектора (на чертежах не показаны), необходима лишь как аварийная система. Соответственно, картерные газы, насыщенные капельно-масляной смесью, не попадают в систему образования топливной смеси, что увеличивает ресурс работы карбюратора либо инжектора, свечей зажигания, клапанов и поршней. На них не образовывается масляная пленка и не происходит коксования. Необходимо также учитывать, что сам обратный лепестковый клапан технологически расположен таким образом, что его замена производится без сложного демонтажа деталей двигателя, а лишь путем снятия поддона 11 картера 1 двигателя. Смазка трущихся частей кривошипно-шатунного механизма обеспечивается через специально спроектированные масленые каналы картера с использованием масляного насоса. Картер 1 имеет ребра воздушного охлаждения и рубашку жидкостного охлаждения, соединяющуюся с рубашкой жидкостного охлаждения рабочих цилиндров 6.

Противоположные цилиндры 6 двигателя выполнены универсальными, с возможностью закрепления каждого из них на любой из боковых сторон картера 1. Сквозная полость 8 для прохода механизма газораспределения расположена с одной из сторон цилиндра 6. При этом указанные сквозные полости 8 противоположных цилиндров расположены, соответственно, на передней и задней противоположных сторонах картера 1 вдоль оси вращения коленчатого вала 2.

Рабочие цилиндры известных оппозитных двигателей, исполненные непосредственно в блоке цилиндров, являющимся одним целым блоком с картером как правило являются неотъемлемой его частью и конструктивно служат ровно столько, сколько служит непосредственно сам двигатель. У двигателей, рабочие цилиндры которых крепятся к картеру с внешней стороны, есть возможность их ремонта и замены без влияния на блок картера, что увеличивает ремонтопригодность самого двигателя и ресурс его использования. Но у этих рабочих цилиндров появляются конструктивные особенности, в силу которых они приобретают зависимость от возможностей установки с одной из сторон (правой или левой). То есть правый рабочий цилиндр конструктивно отличается от левого, соответственно может быть установлен только на предписанной стороне картера. Таким образом они не являются взаимозаменяемыми, что создает значительные неудобства в их идентификации при подборе, изготовлении большей номенклатуры запасных частей и поиске при ремонте (замене) нужного рабочего цилиндра (правого или левого соответственно).

Предлагаемая конструкция картера и непосредственно рабочего цилиндра позволяет изготавливать один универсальный тип рабочего цилиндра. Который устанавливается с любой стороны картера. При этом привод газораспределительного механизма связан посредством цепи с звездочками коленчатого вала, и сам распредвал с клапанами располагаются в головке (крышке) рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр 6 имеет внутри себя стальную гильзу, со стенками которой взаимодействуют поршневые кольца самого рабочего поршня (на чертежах не показаны). Внутри рабочего цилиндра 6 имеются полости и каналы жидкостной системы охлаждения. На поверхности рабочего цилиндра имеются конструктивные приливы и отверстия, предусмотренные для крепежа рабочего цилиндра 6 к картеру 1, а также соединяющие с головкой (крышкой) рабочего цилиндра. Кроме рубашки жидкостного охлаждения внутри цилиндра 6, поверхность рабочего цилиндра имеет ребра воздушного охлаждения снаружи.

Универсальность рабочего цилиндра позволяет значительно увеличить ремонтопригодность двигателя, сократить время текущего и капитального ремонтов. Увеличивает ресурс двигателя. Сокращает номенклатуру запасных частей. Создает предпосылки устойчивого и экономичного режимов работы двигателя.

Таким образом, выполнение одинаковых узлов и деталей правой и левой стороны двигателя упрощает конструкцию двигателя, его обслуживание и ремонт. Кроме того, повышается надежность работы двигателя за счет обеспечения равномерности температурного состояния цилиндров и головок, а также снижаются расхода масла и топлива.

Изобретение относится к двигателестроению. Картер оппозитного двигателя внутреннего сгорания содержит перегородки, в которых выполнены опоры коленчатого вала, и содержит полость кривошипно-шатунного механизма переменного объема, расположенную между перегородками, а также масляную полость, сообщенную с полостью масляного поддона, соединенного с картером. Картер выполнен туннельным, неразъемным. Одна из перегородок выполнена заодно с картером, а другая соединена с ним при помощи разъемного соединения. С наружной стороны каждой перегородки образована сквозная полость приводной звездочки, каждая из которых сообщена с масляной полостью картера и со сквозной полостью цепной передачи цилиндра. Полость переменного объема соединена с масляной полостью при помощи перепускного канала, в котором установлен обратный клапан с возможностью перепуска газовой среды из полости переменного объема при уменьшении ее объема в масляную полость. Технические результаты заключаются в упрощении конструкции, повышении надежности двигателя. 7 ил.

Картер оппозитного двигателя внутреннего сгорания, имеющий перегородки, в которых выполнены опоры коленчатого вала, и содержащий полость кривошипно-шатунного механизма переменного объема, расположенную между перегородками, а также масляную полость, сообщенную с полостью масляного поддона, соединенного с картером, при этом картер выполнен туннельным, неразъемным, одна из перегородок выполнена заодно с картером, а другая соединена с ним при помощи разъемного соединения, отличающийся тем, что с наружной стороны каждой перегородки образована сквозная полость приводной звездочки, каждая из которых сообщена с масляной полостью картера и со сквозной полостью цепной передачи цилиндра, а полость переменного объема соединена с масляной полостью при помощи перепускного канала, в котором установлен обратный клапан с возможностью перепуска газовой среды из полости переменного объема при уменьшении ее объема в масляную полость.