Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02B75/24 

to

О5 Ю

1

4 Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции бесшатунных двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - уменьшение габаритов и металлоемкости бесшатунного двигателя внутреннего сгорания, достигаемое вследствие уменьшения габаритов и упрош.ения конструкции головок цилиндров изза проведения газообмена через каналы в поршнях и штоке двигателя, осушествляемого при помощи газораспределительного механизма, размещенного в расточке поршня и штока. На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - механизм газораспределения, вариант; на фиг. 4 - штоко-поршневой узел, сечение в зоне впускных и выпускных окон втулки. Четырехтактный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит размещенный в корпусе 1 бесшатунный механизм, выполненный в виде двух щтоко-поршневых узлов, представляющих собой два поршня 2, жестко соединенных штоком 3, размещенных в направляющих 4 (фиг. 2) корпуса 1, двух коленчатых валов 5, шейки 6 которых через подшипники 7 сочленены со штоком 3, двух тяг 8, соединяющих коленчатые валы 5, четырех упоров (не показаны), в которых входят концы 9 коленчатых валов 5, переднего и заднего кривошипов 10, а также среднего кривошипа 11. Причем все кривошипы с помощью шестерен 12 и 13 связаны с соединительным валом 14. Кроме того, двигатель имеет цилиндры 15, в каждом из которых установлен штоко-поршневой узел, снабженный механизмами 16 газораспределения, их приводами 17, впускным 18 и выпускным 19 газовыми каналами, сообщающимися соответственно с впускным 20 и выпускным 21 газовыми каналами, выполненными в корпусе 1 и выходящими на поверхность направляющих 4. Ведущие шестерни 22 приводов 17 механизмов 16 газораспределения жестко соединены с сочлененными со штоком 3 шейками 6 коленчатых валов 5. Каналы 18 и 19 соединены соответственно с проточками 23 и 24, уплотненными овальными кольцами 25, установленными в канавках штока 3. В штоко-порщневом узле выполнены две расточки с газораспределительными окнами, выходящими через поршень в цилиндр. В каждой расточке установлен газораспределительный механизм 16, имеющий однокулачковый распределительный вал 26, у которого одна из опор 27 выполнена со сквозным пазом 28 и большего диаметра по сравнению с кулачком 29. Кроме того, в расточке штоко-порщневого узла размещены толкатель 30 с щайбой 31, взаимодействующие с одной стороны с кулачком 29 распределительного вала 26, а с другой - с подпружиненным клапаном 32, установленным во втулке 33. Втулка 33 размещена в расточке штоко-порщневого узла на скользящей шпонке 34 и закреплена гайкой 35 и контргайкой 36. Во втулке 33 выполнены впускное и выпускное окна 37, которые периодически во время тактов впуска и выпуска сообщают газораспределительное окно в поршне с соответствующими каналами и проточками щтоко-поршневого узла при помощи золотника 38, который установлен соосно с клапаном 32 с возможностью вращения вокруг продольной оси и приводится во вращение конической зубчатой передачей 39. Кроме того, в привод 17 механизма 16 газораспределения входит шестерня 40 распределительного вала 26 и понижающий блок 41 шестерен, размещенный на оси 42, закрепленной в штоке 3. Вблизи НМТ в цилиндре 15 выполнены дополнительные выпускные отверстия 43. Четырехтактный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При соверщении штоко-поршневыми узлами одного цикла возвратно-поступательного движения кривошипы 10 и 11 совершают полный оборот, причем коленчатые валы 5 совершают также полный оборот, но в сторону, противоположную вращению кривошипов 10 и 11. Вращение кривошипов 10 и 11 передается с помощью щестерен 12 и 13 соединительному валу 14, с которого снимается крутящий момент двигателя, а вращение коленчатых валов 5 при этом используется для привода распределительных валов 26, осуществляемого при помощи ведущих шестерен 40. При этом угловая скорость вращения распределительных валов 26 в два раза меньше угловой скорости вращения коленчатых валов 5. Механизм 16 газораспределения работает следующим образом. В конце рабочего хода щтоко-порщневой узел открывает дополнительные выпускные отверстия 43, через которые выходит основная масса горячих отработавших газов, благодаря этому снижается теплонапряженность щтоко-поршневого узла. Оставшаяся часть газов выпускается через клапан 32, который открывается в начале такта выпуска при действии на него через шайбу 31 и толкатель 30 кулачка 29 распределительного вала 26. Причем одновременно с открытием клапана 32 газораспределительное окно поршня 2 сообщается через выпускное окно 37 втулки 33 при помощи вращающегося золотника 38 с выпускным каналом 19, через который отработавщие газы выходят в проточку 24 и далее в выпускной канал 21 в корпусе двигателя. В конце такта выпуска при прежнем открытом клапане 32 золотник 38 перекрывает выпускное окно 37 и сообщает газораспределительное окно поршня через

впускное окно втулки 33 с впускным каналом 18, тем самым открывая путь для прохода свежей горючей смеси или воздуха в цилиндр 15 на такте впуска. В конце такта впуска и начале такта сжатия под действием пружины клапан 32 закрывается, а золотник 38 перекрывает впускное окно втулки 33, после чего происходят такты сжатия и рабочего хода, затем цикл повторяется.

В механизме 16 газораспределения предусмотрена регулировка зазора между шайбой 31 толкателя 30 и кулачком 29 распределительного вала 26. Зазор измеряется щупом через паз 28, а регулируется перемещением втулки 33 в расточке штоко-поршневого узла.

Таким образом, выполнение двигателя с механизмом газораспределения, размещенным в штоко-поршневом узле, значительно упрощает конструкцию и уменьшает габариты головок цилиндров двигателя, благодаря чему уменьшаются его габариты и металлоемкость. Усложнение щтоко-поршневых узлов при этом компенсируется отсутствием отдельного корпуса, необходимого для размещения деталей механизма газораспределения. Кроме того, выполнение двигателя описанным образом приводит к устранению газового стыка между головкой цилиндра и цилиндром, так как позволяет выполнить рабочую часть цилиндра и головку в виде единой детали.

БЕСШАТУННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержаш,ий два поршня, жестко соединенных между собой штоком и размеш,енных в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, и два механизма газораспределения, каждый из которых выполнен в виде клапанов с кулачковым валом и впускного и выпускного каналов, расположенных в корпусе, причем шток снабжен направляющими, параллельными оси цилиндра, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и металлоемкости, в нем в стенках направляюш,их штока выполнены две продольные проточки, одна из которых сообшена с впускным каналом, а другая - с выпускным, а в каждом поршне расположено газораспределительное окно, сообш.енное с проточками в штоке, и размещен клапан с кулачковым валом, причем клапан снабжен цилиндрическим золотником, установленным соосно с клапаном и имеющим привод от кулачкового вала для обеспечения его вращения вокруг продольФ ной оси. (Л