Двигатель внутреннего сгорания с качающимися поршнями Советский патент 1987 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с качающимися поршнями.

Цель изобретения - снижение металлоемкости механизма двигателя путем упрощения механизма преобразования движения и снижение механических потерь в нем.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Двигатель с качающимися рабочими органами содержит картер с двумя раздельными полостями: камера 1 сгорания и камера 2 нагнетания. Внутри камеры 1 сгорания, выполненной в виде двух жестко связанных между собой частей с внутренней торообразной расточкой, установлены две группы качающихся поршней 3, последние выполняются в виде сегментов тора, на периферийных поверхностях которых установлены уплотнительные и маслосъемные кольца; Камера 1 сгорания и камера 2 нагнетания сообщаются между собой посредством промежуточной кольцевой камеры 4. Поршни 3 жестко связаны с полым валом привода маятниковых поршней 5. С другой стороны этот вал жестко связан с нагнетательными поршнями 6. На радиальной поверхности камеры 1 сгорания выполняются выхлопные 7 и впускные 8 окна, а на торцовых поверхностях камеры 2 нагнетания имеются всасывающие 9 и нагнетательные 10 клапаны. Внутри вала привода маятниковых поршней 5 в прямых его шлицах установлена промежуточная втулка 11, которая поджата с двух сторон пружинами 12 и i3. На внутренней поверхности промежуточной втулки 11 имеются винтовые шлицы для периодического взаимодействия с винтовыми шлицами выходного вала 14 и винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15. Промежуточный полый вал 15 установлен соосно с выходным валом 14 с возможностью их вращения друг относительно друга и жестко связан с ведущей шестерней 16 редуктора 17 с передаточным числом, равным минус единице. В качестве примера в двигателе используется конический редуктор 17, ведущая шестерня 16 которого через блок 18 шестерен взаимодействует с ведомой шестерней 19, а последняя жестко связана с выходным валом 14, который установлен с возможностью осевого перемещения и поджат упругим элементом 20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя качающимся порш ням 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 сообщают вращательные колебательные движения (система пуска не показана).

При движении качающихся поршней 3 от одного мертвого положения к другому топливная смесь (воздух), заключенная в объеме между двумя симметрично располо- женными качающимися порщнями 3, перегородками и внутренней поверхностью тороидальной камеры 1 сгорания, сжимается. При подходе качающихся поршней 3 к второму крайнему положению происходит воспламе0 нение смеси или впрыск топлива. Под действием сгоревших газов качающийся поршень 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 начинает двигаться в обратном направлении, совершая рабочий ход. В конце рабочего хода качающегося

5 поршня 3 открываются выхлопные окна 7, через которые происходит выпуск отработанных газов, а затем открываются впускные окна 8, через которые происходит впуск свежей горючей смеси или воздуха. Достиг0 нув первого крайнего положения, качаюшие- ся поршни 3 совместно с валом привода маятниковых поршней 5 начинают движение в обратном направлении, повторяя весь процесс сначала. В это время в объеме, заключенном между двумя другими симметрично расположенными качаюшимися поршнями 3 и внутренней поверхностью камеры 1 сгорания, т.е. с противоположной стороны качающихся поршней 3, происходит аналогичный процесс, но сдвинутый

0 по фазе таким образом, что когда в первом объеме происходит процесс сжатия, то во втором - рабочий ход и наоборот.

Так как нагнетательные поршни 6 жестко связаны с валом привода маятниковых порщней 5, то они в это время совершают

5 вращательные колебания в камере 2 нагнетания, производя всасывание рабочей смеси (воздуха) через всасывающие клапаны 9 и нагнетание рабочей смеси (воздуха) через нагнетательные 10 клапаны в промежуточ ную кольцевую камеру 4. Из последней камеры смесь (воздух) через впускные окна 8 поступает в камеру 1 сгорания в момент открытия впускных окон, осуществляя процесс продувки последних.

Колебательные движения вала привода

5 маятниковых поршней 5 сообщаются промежуточной втулке 11. При ее движении в одном направлении, например по часовой стрелке, в начальный момент винтовые шлицы промежуточной втулки 11 ввинчиваются в винтовые шлицы выходного вала 14, а про межуточная втулка 11 перемещается в осевом направлении, сжимая пружину 13. В дальнейшем пружина 13 заклинивает осевое перемещение промежуточной втулки 11 и она повернется совместно с выходным ва5 лом 14 на некоторый угол. При обратном движении промежуточная втулка 11 выходит из зацепления с винтовыми шлицами выходного вала 14, перемещаясь в осевом направлении в противоположную сторону.

а затем входит в зацепление с винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15 и сжимает пружину 12. В дальнейшем пружина 12 препятствует осевому перемещению промежуточной втулки 11. Последняя поворачивает промежуточйый полый вал 15 в противоположную сторону направлению вращения выходного вала 14, а редуктор 17 с передаточным числом минус единица изменяет это вращение на противоположное, выходной вал 14 вращается в прежнем направлении.

Далее весь процесс повторяется сначала. Вследствие того, что указанный процесс происходит непрерывно, выходному валу 14 сообщается непрерьшное вращение в одном направлении.

Упругий, элемент 20 служит для обеспечения зацепления винтовых шлиц промежуточной втулки 11 с винтовыми шлицами выходного вала 14 и промежуточного полого вала 15. С этой целью выходной вал 14 установлен с возможностью незначительного осевого перемещения.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания с качающимися поршнями, содержащий кар- терную полость, выполненную в виде раз5

дельных камер нагнетания и сгорания, размещенные в них качающиеся роторы-поршни, жестко связанные с валом привода, установленным в камерах центрально, и выходной вал, связанный с валом привода при помощи .механизма преобразования, выполненного в виде устройства периодического соединения вала привода с выходным валом и зубчатой конической переда0 чи с передаточным числом, равным минус единице, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости путем упрощения механизма преобразования и снижения механических потерь, на выходном валу и соосно с ним размещен промежуточный полый вал, жестко связанный с одной из шестерен конической передачи и размещенный между валом привода и выходным валом, причем вал привода выполнен полы.м и снабжен прямыми шлицами на внутренней

Q поверхности, а устройство периодического соединения выполнено в виде втулки, расположенной внутри вала привода, подпружиненной с двух сторон и снабженной на внутренней поверхности винтовыми шлицами, а на наружной поверхности прямы.ми шлицами, и на наружной поверхности вала привода и промежуточного вала выполнены винтовые шлицы для взаимодействия со шлицами вала.

5

1

7J

Фиг. 2.

Изобретение относится к двигателе- строению и позволяет снизить металлоемкость механизма двигателя путем упрощения механизма преобразования движения и снизить механические потери в нем. Качающиеся поршни 3 двигателя жестко связаны с полым валом привода маятниковых порщ- ней 5. Внутри этого вала в прямых его щли- цах установлена промежуточная втулка И, которая поджата с двух сторон пружинами 12 и 13. На внутренней поверхности втулки 11 имеются винтовые щлицы для периодического взаимодействия с винтовыми шлицами выходного вала 14 и винтовыми шлицами промежуточного полого вала 15. Последний установлен соосно с валом 14 с возможностью их вращения друг относительно друга и жестко связан с ведущей шестерней 16 редуктора 17 с передаточным числом, равны.м минус единице. Колебательные движения вала привода маятниковых поршней 5 сообщаются промежуточной втулке 11. При ее движении в ту или другую сторону винтовые щлицы последней поочередно ввинчиваются в винтовые щлицы вала 14 и вала 15 и, перемещаясь в осевом направлении, сжимают то пружину 13, то 12. В результате с по.мощью втулки И валы 14 и 15 поворачиваются поочередно на некоторый угол в противоположных направлениях. 4 ил. В h ( 18 7 со ISD 05 4 О5 19 фиг.1

Ю

Ю

W

Составитель Г. Туктакиев

Редактор М. ДылынТехред И. ВересКорректор И. Эрдейи

Заказ 3258/27Тираж 503Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4