Свободно-поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F03B1/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к свободно-поршневым дизелям.

Известен двухтактный дизель ЯАЗ-204 с неразделенной камерой и прямоточной клапанно-щелевой продувкой, имеющий цилиндры, сообщенные с продувочными окнами и выпускными клапанами, снабженные топливными форсунками. Внутри цилиндров установлены поршни, связанные через шатуны с коленвалом.

Недостатком этого дизеля является наличие в нем коленвала на котором с участием шатунов усилие, создаваемое газами, разлагается на активную и пассивную составляющие, теряя при этом мощность.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с поперечной щелевой продувкой, который имеет две пары оппо- зитно расположенных цилиндров, в которых свободно установлены поршни, соединенные попарно между собой зубчатыми рейками, Зубчатые рейки входят в зацепление с

механизмом преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение выходного вала с наличием в них роликовых обгонных муфт. Левая пара оп- позитно установленных цилиндров с поршнями является двигателем и сообщена с топливными форсунками, а правая, являющаяся поршневым компрессором, сообщена с впускными клапанами воздуха.

Недостатками известного двигателя являются использование некачественной поперечной продувки-наполнения цилиндров и применение в нем реечно-шестеренчатого зацепления, подвергающегося нагрузкам максимального давления горения, а также наличие в элементах привода выходного вала роликовых обгонных муфт с малой площадью элементов заклинивания.

Кроме того, в известных двигателях имеется наружная система охлаждения с отводом тепла в окружающую среду.

Целью изобретения является уменьшение максимальных нагрузок в элементах привода выходного вала.

сл

С

vi ю о

00

со ю

Поставленная цель достигается тем, что свободно-поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит два параллельно расположенных цилиндра, сообщенные с продувочными окнами, выпускными клапанами, топливными и водяными форсунками с электроприводом, а также с датчиками давления газа. Внутри этих цилиндров установлены поршни, связанные через шатуны с маховиком, состоящим с двух дисков, мотылевых пальцев и вала. На маховике установлены подвижные части датчиков остановки поршней и датчиков скорости поршней, неподвижные части которых установлены на корпусе двигателя. Датчики являются линейными генераторами переменного тока (могут устанавливаться датчики других типов). Двигатель снабжен устройством подачи топлива и воды, содержащим электронный блок управления, задающее устройство, датчики скорости и остановки поршня, датчики давления газов, а также топливные и водяные форсунки с электроприводом.

На фиг.1 изображена схема свободно- поршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с приводом выходного вала с использованием цилиндрических шестерен; на фиг.2 - то же, с использованием конических шестерен, одна из которых размещена на маховике; на фиг.З - схема клиновой обгонной муфты; на фиг.4 - схема конической клиновой обгонной муфты; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4.

Свободно-поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания (фиг.1, 2) содержит два параллельно расположенных цилиндра 1 и 2, сообщенных с продувочными окнами 3 и 4, выпускными клапанами 5 и 6, топливными 7,8 и водяными 9. ТО форсунками с электроприводом, а также с датчиками 11 и 12 давления газа. Внутри цилиндров 1 и 2 установлены поршни 13 и 14, связанные через шатуны 15 и 16, мотылевые пальцы 17 и 18 с маховиком 19, состоящим с двух дисков мотылевых пальцев и вала 20. Маховик 19 связан с датчиками 21 и 22 скорости поршней и датчиками 23 и 24 остановки поршней.

Двигатель снабжен устройством подачи топлива и воды, содержащим электронный блок 25 управления, задающее устройство 26, датчики 21 и 22 скорости поршней, датчики 23 и 24 остановки поршней. Датчики 11 и 12 давления газов, а также топливные 7, 8 и водяные 9, 10 форсунки с электроприводом (электроуправлением). Привод выходного вала двигателя выполняется двух типов: с использованием цилиндрических

шестерен (фиг.1) и конических шестерен, одна из которых размещена на маховике (фиг.2).

Привод выходного вала с использованием цилиндрических шестерен - выполнен следующим образом. Левая сторона маховика связана через клиновую обгонную муфту 27, две цилиндрические шестерни 28, 29 с выходным валом 30. Правая сторона вала

20 маховика через клиновую обгонную муфту 31, три цилиндрические шестерни 32-34 связана также с выходным валом 30.

Привод выходного вала с использованием конических шестерен, одна из которых

размещена на маховике выполнен следующим образом. Коническая шестерня 35, размещенная на маховике 19, через коническое зубчатое зацепление связана с ведущими частями конических клиновых обгонных

муфт 36 и 37, ведомые части которых жестко связаны с выходным валом 38.

Клиновая обгонная муфта (фиг.З) состоит из ведущей части 39, ведомой части 40 и клиньев 41 с пружинами 42. На ведомой

части 40 имеется цилиндрический зубчатый венец 43.

Коническая клиновая обгонная муфта (фиг.4) состоит из ведущей части 44, ведомой части 45 и профилированных клиньев 46

с пружинами 47, На ведущей части 44 имеется конический зубчатый венец 48.

Применение свободно-поршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания предлагаемой конструкции позволяет

уменьшить максимальные нагрузки в элементах привода выходного вала за счет увеличения радиуса колебания нижних головок шатунов и применения клиновых обгонных муфт. За счет более качественной продувкинаполнения по сравнению с прототипом и применения в двигателе электронной системы управления, обеспечивающей качественное опережение впрыска топлива, он имеет большую мощность. Кроме того, применение водяной форсунки для внутреннего охлаждения цилиндров и впрыском охлаждающей воды после момента максимальной температуры горения позволяет увеличить мощность, избавиться от наружной системы

охлаждения, а также уменьшить токсичность выхлопа.

Формула изобретения 1. Свободно-поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два параллельно расположенных цилиндра с поршнями, систему воздухо- снабжения и продувки-наполнения цилиндров, систему топливопитания с топливной форсункой и устройством управления подачей топлива, привод выходного вала с шестернями и обгонными муфтами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения максимальных нагрузок в элементах привода выходного вала, последний содержит маховик, соединенный шарнирно с поршнями при помощи шатунов с возможностью его возвратно-поворотного движения.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что система продувки-наполнения цилиндров выполнена по прямоточной кла- панно-щелевой схеме система топливопи- тания дополнительно содержит водяную форсунку, устройство управления подачей топлива и воды содержит электронный блок

0

5

управления, задающее устройство, датчики скорости и остановки поршня, датчики давления газов в цилиндрах, при этом топливная и водяная форсунки снабжены электроприводом впрыска рабочей жидкости.

3.Двигатель по п.1, от л и ч а ю щ и й- с я тем, что привод выходного вала выполнен с использованием цилиндрических шестерен.

4.Двигатель по п.1, от л и ч а ю щ и й- с я тем, что привод выходного вала выполнен с использованием конических шестерен, одна из которых размещена на маховике.

№MIT

ЗУ1 ЗУ2

MIT

26 25

Сущность изобретения: двигатель содержит два параллельных цилиндра с поршнями. Последние при помощи шатунов соединены с маховиком, осуществляющим угловые колебательные движения. Крутящий момент передается от маховика к выходному валу при помощи обгонных муфт и шестеренной передачи. Установка в приводе маховика позволяет уменьшить максимальные нагрузки в обгонных муфтах и шестеренной передаче. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг. 2

фиг. 4

(риг. 5

А-А