Поршневой двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02B75/32 

сл

с

Сущность изобретения: двигатель содержит блок цилиндров fимеющий нечетное число сквозных цилиндровых отверстий, оси которых равномерно расположены по окружности поперечного сечения блока цилиндров, и представляет собой дуги окружности, центр которой совпадает с центром сферы блока цилиндров. Рабочий вал выполнен кривошипным с наклонной осью кривошипа. Кинематическая связь поршней с рабочим валом выполнена в виде подшипниковой втулки, установленной на кривошипе рабочего вала. Газораспределительный механизм золотникового типа выпблнен в виде поворотного диска со сферической поверхностью, сопряженной с торцевой поверхностью блока. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов, уменьшение веса, увеличение КПД за счет уменьшения числа трущихся поверхностей и приводимых внутренних деталей. 12 ил.

Изобретение относится к двигателест- роению.

Известны поршневые двигатели, содержащие расположенные в корпусе сферический блок цилиндров, имеющий сквозные цилиндровые отверстия, оси которых равномерно расположены по окружности поперечного сечения блока цилиндров и представляют собой дуги окружности, центр которой совпадает с центром сферы блока цилиндров, и расположен на оси кривошипного рабочего вала, и поршни, разме- щенные в цилиндрах и связанные с помощью крестовины с кривошипом рабочего вала. Недостатком известного двигате- ля является то, что блок цилиндров установлен в корпусе с возможностью вращения, что приводит к увеличению массы подвижных деталей, снижению надежности и долговечности двигателя, а также к усложнению его обслуживающих систем.

Наиболее близким к предлагаемому является поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий расположенный в корпусе сферический блок цилиндров, имеющий диаметральное отверстие и сквозные цилиндровые отверстия, оси которых равномерно расположены по окружности поперечного сечения блока цилиндров симметрично относительно оси диаметрального отверстия и представляют собой дуги окружности, центр которой совпадает с

центром сферы блока цилиндров, рабочий вал, расположенный в диаметральном отверстии блока цилиндров соосно с ним, то- рообразные поршни, размещенные в цилиндровых отверстиях с возможностью осевого перемещения и с образованием рабочих камер и кинематически связанные с рабочим валом, а также крышку цилиндров, расположенную в торцевой части блока цилиндров и имеющую каналы подвода и отвоVI

4 vj

VI ГО СЛ

да рабочей сферы и механизм газораспределения золотникового типа,золотник кото- рого установлен с возможностью J1 перекрытия вышеуказанных каналов.

Недостатком известного двигателя является его сложность, малая надежность и долговечность, обусловленные наличием дополнительного вала, жестко связанного с вращающимся блоком цилиндров.

Цель изобретения - упрощение конструкции двигателя, повышение его надежности и долговечности.

Это достигается тем, что рабочий вал выполнен кривошипным с наклонной осью кривошипа, а кинематическая связь поршней с рабочим валом - в виде подшипниковой втулки, установленной на кривошипе рабочего вала, и шатунов, шарнирными пальцами связанных с поршнями и неподвижно закрепленных на подшипниковой втулке При этом наклонная ось кривошипа пересекается с осью рабочего вала и осями шарнирных пальцев в центре сферы блока цилиндров, а золотника выполнен в виде поворотного диска со сферической поверхностью, связанного с рабочим валом.

На фиг. 1 показан двигатель, разрез по оси рабочего вала, на фиг. 2 - аксонометрическая проекция двигателя в разобранном состоянии; на фиг 3 - кинематическая схема двигателя; на фиг. А - распределительный механизм двигателя, вид с торца; на фиг. 5 - рабочий вал, вид сбоку; на фиг. 6 - рабочий вал, вид с торца; на фиг. 7 - шатун, вид сбоку; на фиг. 8 - шатун, вид с торца; на « фиг 9 - двигатель, вид спереди; на фиг. 10 - газораспределительный золотник, вид с торца, на фиг 11 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 12 - привод газораспределительного золотника. .

Двигатель внутреннего сгорания, выполненный на пяти цилиндрах с торообраз- ными поршнями, содержит сферический блок 1 цилиндров 2 представляющий собой шаровой пояс, ограниченный телесными углами на переднем и заднем торцах с величинами в зависимости от числа цилиндров двигателя. Телесные углы на переднем торце лежат в диапазоне 108-144°, а телесные углы в задней части блока - в диапазоне 92-116° в зависимости от числа цилиндров, которые по нечетным числам лежат для данных углов в диапазоне 5-13. В цилиндры 2, выполненные в виде гильз, вставлены торо- образные поршни 3, плоскости торцевых граней которых проходят через центр сферы блока цилиндров. Поршни 3 с маслосъ- емными и компрессионными кольцами посредством шатунов 4 связаны с рабочим валом 5, снабженным системой смазки. Рабочий вал 5 имеет заднюю наружную коренную шейку 6, ось кривошипа 7 наклонена под углом 20-12° р в зависимости от числа , цилиндров) к общей оси рабочего вала. Шатуны 4 установлены во втулке-подшипнике 9 и закреплены на кривошипе 7 посредством стяжного кольца 10 для опорных пят 11 шатуьов 4. Другие концы шатунов 4 прикреплены к поршням 3 посредством поршневых колец 12, Между внутренним концом задней коренной шейки б и задним концом кривошипа 7 выполнена галтель 13, которая как и задняя 6 и передняя 8 коренные шейки выполнена соосной, а ось кривошипа 7 расположена эксцентрично и под наклоном по отношению к центральной оси галтели 1. Рабочий вал 5 на опорно-упорном подшипнике 14 галтелью 13 установлен на задней крышке 15, а его другой конец передней

внутренней шейкой 8 - на подшипнике 16 в гнезде подшипника 17 Отверстие в задней крышке для прохода наружной коренной шейки 6 закрыто самоподвижным сборным манжетом 18. На внутренней коренной шейке 8 предусмотрена коническая шестерня- привод 19 вспомогательных механизмов. С ней соединяются привод насоса 20 смазки, вал-привод 21 топливного насоса 22, закрепленного болтами 23 на крышке 24 головки 25 блока 1, и другие механизмы. Между головкой 25 блока 1 цилиндров 2 и крышкой 24 установлен газораспределительный золотник 25 (см. фиг. 1, 4) с уплотнением 27 со стороны головки 25 и головки 28 со стороны

крышки 24.

Топливо от насоса 22 поступает по трубопроводу 29 к форсункам 30. На крышке 24 закреплен коллектор 31 газообмена. В ниж ней части двигателя предусмотрен поддон

Наклонная ось кривошипа 7 (см. фиг,5} выполнена пустотелой и снабжена отверстиями 33 для подвода смазки к втулке-подшипнику 9 шатунов 4 а также проходами 34

для смазки внутренней коренной шейки 8. В выполненном в виде диска галте/le 13 (фиг. 6) выполнено отверстие 35 для подвода смазки к наружному подшипнику 14.

Угол, образованный между осью втулки

подшипника поршневого пальца и линией, проведенной по поверхности упорной части пяты шатуна, составляет 80-60°, На внутренней части пяты 11 шатуна 4 выполнен заплечик 35, который препятствует сходу

стяжного кольца 10 опорных пят шатунов (см. фиг. 7 и 8).

Газораспределительный механизм золотникового типа содержит диск 26, в котором выполнены впускные окна 37 (см. фиг. 4, 10), соединенные с впускным коллектором 38 (см. фиг. 9) по количеству в зависимости от числа цилиндров и направлений вращения рабочего вала и золотника. При согласном вращении золотника и рабочего вала число цилиндров и отверстий на газораспределительном золотнике выражается следующим образом. Если число цилиндров увеличивается по натуральному ряду нечетных чисел, начиная с пяти, то число отверстий в газораспределительном золотнике увеличивается по натуральному ряду чисел, начиная с трех, т.е. для пяти цилиндров число отверстий равно трем, для семи-четырем, для девяти-пяти и т д. В случае встречного вращения рабочего вала и газораспределительного золотника число отверстий уменьшается на одно Количество выпускных отверстий 39 по числу равно количеству впускных

В центре газораспределительного золотника 26 (см. фиг. 11) выполнен зубчатый венец 40 с внутренним зубцом 41, соединенный с планетарным блоком-шестерней 42 большого диаметра. С другой стороны блок-шестерня 42 соединен с приводной шестерней 43 (см. фиг. 12). Планетарный блок-шестерня посажен t на водило 44. В центре золотника 26 выполнено шлицевое отверстие 45 для зацепления привода топливного насоса 22. На шлицы 46 посажен вал 47 привода топливного насоса 22. Приводная шестерня 43 насажена на гГривод- ной вал 21.

Передаточное угловое отношение от рабочего вала к газораспределительному золотнику при согласном вращении рабочего вала и золотника для пяти цилиндров 1/6 для 7-1/8, для 9-1/10, т е. на единицу больше числа цилиндров, при встречном вращении рабочего вала и золотника - на единицу меньше числа цилиндров

Двигатель работает следующим образом

В цилиндре Б (фиг. 3, 4) в данный момент времени протекает цикл окончания выхлопа и начала всоса Впускное отверстие 39 газораспределительного золотника 26 перекрывается с недоворотом рабочего вала на 20° до перекрытия окон 37, 39 с зазором 3°20 Шейка кривошипа 7 при этом находится на самом близком расстоянии от цилиндра Б и поршень находится в верхней мертвой точке. В цилиндре протекает такт сжатия, который подходит к концу.

Оба конца цилиндра В закрыты. В цилиндре В протекает такт выхлопа.При этом окно 39 открыто, а окно 37 закрыто. В цилиндре Д протекает цикл всоса. При этом окно 37 открыто, а окно 39 закрыто. В цилиндре Е протекает рабочий ход. При этом

окна 37, 39 закрыты. Затем цикл повторяется. Шатун 4 поршня, находящегося в цилиндре Е, передает усилие на кривошип 7, в результате чего рабочий вал начинает вра- 5 щаться, приводить в действие вспомогательные механизмы и передавать энергию энергопотребляющим агрегатам.

Такое выполнение двигателя обеспечи- 10 вает возможность увеличения числа цилиндров по нечетным числа до 15 и более. При этом уменьшается рабочий ход поршня, что обеспечивает укорочение осевой длины двигателя. Двигатель может быть выполнен 15 дизельного типа, карбюраторного, т.е. с клапанным газораспределительным механизмом, работающим на газе. Обеспечивается варьирование формы и размеров двигателя размещение вспомогательных механизмов 0 внутри блока цилиндров.

Формула изобретения

Поршневой двигатель внутреннего сго5 рания, содержащий расположенный в корпусе сферический блок цилиндров, имеющий диаметральное отверстие и сквозные цилиндровые отверстия, оси которых равномерно расположены по ок ружности

5 поперечного сечения блока цилиндров симметрично относительно оси диаметрального отверстия и представляют собой дуги окружности, центр которой совпадает с центром сферы блока цилиндров, рабочий вал,

0 расположенный в диаметральном отверстии блока цилиндров соосно с ним, торооб- разные поршни, размещенные в цилиндровых отверстиях с возможностью осевого перемещения и с образованием ра5 бочих камер и кинематически связанные с рабочим валом, а также крышку цилиндров, расположенную в торцевой части блока цилиндров и имеющую каналы подвода и отвода рабочей среды и механизм

0 газораспределения золотникового типа, золотник которого установлен с возможностью перемещения вышеуказанных каналов, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения

5 надежности и долговечности, рабочий вал выполнен кривошипным с наклонной осью кривошипа, кинематическая связь поршней с рабочим валом выполнена в виделодшип- никовой втулки, установленной на кривошипе рабочего вала, и шатунов, шарнирно

5 связанных с поршнями и неподвижно закрепленных на подшипниковой втулке,при- чем наклонная ось кривошипа пересекается с осью рабочего вала и с осями шарниров

шатунов в центре сферы блока цилиндров.

а золотник выполнен в виде связанного с(еской поверхностью, сопряженной с торрабочим валом поворотного диска со сфери- цевой поверхностью блока цилиндров

15

32

25

30

фиг i

Г7

1гЈ

/ -jfiS

дгпф

i

-Л

/ /

&

SZLWLl

t

Ъ Ч

N

f

u

PI

фиг 12