Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02B75/28 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, точнее к производству бесшатунных поршневых машин с планетарными кривошипа- ми.

Целью изобретения является снижение удельной массы двигателя.

На чертеже приводится схема предлагаемого двигателя,

Двигатель включает основной рабочий цилиндр 1 с форсунками 2 и топливным насосом 3 высокого давления, противоположно-движущиеся поршни 4 и 6. монолитно соединенные первый с дополнительным рабочим поршнем 5, а второй - с компрессорным поршнем 7 посредством своих штоков 8 и 9, комбинированный механизм преобразования перемещений поршней во вращение выходного вала, а также механизм газораспределения и наддува.

Комбинированный механизм преобразования перемещений поршней состоит из двух крайних шатунных кривошипов и расположенного между ними одного центрального планетарно-штокового кривошипа. Каждый шатунный кривошип выполнен в форме пары соосных дисков 10, монолитно соединенных-между собой шатунной шейкой 25, кинематически связанной со вторым поршнем, шатуном 24. Диски 10 установлены з стенках поршневого цилиндра, выполнены за одно целое с зубчатыми колесами 11 и кинематически связаны-друг.с другом посредством зубчатых колес 19 и выходного вала 17,- -..-

Планетарно-штоковый кривошип вы- полнен нз базе планетарного вала 12 с парой монолитных с ним эксцентриков 13 и , зубчатого колеса 14 между ними с диаметром делительной окружности зубьев, равным удвоенному эксцентриситету эксцентриков 13 относительно оси вращения вала 12. Эксцентрики 13 связаны поршневым штоком 9 с поршнями 4 и 5, а колесо 14 входит в зацепление с зубьями внутреннего зацепления колеса 16, закрепленного неподвижно в картере 15 корпуса двигателя, при этом диаметр делительной окружности его зубьев равен 4г, где г - радиус делительной окружности зубьев колеса 14, Механизм газораспределения включает кулачки 18, жестко установленные на выходном валу 17; толкатель 20, коромысло 21, клапан 22 и компрессор 23 с пластинчатыми клапанами. Двигатель снабжен маховиком 26. .

Поршневой шток 9 снабжен продольным пазом 27, симметрично расположенным на продольной оси поршневого цилиндра 1. В штоке 9 выполнены отверстия

для посадки со скольжением эксцентриков

13. Зубчатые колеса 11 и 19 кинематически

связаны с передаточным отношением 1 1.,

Предлагаемая конструкция рбеспечивает работу двух камер 28 и 29 сгорания топлива и двух камер компрессора. Камера 28 снабжена впускными 30 и выпускными 31 окнами.

Для обеспечения равномерности рабо0 чего двигателя путем выравнивания объема камер 28 и 29 диаметр поршня 5 превышает диаметр поршней 4 и 6 в 1,414 раза, а смещение монолитного кривошипа 25 с оси вращения кривошипного диска 10 превышает

5 смещение планетарного кривошипа 12 едва раза.

Двигатель работает по традиционному двухтактному циклу. При вращении маховика 26 вращается выходной вал 17, обеспечи0 вая синхронное вращение двух дисков 10 посредством зубчатых колес 11 и 19, при этом шейка 25 Движется по окружности с радиусом 2г, обеспечивая возвратно-поступательные перемещения поршней 6 и 7 на

5 величину 4г посредством шатунов 24, а вал 12 вращается по окружности с радиусом г с одновременным вращением вокруг собственной продольной оси из-за зубчатого зацепления колес 14 и 16, обеспечивая

0 возвратно-поступальные перемещения оси вращения эксцентриков 13 вдоль оси поршневого цилиндра 1, что вызывает возвратно- поступательные перемещения поршней 4 и 5 в противрфазе.к перемещениям поршней

5 б и 7. Планетарное вращение зубчатого колеса 14 играет роль своеобразного маховика, так как обеспечивает плавное перемещение поршней при углах поворота дисков 10, равных 90° и 270° когда смеще0 ние поршней за счет эксцентриков 13 становится невозможным из-за совпадения их осей вращения с осью вращения дисков 10. Встречно-противоположное движение поршней 4 и 6 формирует в камерах 28 и 29

5 традиционные циклы двухтактного двигателя с продувкой клапанно-щелевой в камере 29 и с прямоточно-щелевой в камере 28. В частности, в положении двигателя, представленного на фйг.1, топливо сжигается в

0 камере 29, а в камере 28 осуществляется продувка и наддув с применением поршневого компрессора 7.

Положительным эффектом предлагаемого двигателя является снижение его мас5 сы из-за уменьшения массы блока цилиндров, количества шатунов, головок блока цилиндров. Дополнительным положительным эффектом является снижение до минимума трения поршней о стенки цилиндров, в результате чего уменьшаются механические потери на трение почти в два раза, увеличивается эффективный КПД, повышается срок службы двигателя и создаются условия для форсирования двигателя по частоте вращения вала отбора мощности. Ф о рмул а изо б ре тени я 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр с установленными в нем встречно-движущимися поршнями, с образованием между ними общей камеры переменного объема и механизм преобразования движения поршней во вращение выходного вала, выполненный в виде трех кривошипов, один из которых, центральный, расположен между крайними кривошипами и кинематически связан с первым поршнем, а крайние установлены в кривошипных опорах и связаны с вторым поршнем при помощи шатунов, от л ичаю- щ и и с я тем, что, с целью снижения удельной массы двигателя, в корпусе закреплена синхронизирующая шестерня внутреннего

зацепления, опоры выполнены в стенке цилиндра, крайние кривошипы выполнены в виде дисков с эксцентричными шейками между ними, центральный кривошип выполнен в виде двух эксцентриков, установленных монолитно на планетарном валу, который посажен своими концевыми шейками в эксцентричные отверстия кривошипных опор, и шестерни, закрепленной на

этом валу между эксцентриками И входящей в зацепление с синхронизирующей шестерней.

2. Двигатель по п.1, отл и ч а ю щи и с я тем, что он снабжен дополнительным рабочим и компрессорным цилиндрами с размещенными в них соответствующими поршнями, расположенными соосно с основным рабочим цилиндром, причем поршень дополнительного рабочего цилиндра жестко связан с первым поршнем, а поршень компрессорного цилиндра - с вторым поршнем основного цилиндра.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: между наружными кривошипно-шатуиными механизмами одного из противоположно-движущихся поршней установлен планетарно-эксцентрико- вый привод для второго поршня, при этом каждый из приводов выполнен на базе общего коленвального вала - диска путем его кинематической связи с наружного торца