Авиационный двигатель внутреннего горения с противоположно движущимися поршнями Советский патент 1932 года по МПК F02B75/24 F01L7/04 F02B25/08 

Изобретение касается авиационного двигателя внутреннего горения с противоположно-движущимися поршнями, сблокированного по два цилиндра, в которых нижний поршень одного цилиндра жестко соединен тягой с верхним поршнем другого цилиндра.

В предлагаемом двигателе применяются золотники, расположенные в толще стенки, разделяющей выхлопную камеру цилиндров каждого блока, каковые золотники принудительно поворачиваются зубчатой рейкой таким образом, что с выхлопной трубой сообщаются поочередно выхлопные камеры цилиндров блока.

На чертеже фиг. 1 схематически изображает продольный разрез двигателя, при чем первая слева пара цилиндров разрезана полностью, вторая показана не в разрезе (снята лишь стенка картера) и, наконец, третья часть показана без движущихся частей; фиг. 2 - поперечный разрез их по первому цилиндру; фиг. 3 - частичный вертикальный разрез верхней части цилиндров с выхлопными патрубками; фиг. 4-поперечный разрез золотника; фиг. 5 -вертикальный разрез сервомотора; фиг. 6 -разрез сервомотора и механизма, управляющего золотниками; фиг. 7 - горизонтальный разрез по выхлопным окнам; фиг. 8 - продольный разрез приспособления для изменения фаз распределения; фиг. 9 - его поперечный разрез; фиг. 10-частичный вертикальный разрез гю продувочным

окнам с цилиндрическими золотниками; фиг. же, горизонтальный разрез; фиг. 12-схему управления цилиндрическими золотниками.

Устройство и действие двигателя заключаются в следующем. Стальные цилиндры 1 без головок, образующие совместно с днищами двух поршней камеру сжатия и горения, в верхней своей части снабжаются выхлопными окнами 2 (фиг. 1, 2), а в нижней - продувочными окнами 3, при QeM нижней же частью цилиндр 1 ввертывается на резьбе в продувочную камеру 4 верхней части картера 5. Нижний поршень 6 первого цилиндра соединен с верхним поршнем 9 второго цилиндра, а верхний поршень 7 первого цилиндра с нижним поршнем 8 второго цилиндра при помощи соединительных тяг 10, надетых проушинами на концы поперечины 11, 12 соответствующих поршней. Поперечина 12 несет палец 13 с шатуном 14 и ползуны 15, воспринимающие боковые давления как от шатуна 14, так и от соединительных тяг 10, вследствие чего разгружаются нижний поршень и цилиндры. Ползуны 15 скользят в направляющих 17, отлитых внутри картера 5. Каждая пара связанных поршней 6,9 и 7,8 работает на одно колено вала, при чем колена 16 сопряженных пар цилиндров смещены одно относительно другого на 180, а каждая пара колен, в свою очередь, смещена относительно предыдущей на 120°.

На верхние концы цилиндров 1 приварена общая для всех шести цилиндров выхлопная камера 18, охватывающая выхлопные окна 3 (фиг. 1) и несущая на себе выхлопные патрубки 6 по два на каждую пару сопряженных цилиндров. Выхлопная 18,и продувочная 4 камеры соединяются приваренной к ним штампованной водяной рубашкой 19, общей для всех цилиндров.

Продувочный центробежный компрессор 20, засасывая воздух через трубу 21, открывающуюся вне капота самолета, подает его в камеру продувочного воздуха 24, снабженную охлаждающими ребрами (фиг. 2), откуда воздух поступает в продувочную камеру 4 через отлитые в картере 5 каналы. Продувочный воздух поступает в продувочные окна 2 под углом, создавая завихрение длЪ лучшего перемешивания с топливом, для чего служат направляющие лопатки 22 (фиг. 12).

Топливный насос 27 обычного типа имеет шесть самостоятельных плунжеров и перепускных клапанов отсечки подачи на каждый цилиндр смонтированных в общий блок. Топливо подается по толстостенным трубкам 28 к открытым фор-, сункам 29 по одной на цилиндр (фиг. 2). Предусмотрена возможность изменения на ходу моментов начала и конца (отсечки топлива) подачи. Кулачковый вал насоса получает движение через промежуточный вал от конической зубчатки 30 коленчатого вала; от этой же зубчатки получают вращение, кроме того, масляный насос 31, подающий масло в магистраль 32, а также центробежная водяная помпа 33 охлаждающей воды. Пуск в ход осуществляется сжатым воздухом, который подается в пусковой баллон небольшим компрессором, сидящим на валу топливного насоса, при чем после наполнения баллона компрессор выключается. Пусковой воздух поступает через распределитель на конце топливного насоса по трубкам 35 в автоматические пусковые клапаны 36, одновременно являющиеся и предохранительными. Двигатель крепится на подмоторные брусья на двенадцати лапках, при чем все движущиеся части (верхние поршни с тягами) закрыты верхним капотом.

Для достижения большей экономичности двигателя выхлопные окна 2 каждой пары сопряженных цилиндров изолируются от следующей пары выхлопной камеры 8 (фиг. 7). Эта камера, в свою очередь, разделяется стенкой 39, в толще которой располагаются два вращающихся золотника 23, так что выхлопные газы из каждого цилиндра могут попасть в непосредственно над золотниками 23 помещенные выхлопные патрубки 6 лишь с одной стороны клапанов, вследствие чего с атмосферой одновременно сообщается только один цилиндр во время выхлопа (фиг. 3, 4, 7), в то время как второй цилиндр изолирован от патрубков 6 стенкой золотника 23 и его выхлопные окна сообщаются лишь своей выхлопной камерой 18. Когда выхлоп и продувка закончились, золотники 23 поворачиваются на 180° и производят отсечку выхлопа, пере.члючив выхлопные патрубки 6 на второй цилиндр и т. д. через каждые полоборота двигателя. Для перестановки золотников применено следующее устройство: тело золотников 23 насажено неподвижно на вертикальный стержень 41 (полый внутри для подвода смазки к клапану), пропущенный через колено выхлопного патрубка 6 по направляющей 42. Нижний конец стержня 41 вращается в подшипнике 43, а на верхнем конце укреплена небольшая шестерня 44, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой 45 передаточной тяги 46, на другом конце которой такая же рейка 47 точно так же вращает второй золотник 23 (фиг. 6). Тяга 46 получает движение от небольшого поршня 48, со штоком 49 которого она соединяется посредством пружины 50, что предохраняет от поломки зубья реек и шестеренок в случае резкого удара (фиг. 3, 5, 6). Поршень 48 перемещается при действии сервомоторов 51, снабженных полым распределительным валиком 52 и окном 53 распределительного золотника 54, неподвижно укрепленного на валике 52. Выпуск отработанного тела происходит в кожух распределительного вала 52 через канал 55, соединяемый перед впуском на противоположную сторону поршня боковым каналом золотника 54 с выпускным окном 56. Выпускное окно 56 сделано сбоку сервомотора 51 во избежание утечки рабочего тела (например, масла, при прохождении его мимо впускного окна 53 золотника 54; с этой же целью имеются реборды 57).

Для возможности изменения фаз распределения зубчатка 58 (фиг. 8 и 9), передающая движение распределительному валу 52, посажена не непосредственно на него, а на муфту 59, которая имеет наружные шпонки 60, перемещающиеся в соответствующих пазах 62 щестерни 58, и на внутренней поверхности винтовую нарезку 61, по которой передвигается соответствующая нарезка 61 вала 52. Как шестерня 58, так и распределительный вал 52 не имеют осевого перемещения, муфта же 59 может иметь осевое перемещение от рычага 63 со скользящей муфтой 64 с места пилота.

Продувочные окна 3 (фиг. 10, И, 12) окружены общей для всех цилиндров продувочной камерой 4. Для управления продувочными окнами 3 служит цилиндрический золотник 5, перекрывающий продувочные окна 3 по всей окружности цилиндра. Для предохранения от проникновения отработанных газов из цилиндра золотник 5 входит нижним краем в кольцевой паз 65, а наверху имеет уступ 66, лежащий на соответствущем выступе цилиндра. Золотник 5 имеет в нескольких местах по окружности наклонные пазы 67, охватывающие неподвижные направляющие выступы 68 камеры продувки 4. При вращении золотника 5 по стрелке (фиг. 11) его пазы 67, скользя по направляющим выступам 68, поднимают его в положение, указанное на фиг. 10 пз нктиром,. открыв при этом, начиная снизу, продувочные окна 3. При обратном вращении золотника 5 пазы 67 снова опустят его вниз, закрывая продувочные окна 3. К одному из выступов 69 золотника 5 на шаровом щарнире 70 присоединяется передающая движение золотнику тяга 71, таким же шарниром 72 соединенная с пропущенным через стенку продувочной камеры 4 штоком 73, совершенно аналогичным описанному выше и изображенному на фиг. 3, 5 и 6 переставляющему механизму.

Предмет изобретения.

1.Авиационный двигатель внутреннего горения с противоположно-движущимися поршнями, сблокированный по два цилиндра, в которых нижний поршень одного цилиндра жестко соединен тягой с верхним поршнем другого цилиндра, отличающийся применением золотников 23 (фиг. 3, 4, 7), расположенных в толще стенки 39, разделяющей выхлопную камеру 18 цилиндров каждого блока, и принудительно поворачиваемых зубчатой рейкой 45 таким образом, что с выхлопной трубой 6 сообщаются поочередно выхлопные камеры 18 цилиндров блока.

2.Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 двигателя, отличающаяся применением цилиндрических золотников 5 (фиг. 10, 12), охватывающих продувочные окна 3 каждого цилиндра и снабженных наклонными пазами 67, охватывающими соответствующие выступы 68 на стенке рубашки цилиндра (фиг. 10, 11) и предназначенными для перемещения вдоль по цилиндру золотника при пово. рачивании его распределительным механизмом, соединенным с золотником тягой 71 с универсальными шарнирами 70 и 72 (фиг. 11).

3.Применение в охарактеризованном в п.п. 1 и 2 двигателе с целью приведения в движение золотников 23 и 5 сервомоторов 51 (фиг. 3, 5, 6), снабженных распределительным валиком 52, поршни 48 одних из каковых сервомоторов соединены с рейками 45 выхлопных золотников 23, а поршни других сервомоторов связаны с тягой 71 продувочных золотников 5.

4.Применение в охарактеризованном в п. 1 двигателе приспособления для изменения фаз распределения, состоящего из муфты 59 (фиг. 8, 9), снаби енной внутренней винтовой нарезкой 61 и наружными шпонками 60 и передвигаемой по соответствующей нарезке 6J вала 52.

фиг.1

ФНГ.ЗфИГЯ

ir±