Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению. Задача изобретения - обеспечение простыми средствами передачу возвратно-поступательного движения поршней в поступательное движение движителя без промежуточных преобразователей во вращательное движение. Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух цилиндров 1, в которых размещены поршни 2, жестко связанные прямым штоком 3. На штоке закреплен один конец продольно-жесткого и поперечно-упругого стержня 5, другой конец которого через муфту 7 связан с движителем 8. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению.

Известен двигатель внутреннего сгорания [1], состоящий из подвижных цилиндров и неподвижных поршней со штоками. Цилиндры снабжены крышками, образующими с корпусом полости поршневого компрессора. Шатун прикреплен к наружной поверхности одного из цилиндров и связан через коленчатый вал с нагрузкой.

Недостатком двигателя является сложность его конструкции за счет необходимости преобразования возвратно-поступательного движения цилиндров во вращательное движение коленчатого вала.

Наиболее близким решением к заявляемому является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания [2], содержащий два поршня, жестко соединенных между собой штоком и размещенных в цилиндрах единого блока с возможностью возвратно-поступательного движения, механизм обеспечения работы двигателя (механизм газораспределения) и устройство передачи усилия поршней на двигатель и коленчатый вал, связанный со штоком посредством кривошипов.

Недостатком прототипа является сложность конструкции за счет преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, являющегося промежуточным звеном от двигателя к движителю.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции.

Это достигается за счет того, что двигатель содержит два поршня, жестко связанных между собой штоком и размещенных в цилиндрах единого блока с возможностью возвратно-поступательного движения, механизмы обеспечения работы двигателя и устройство передачи усилия поршней на движитель. От прототипа двигатель отличается тем, что устройство передачи усилия выполнено в виде поперечно-упругого и продольно-жесткого стержня, один конец которого размещен параллельно штоку и жестко с ним связан, а другой конец посредством муфты связан с движителем. Один цилиндр может быть глухим, т.е. не связанным с топливной и газораспределительной системами. Стержень может быть размещен в направляющей, форма которой соответствует траектории движения стержня, и содержащей продольный подшипник качения.

На чертеже представлена схема предлагаемого двигателя.

Двигатель состоит из двух цилиндров 1, жестко связанных между собой, двух поршней 2, жестко связанных между собой штоком 3 и механизмом 4 обеспечения работы двигателя (подача топлива, управление клапанами, зажиганием, смазкой и пр.). Двигатель снабжен устройством для передачи усилия поршней, включающим стержень 5, который одним концом посредством соединения 6 связан со штоком 3, а другим - посредством муфты 7 связан с движителем 8. Стержень 5 помещен в криволинейные направляющие 9, снабженные продольным подшипником 10 качения, состоящим из шариков или роликов, заключенных в линейный сепаратор (не показан).

Двигатель работает следующим образом.

При перемещении поршней 2 в сторону движителя стержень 5 скользит в направляющей 9 и перемещает вперед муфту 7, которая увлекает за собой движитель 8 (если движитель 8 неподвижен, то двигатель вместе с конструкций, на которой он закреплен двигается в противоположную сторону). При обратном ходе поршней 2 муфта 7 перемещается относительно движителя 8 - двигатель совершает холостой ход.

Рассмотрена работа варианта двигателя с одним глухим цилиндром 1 (верхним на чертеже). При двух рабочих цилиндрах 1 стержень 5 закрепляют посередине, оба его свободных конца симметрично заключены в направляющие 9 и снабжены муфтами 7, размещенными на одном движителе 8 и ориентированными направляющими 9 в сторону перемещения движителя 8.

Конструкция двигателя позволяет осуществлять передачу усилия от источника механической энергии (цилиндр-поршень) к нагрузке, минуя преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное, и непосредственно передает на нагрузку поступательные перемещения. В качестве нагрузки может быть маховик, обеспечивающий накопление энергии и расходование ее по мере необходимости в количестве, достаточном для преодоления сопротивления движению. Можно использовать двигатель в качестве привода рельсовых транспортных средств (двухрельсовых или монорельсовых) или подвесного на канате транспорта. Если половины корпуса устройства передачи усилия развернуть относительно друг друга на 180^о, двигатель может служить приводом массивных тел, перемещаемых по ровным поверхностям, например для внутрицехового транспорта.

Для маломощных двигателей можно еще больше упростить конструкцию, выполнив глухим один из цилиндров. При этом глухой цилиндр становится демпфером и аккумулятором энергии, позволяющей ускорить холостой ход рабочего поршня и осуществить быстрый выпуск из рабочего цилиндра продуктов сгорания. Стержень, передающий усилия с двигателя на движитель, может быть выполнен по принципу антенны Куликова, представляющей собой цепочку жестких трубчатых элементов с закругленными торцами, связанными друг с другом натянутым тросом, размещенным в центральном отверстии. Такая конструкция гибка и упруга в поперечном направлении, но при ограничении боковых перемещений, например направляющей, обладает достаточной для передачи больших усилий жесткостью в осевом направлении.

Стержень может быть также выполнен в виде отрезка стального троса по принципу фототросина, который тоже служит для передачи осевого усилия с любым заданным углом к исходному воздействию.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, включающий два поршня, жестко соединенных между собой штоком и размещенных в цилиндрах единого блока с возможностью возвратно-поступательного движения, механизмы обеспечения работы двигателя и устройство передачи усилия поршней на движитель, отличающийся тем, что устройство передачи усилия выполнено в виде поперечно-упругого продольно-жесткого стержня, один конец которого размещен параллельно штоку и жестко с ним связан, а другой конец посредством муфты связан с движителем.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что один цилиндр выполнен глухим.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что стержень заключен в направляющую, форма которой соответствует траектории движения стержня.

4. Двигатель по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в направляющих стержня размещен подшипник качения.

РИСУНКИ

Рисунок 1