Двигатель внутреннего сгорания шестакова

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве силового агрегата в автомобильной и тракторной промышленности. С целью замены клапанного газораспределения на золотниковое применяется механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, состоящий из ползуна, взаимодействующего с поршнями, и рейки с зубчатой полостью, выполненной в ползуне. Механизм преобразования в конце каждого хода поворачивает поршни на некоротый угол. Это позволяет поршням, на донышке которых выполнены козырьки, играть роль золотникового распределения. Кроме того, двигатель имеет два вала отбора мощности. 4 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобилестроении и тракторостроении.

Известны опыты с золотниковым распределением для замены клапанного. Имеются три типа такого распределения с двумя золотниковыми гильзами, с одной золотниковой гильзой и распределение вращающимся золотником, расположенным в головке и приводимым в движение подобно распределительному валу.

На основании результатов экспериментальных работ внедрение золотников в производство двигателей очень сложно. Главными недостатками являются наличие тройного радиального зазора и двух гильз, трудность подбора удовлетворительного зазора между гильзами, поршнем и цилиндром, деформация гильз имеющих разную температуру по длине и трудность в качественной смазке с хорошей сменностью отработанного масла.

Известен также двигатель с оппозитно расположенными цилиндрами.

Недостатком указанного двигателя является то, что конструкция механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное не позволяет изготовить двигатели с золотниковым газораспределением без дополнительных механизмов. Данный двигатель выбран прототипом.

Цель изобретения применение золотникового газораспределения и повышение надежности его использования в двигателях внутреннего сгорания.

Это достигается тем, что в предлагаемой конструкции механизм преобразования позволяет в конце рабочего хода проворачивать поршень на некоторый угол, что позволяет использовать поршень в качестве золотникового газораспределителя.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого двигателя; на фиг.2 поперечный разрез по валам отбора мощности; на фиг.3 продольный разрез по оси цилиндра, в положении боксовой мертвой точки; на фиг.4 ползун со стороны зубчатой рейки и зубчатого колеса второго вала отбора мощности.

Двигатель состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором расположен ползун 2 с поршнями 3. В ползуне 2 выполнена сквозная вытянутая полость, сквозь которую проходит вал 4 отбора мощности, на котором установлено зубчатое колесо 5. Вал установлен в подшипниках, размещенных в корпусе двигателя. По кромке полости, выполненной в ползуне и прилегающей к стенке корпуса 1, выполнено зубчатое зацепление 6, взаимодействующее с зубчатым колесом 5. В верхней части ползуна установлена зубчатая рейка 7, взаимодействующая с зубчатым колесом 8. Вокруг зубчатой рейки, в ползуне выполнен желоб 9 с направляющим бортиком 10, в который упирается ролик 11, установленный ниже зубчатого колеса 8 на втором валу 12 отбора мощности. Вал 12, одним концом сидящий в подшипнике, установлен в корпусе двигателя, а другим в подшипнике кожуха 13 маховика 14, закрепленного на корпусе двигателя. Поршни 3 жестко соединены с ползуном при помощи резьбы. По окружности донышка поршня со стороны камеры сгорания выполнены козырьки 15, выполняющие роль перекрывающих выхлопные 16 и продувочные 17 окна. Окна выполнены в стенках цилиндров 18 (фиг. 3).

Двигатель работает следующим образом.

Придав вращательное движение одному из валов отбора мощности, например валу 12, на котором установлен маховик 14, зубчатое колесо 8, жестко установленное на валу 12, начинают перемещать зубчатую рейку 7. Поскольку она укреплена на ползуне, то перемещаясь, рейка двигает ползун и закрепленные на нем поршни. Рейка представляет собой плоский стальной брусок с закругленными концами, по периметру которого выполнено зубчатое зацепление. Одновременно с рейкой зубчатое зацепление, выполненное в полости ползуна и находящееся в зацеплении с колесом 5, начинает вращать основной вал 4 отбора мощности. Непрерывный контакт рейки 7 и зубчатого колеса 8 обеспечивает ролик 11 на валу 12, перекрывающийся по внутренней поверхности направляющего бортика 10 желоба 9, а непрерывный контакт зубчатого зацепления в полости 6 с колесом 5 обеспечивают вал 12 с колесом 8 и рейка 7. Перемещая рейку 7 и ползун с поршнями 3, колесо 8, пройдя прямой участок рейки, подходит к закругленному участку одновременно с зубчатым колесом 6, которое также подходит к закругленному участку зубчатого зацепления, выполненного в полости ползуна. В это время поршень 3 открывает выхлопные окна 16, находящиеся между козырьками 15. Козырьки в это время закрывают продувочные окна 17. Под действием инерционных сил маховика 14 зубчатые колеса начинают обкатывать рейку и полость вокруг себя, проворачивая ползун и поршни в плоскости, перпендикулярной оси цилиндров. В положении, как показано на фиг.3, ползун с поршнем находится в нижней мертвой точке для левого цилиндра. Козырьки 15 наполовину открывают продувочные окна, а выхлопные наполовину закрывают. Продолжая вращаться, зубчатые колеса проворачивают ползун еще на некоторый угол и начинают перемещать его в противоположную сторону. В это время козырьки перекрывают полностью выхлопные окна, а продувочные открывают полностью. После того, как зубчатые колеса, вращаясь, переходят на противоположные прямые участки рейки и полости, поршень с ползуном перемещается влево, начиная цикл "сжатие" для левого цилиндра. Продувочные окна закрываются полностью. Когда поршень подходит к ВМТ для левого цилиндра, происходит впрыск топлива и уже под действием расширяющихся газов сгоревшего топлива поршень с ползуном, перемещаясь вращает зубчатые колеса валов 12 и 14. В правом цилиндре начинается цикл "сжатие". Таким образом, в предлагаемой конструкции двигателя механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное проворачивает поршни в конце каждого хода на некоторый угол, что позволяет использовать их в качестве золотников.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр с размещенным в нем поршнем и механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение выходного вала, причем механизм связан с поршнем с возможностью качания последнего в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, на днище поршня расположены золотниковые козырьки, а в цилиндре выполнены впускные и выпусные окна, расположенные в районе нижней мертвой точки с возможностью их перекрытия золотниковыми козырьками поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, механизм преобразования выполнен в виде замкнутой зубчатой рейки, расположенной на цилиндрической поверхности поршня и зацепленной с шестерней, закрепленной на выходном валу, конец которого со стороны шестерни установлен в направляющей канавке, выполненной в поршне эквидистантно зубчатой рейке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4