Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания с бесшатунными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Сущность изобретения: двигатель снабжен парой шестерен внутреннего зацепления, установленных с образованием зубчатых пар с сателлитными шестернями механизма перобразования. Палец поршня расположен в пазах цилиндра и жестко связан по разные стороны последнего с сателлитными шестернями. Двигатель снабжен соединительным валом с редуктором, посредством которого кривошипы зафиксированы друг относительно друга. Двигатель может быть выполнен с несколькими рабочими цилиндрами, двусторонние поршни в которых расположены с противофазах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с бесшатунным силовым механизмом (БСМ) преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала.

Известен двигатель внутреннего сгорания с Х-образным расположением цилиндров, поршни которых попарно связаны между собой штоками, кинематически связанными с коленчатым валом [1] Недостаток этого двигателя значительные габариты, сужающие область его использования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, поршень с пальцем, бесшатунный силовой механизм, выполненный из двух частей и включающий сателлитные шестерни и кривошипы, кинематически связанные с поршнем [2] Однако этот двигатель не может быть выполнен рядным или оппозитным, что необходимо для автомобильных двигателей из-за ограниченности подкапотного пространства.

Цель изобретения создание компактного надежного уравновешенного двигателя, жесткость которого обеспечивается применением единого поршня двустороннего действия, средняя часть которого вместе с цилиндром и пальцем, проходящим через пазы последнего, воспринимает практически все боковые усилия БСМ, а использование соединительного вала вместе с редуктором обеспечивает синхронность вращения кривошипов, разгружает БСМ и выполняет функции маховика.

На фиг. 1 изображен ДВС, продольный разрез; на фиг.2 ДВС с дополнительными цилиндрами.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с выпускными отверстиями 15, поршень 13 с пальцем 12, бесшатунный силовой механизм, выполненный из двух частей и включающий сателлитные шестерни 8, 10 и кривошипы 2, кинематически связанные с поршнем 13. Двигатель снабжен парой шестерен 9,11 внутреннего зацепления, соосных кривошипам 2, имеющих диаметры, равные ходу поршня, и установленных с образованием зубчатых пар с сателлитными шестернями 8, 10, которые расположены с возможностью свободного вращения на кривошипах 2. В цилиндрах 1 выполнены сквозные пазы 18, поршень выполнен двусторонним, его палец размещен в пазах 18, жестко связан с обеих сторон цилиндра 1 с сателлитными шестернями 8, 10 и имеет ось, расположенную на их образующих. Двигатель снабжен соединительным валом 5 с редуктором, посредством которого кривошипы 2 зафиксированы друг относительно друга. Редуктор включает шестерни 3, 4, 6, 7. Двигатель может быть снабжен дополнительными цилиндрами с двусторонними поршнями, установленными последовательно, причем поршни соседних секций расположены в противофазах. Двигатель содержит подшипники 24, картер 22, выхлопной коллектор 14 и коллектор 16 продувки с окнами 17, отделенные друг от друга перегородками 19. Поршень 13 снабжен отражательным грибком 20. В цилиндре выполнены отверстия 21 для смазки пальца 12. Буквами ОО¹ обозначена ось вращения кривошипов 2, а СС¹ ось вращения сателлитных шестерен 8, 10. Поршень 13 снабжен уплотнительными кольцами 23, а цилиндр 1 форсункой 25 для впрыска топлива.

При работе по двухтактному циклу возникают условия для взаимной компенсации сил, действующих на поршень 13 от давления продуктов сгорания с одной стороны и сжимаемого воздуха с другой стороны. Так как впрыск топлива через форсунку 25 осуществляется с опережением 30-40^о (по углу поворота кривошипов 2), образующиеся продукты сгорания на противоположной стороне поршня 13 начинают оказывать противодавление его движению к ВМТ. При этом разгружается поршневой палец 12, на который действует лишь разность давлений на верхнее и нижнее днища поршня 13.

Предпочтительным является использование прямоточной продувки цилиндров, однако для упрощения ниже описывается двигатель с петлевой продувкой. При движении поршня 13 к ВМТ как только кольца 23 открывают отверстия 15, выхлопные газы поступают в коллектор 14, из него на газовую турбину нагнетателя, а затем в глушитель (не показаны). Давление под поршнем резко падает. При дальнейшем его движении к ВМТ открываются окна 17 коллектора 16, через которые осуществляется подача сжатого воздуха. Заполнение (продувка) идет до тех пор, пока поршень 13 при движении к НМТ не перекроет окна 17. При дальнейшем его движении к НМТ часть воздушного заряда выталкивается в коллектор 14, где этот воздух, смешиваясь с выхлопными газами, доокисляет содержащиеся в нем окись и двуокись углерода, что снижает токсичность выхлопных газов и дымление двигателя. Наличие соединительного вала 5 с редуктором позволяет выводить БСМ из мертвых точек и фиксировать положения кривошипов, не допуская их перекоса и заклинивания двигателя.

Обеспечивается упрощение конструкции двигателя, минимизируются его размеры. За счет того, что впрыск топлива осуществляется с опережением при движении поршня 13 к ВМТ и НМТ, происходит его торможение не за счет воздействия инерционных сил на БСМ, а за счет противодавления газов, образующихся при опережении впрыска топлива.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндр, поршень с пальцем, бесшатунный силовой механизм, выполненный из двух частей и включающий сателлитные шестерни и кривошипы, кинематически связанные с поршнем, отличающийся тем, что он снабжен парой шестерен с внутренним зацеплением, соосных с кривошипами, имеющих диаметры, равные ходу поршня, и установленных с образованием зубчатых пар с сателлитными шестернями, которые расположены с возможностью свободного вращения на кривошипах, в цилиндре выполнены сквозные пазы, поршень выполнен двусторонним, его палец размещен в пазах цилиндра, жестко связан с обеих сторон цилиндра с сателлитными шестернями и имеет ось, расположенную на их образущих.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен соединительным валом с редуктором, посредством которого кривошипы зафиксированы относительно друг друга.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными цилиндрами с двусторонними поршнями, установленными последовательно, причем поршни в соседних секциях расположены в противофазах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2