Двигатель внутреннего сгорания

 

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно, к двигателям внутреннего сгорания с оппозитным расположением цилиндров и может быть использовано, например, в автомобилестроении. Изобретение позволяет уменьшить габариты, повысить надежность, повысить равномерность крутящего момента на выходном валу, повысить КПД. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, в котором выполнена цилиндрическая рабочая камера, в которой установлен с возможностью осевого перемещения поршень. В стенке камеры выполнен вход для горючего и выхлопное отверстие. Поршень через ползун, поводок, замкнутую винтовую канавку связан с маховиком, который, в свою очередь, кинематически связан с выходным валом. Причем маховик расположен соосно цилиндрической рабочей камере. Вдоль оси маховика выполнено сквозное отверстие, в котором соосно установлен ползун с возможностью осевого перемещения. Канавка выполнена из наружной боковой поверхности ползуна. Поводок размещен между ползуном и маховиком. Одна часть поводка связана с маховиком. Другая часть установлена в замкнутую винтовую канавку. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно, к двигателям внутреннего сгорания с оппозитным расположением цилиндров и может быть использовано, например, в автомобилестроении.

Характеристика аналога.

Известен двигатель внутреннего сгорания (см. патент США N 4834033, F 02 B 75/26), выполненный в виде корпуса с цилиндрическими рабочими камерами с размещенными в них поршнями, каждый из которых кинематически связан посредством ползуна и поводка через замкнутую винтовую канавку с маховиком двигателя. Замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности маховика. Ось маховика смещена относительно оси ползуна. Замкнутая винтовая канавка выполнена синусоидальной формы. В процессе работы двигателя ползун вместе с поршнями под действием расширяющихся газов совершает возвратно-поступательное движение, которое через поводок и замкнутую винтовую канавку преобразуется во вращательное движение маховика.

Недостатком аналога являются большие габариты, т.к. ось маховика смещена относительно оси ползуна. При этом габариты рабочих камер суммируются с габаритами маховика. Кроме того, у аналога не решен вопрос с запуском двигателя.

Характеристика прототипа.

Ближайшим из аналогов по технической сущности к заявляемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания (см. заявку ФРГ N 3408447, F 02 B 75/26), принятый авторами за прототип, выполненный в виде корпуса с цилиндрическими рабочими камерами с размещенными в них поршнями, каждый из которых кинематически связан посредством ползуна и поводка через замкнутую винтовую канавку с маховиком двигателя. Замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности маховика. Ось маховика смещена относительно оси ползуна. Замкнутая винтовая канавка выполнена синусоидально формы. Поршни вместе с ползуном, передающим движение через поводок на маховик, образуют первую группу, совершающую возвратно-поступательное движение. Симметрично относительно оси маховика расположена вторая группа оппозитно расположенных поршней, жестко связанных со своим ползуном, который через свой поводок связан с замкнутой винтовой канавкой маховика. Поршни второй группы размещены в цилиндрических рабочих камерах. Вторая группа поршней предназначена для повышения мощности двигателя.

Работает прототип следующим образом.

Обе группы поршней совершают возвратно-поступательные движения под действием горячих газов, образующихся при сгорании топлива. Это возвратно-поступательное движение посредством поводков и винтовой канавки преобразуется во вращательное движение маховика.

Недостатком прототипа являются большие габариты двигателя, вытекающие из взаимного расположения оси маховика относительно осей ползунов, приводящего к суммированию габаритов маховика и габаритов рабочих камер. Кроме того у прототипа не решен вопрос запуска двигателя.

Технический результат.

Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение габаритов двигателя.

Сущность изобретения.

Технический результат достигается тем, что заявляемый двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде корпуса с цилиндрическими рабочими камерами с размещенными в них поршнями, каждый из которых кинематически связан посредством ползуна и поводка через замкнутую винтовую канавку с маховиком двигателя.

Причем ползуны и поршни расположены оппозитно и соосно маховику по обе стороны от него. В ступице маховика выполнено центральное сквозное отверстие для размещения в нем ползуна. Замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности ползуна. Благодаря новой совокупности существенных признаков геометрические размеры ползуна вписываются в геометрические размеры маховика, что приводит к уменьшению заявляемого двигателя в сравнении с прототипом.

Поводок выполнен в виде стержня, один конец которого закреплен в ступице маховика, а другой конец погружен в замкнутую винтовую канавку ползуна, что является одним из вариантов выполнения поводка.

Поводок закреплен в ступице маховика с возможностью вращения относительно собственной оси. Например, в шариковой опоре.

Конец поводка, погруженный в замкнутую винтовую канавку ползуна, выполнен скругленной формы, что позволяет уменьшить величину контактных напряжений.

Замкнутая винтовая канавка имеет параболическую форму, что позволяет во время рабочего хода падение давления газов компенсировать ростом угла подъема винтовой канавки и обеспечить более постоянную величину крутящего момента.

На корпусе соосно ползуну и индуктивно с ним связанная размещена обмотка соленоида, позволяющая запустить заявляемый двигатель.

Изобретение является новым, т.к. оно не известно из уровня техники.

Изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для специалиста не следует из уровня техники.

На рисунке схематично представлен вариант выполнения заявляемого двигателя.

Пример конкретного выполнения.

Двигатель выполнен в виде корпуса 1 с цилиндрическими рабочими камерами 2 с размещенными в них поршнями 3, каждый из которых кинематически связан посредством ползуна 4 и поводка 5 через замкнутую винтовую канавку 6 с маховиком 7. Ползуны 4 и поршни 3 расположены оппозитно и соосно маховику 7, по обе стороны от него; выполнены в виде единой монолитной детали. В ступице маховика 7 выполнено центральное сквозное отверстие 8 для размещения в нем ползуна 4. Замкнутая винтовая канавка 6 выполнена на наружной боковой поверхности ползуна 4. Поводок 5 выполнен в виде стержня, один конец которого закреплен в ступице маховика 7, а другой конец погружен в винтовую канавку 6 ползуна 4. Поводок 5 установлен в ступице маховика 7 в шариковой опоре 9. В двигателе для повышения надежности предусмотрен дополнительный поводок 5, установленный симметрично первому поводку 5 в ступице маховика 7 и также погруженный свободным концом в замкнутую винтовую канавку 6 ползуна 4. Конец поводка 5, погруженный в канавку 6, выполнен скругленной формы. Замкнутая винтовая канавка 6 имеет параболическую форму. На корпусе 1 соосно ползуну 4 и индуктивно с ним связанная размещена обмотка соленоида 10. Маховик 7 установлен в корпусе 1 в подшипниках 11. Для предотвращения разворота ползуна 4 на наружной боковой поверхности выполнены продольные канавки 12, а в корпусе 1 выполнены соответствующие им продольные пазы 13, в которых размещены шарики 14, которые с одной стороны контактируют с канавками 12, а с другой стороны с пазами 13.

Двигатель работает следующим образом. При запуске двигателя к обмоткам соленоида 10 попеременно подают постоянное напряжение, приводящее к образованию электромагнитного поля, которое, взаимодействуя с ползуном 4, вызывает его возвратно-поступательное движение. Перемещение ползуна 4 с поршнями 3 приводит к вращению маховика 7, которое передается к устройствам подачи топлива в рабочие камеры 2. После запуска двигателя напряжение от обмоток соленоида 10 отключается. Далее ползун 4 вместе с поршнями 3 совершает возвратно-поступательные движения под действием расширяющихся газов, которые через поводок 5 и канавку 6 преобразуется во вращательное движение маховика 7.

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", т.к. техническая задача, вытекающая из уровня техники, решается полностью. Изготовлен опытный образец, который прошел успешные испытания.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, выполненный в виде корпуса с цилиндрическими рабочими камерами с размещенными в них поршнями, каждый из которых кинематически связан посредством ползуна и поводка через замкнутую винтовую канавку с маховиком двигателя, отличающийся тем, что ползуны и поршни расположены оппозитно и соосно с маховиком по обе стороны от него в ступице маховика выполнено центральное сквозное отверстие для размещения в нем ползуна, при этом замкнутая винтовая канавка выполнена на наружной боковой поверхности ползуна.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поводок выполнен в виде стержня, один конец которого закреплен в ступице маховика, а другой установлен в замкнутую винтовую канавку ползуна.

3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поводок закреплен в ступице маховика с возможностью вращения относительно собственной оси.

4. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что конец поводка, установленный в замкнутую винтовую канавку, выполнен скругленной формы.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что замкнутая винтовая канавка имеет параболическую форму.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на корпусе соосно ползуну и индуктивно с ним связанная размещена обмотка соленоида.

РИСУНКИ

Рисунок 1