Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель работает как двигатель с прямоточной схемой газообмена с противоположно движущимися поршнями следующим образом. В процессе сгорания и расширения газы принуждают поршни 3 к поступательному движению, которое воспринимается передаточным механизмом, включающим шары 4, расположенные в выполненных на поверхности поршня полусферических гнездах. Шары, находясь в контакте с пазами 2, выполненными в цилиндре 1, вынуждены катиться по криволинейным бесконечным профилям данных пазов, преобразуя тем самым поступательное движение во вращательное, которое передается от шаров на поршни. Причем поршни имеют отверстия 5, через которые проходит выходной шлицевой вал 6. Вращательное движение передается на шестерни отбора мощности 14 при помощи шлицевых втулок 8, связанных с поршнями, и шлицевого вала, связанного со шлицевыми втулками, на котором установлены шестерни отбора мощности. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.

Известны конструкции бесшумных двигателей внутреннего сгорания, например двигатель Баландина, двигатель Ванкеля.

Двигатель Баландина [1] содержит по меньшей мере цилиндр, поршень, шток, камеру сгорания, коленчатый вал. В двигателе Баландина преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное осуществляется при помощи коленчатого вала специальной конструкции.

Двигатель Ванкеля [2] содержит корпус, ротор, камеру сгорания, источники воспламенения, выходной вал. В этом двигателе усилие от действия газов передается непосредственно вращающемуся ротору, а от ротора входному валу.

Наиболее близким к предлагаемому двигателю является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания [3] который содержит цилиндр, поршень, выходной вал, камеру сгорания, форсунку, механизм газораспределения.

Такая конструкция позволяет упростить вышеописанный двигатель, повысить надежность работы при высоких динамических нагрузках и возможность форсировки двигателя, а также уменьшить механические потери в сопряжении поршень - цилиндр за счет придания поршню вращательного движения.

Недостатком данного двигателя являются большие габариты двигателя, а также сложный способ синхронизации движения поршней.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции двигателя, снижения его габаритов и упрощения способа синхронизации движения поршней, а также снижение массы двигателя.

Указанная задача решается тем, что в бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с криволинейными бесконечными пазами на его внутренней поверхности, передаточный механизм со сферическим телами, выходной вал, камеру сгорания, топливную систему, механизм газораспределения, согласно изобретению в днище каждого поршня имеются отверстия, через которые проходит выходной вал, снабженный шлицами и связанный с поршнями через шлицевые втулки, закрепленные на поршнях.

Впервые предложен принципиально новый одновальный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями.

Выполнение на выходном валу шлицов на обоих концах, посредством которых и шлицевых втулок вал взаимодействует с обеими поршнями, обеспечивает синхронизацию движения поршней. Причем сам выходной шлицевой вал остается неподвижным в осевом направлении, но имеет возможность вращаться вокруг своей оси, а съем мощности осуществляется с шестерен, установленных на противоположных концах вала.

Совокупность заявленных признаков позволяет существенно уменьшить габариты двигателя, заменив шток шлицевой втулкой и валом, упростить способ синхронизации движения поршней, а также снизить массу двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез двигателя.

Двигатель включает цилиндр 1 с выполненными на части длины его внутренней поверхности бесконечными криволинейными пазами 2, поршни 3 с установленными в полусферические гнезда шарами 4, которые входят в сочленение с соответствующими пазами в цилиндре. В совокупности поршни, шары и пазы представляют собой передаточный механизм. Причем поршни имеют сквозные отверстия 5, через которые проходит выходной вал 6, с выполненными шлицевыми участками 7. С поршнями связаны шлицевые втулки 8, входящие при помощи шлицевого соединения в сочленение со шлицевым валом. Поршни при схождении и в совокупности с цилиндром образуют камеру сгорания 9. В корпусе цилиндра выполнены форсунки 10, продувочный 11 и выпускной 12 ресиверы. Выходной шлицевой вал установлен в подшипниках 13, и на нем установлены шестерни отбора мощности 14. Отверстия 5 уплотнены кольцами 15.

Двигатель работает как с прямоточной схемой газообмена с противоположно движущимися поршнями следующим образом. В процессе сгорания и расширения газы принуждают поршни 3 к поступательному движению, которое воспринимается передаточным механизмом, включающим шары 4, расположенные в выполненных на поверхности поршня полусферических гнездах. Шары, находясь в сочленении с пазами 2, выполненными в цилиндре 1, вынуждены катиться по прямолинейным бесконечным профилям пазов, преобразуя тем самым поступательное движение во вращательное, которое передается от шаров на поршни. Причем поршни имеют отверстия 5, через которые проходит выходной шлицевой вал 6. Вращательное движение передается на шестерни отбора мощности 14 при помощи шлицевых втулок 8, связанных с поршнями, и шлицевого вала, связанного со шлицевыми втулками, на котором установлены шестерни отбора мощности. Причем шлицевой вал в продольном направлении остается неподвижным, а поршни имеют возможность движения вдоль этого вала. Перемещение поршней от НМТ к ВМТ обеспечивается установленным на выходном валу маховиком (на чертеже не показан).

Таким образом замена штоков, крепящихся жестко к поршням, на шлицевые втулки и выходной шлицевой вал позволила исключить дополнительные шестерни и сохранить синхронизацию движения поршней, а этим обеспечить следующий положительный результат: существенно снизить габариты двигателя и его массу, а также упростить способ синхронизации движения поршней. Также данная замена позволяет использовать внутреннее пространство поршней.

Предлагаемый двигатель может использоваться в личном, фермерском хозяйстве, а также на приусадебном участке в качестве привода электрогенератора, механизированного культиватора, насоса, лебедки и др. Предлагаемый для данного использования двигатель имеет ряд преимуществ по сравнению с другими двигателями благодаря сравнительно небольшой массе и габаритам при достаточной мощности, т. к. может быть установлен в труднодоступных для других двигателей местах. Данный двигатель еще удобен и тем в использовании, что отбор мощности можно осуществлять с обеих концов выходного вала, что весьма удобно при работе с двигателем.

Формула изобретения

Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями, содержащий цилиндр с криволинейными бесконечными пазами на его внутренней поверхности, передаточный механизм со сферическими телами, выходной вал, камеру сгорания, топливную систему, механизм газораспределения, отличающийся тем, что каждый из поршней в днище имеет отверстие, через которое проходит выходной вал, снабженный шлицами и связанный с поршнями через шлицевые втулки, закрепленные на поршнях.

РИСУНКИ

Рисунок 1