Многоцилиндровый четырехтактный двигатель

 

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Многоцилиндровый четырехтактный двигатель содержит цилиндры и поршни. Поршни соединены с валом посредством ползунов и зубчатых секторов, соединенных по касательной. Полный рабочий цикл совершается за один оборот вала. Технический результат заключается в повышении величины крутящего момента и мощности, а также в замене коленчатого вала на ровный вал. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению.

Известны многоцилиндровые четырехтактные двигатели (МЧД), в которых усилие от возвратно-поступательно двигающихся поршней через шатуны в такте рабочий ход преобразуется во вращательное движение коленчатого вала (КВ) и полный рабочий цикл происходит за два оборота КВ.

Движение шатунных шеек КВ от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ) по радиусу постоянно изменяет плечо от нуля до максимума и опять до нуля. Поэтому невозможно получить максимальный крутящий момент двигателя (Л. 1) Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание МЧД с увеличением его мощности и крутящего момента при тех же оборотах двигателя.

Для решения поставленной задачи в МЧД, содержащем цилиндры и поршни, поршни соединены с валом посредством ползунов и зубчатых секторов, соединенных по касательной.

Мне неизвестны МЧД, аналогичные предлагаемому.

Вращательное движение вала получается в результате преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней с ползунами, зацепляющимися с секторами, которые неподвижно сидят на валу. Максимальный крутящий момент создается за счет зацепления ползунов с секторами по касательной, в результате чего обеспечивается постоянное максимальное плечо и полный рабочий цикл совершается за четыре такта при одном обороте вала с увеличенным крутящим моментом.

На чертеже изображен МЧД, в котором движение поршней 1 через ползуны 2 и зубчатые сектора 3 преобразуется во вращательное движение вала 4 с маховиком 5. При помощи шестерен 6 осуществляется перемещение ползунов по кронштейну 7 до ограничителей 8 для совершения очередных тактов.

Работа МЧД происходит следующим образом.

В такте рабочий ход поршень 1, перемещаясь от ВМТ к НМТ, через ползун 2 и зубчатый сектор 3 поворачивает вал 4 с маховиком 5. Так как длина делительной окружности зубчатого сектора 3 равна сумме четырех рабочих ходов, то за один рабочий ход вал 4 с маховиком 5 повернется на 90^o, а за полный рабочий цикл на 360^o. Ползуны 2 через зубчатое зацепление с шестернями 6 перемещают остальные ползуны 2 по кронштейну 7 вверх и вниз до ограничителей 8, совершая очередные такты рабочего цикла. Ползуны 2, сцепляясь с зубчатыми секторами 3 по касательной, обеспечивают постоянное и максимальное плечо, тем самым передают на вал 4 максимальный крутящий момент.

Крайние нижнее и верхнее положения поршней 1 за счет связи между всеми ползунами 2 посредством шестерен 6 обеспечивают ограничители 8.

Использование данного изобретения позволяет получить следующий положительный технический эффект: а) за счет того, что полный рабочий цикл совершается за один оборот вала вместо двух, получить в два раза больше рабочих ходов и соответственно увеличить мощность, б) увеличить крутящий момент на 100%, в) заменить коленчатый вал на ровный.

Выводы: а) в двигателе с переменным плечом суммарный крутящий момент равен 14,99 Н м. Для сравнения, при тех же параметрах, но с постоянным плечом, равным 40 мм, суммарный крутящий момент равен 22,04 Н м.

б) в двигателе с постоянным плечом, равным 50 мм, суммарный крутящий момент равен 30,2 Н м.

Плечо 40 мм взято с учетом практически применяемой в современных двигателях величины рабочего хода, равной 80 мм.

Для двигателя по предлагаемому изобретению длина окружности сектора должна быть 320 мм (сумма четырех рабочих ходов) и диаметр 102 мм, отсюда плечо равно 51 мм, поэтому увеличенное реальное плечо создает суммарный крутящий момент не на 47% больше, чем в традиционном двигателе, а на 101%.

График и таблица крутящих моментов у двигателя с традиционным кривошипно-шатунным механизмом приведены в приложении 1.

Таблица крутящих моментов в заявляемом двигателе приведена в приложении 2.

Литература Круглов С.М. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей. М.: Высшая школа, 1991, с.18.

Формула изобретения

Многоцилиндровый четырехтактный двигатель, содержащий цилиндры и поршни, отличающийся тем, что поршни соединены с валом посредством ползунов и зубчатых секторов, соединенных по касательной, и полный рабочий цикл совершается за один оборот вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4