Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области машиностроения. Технический результат заключается в повышении КПД, упрощении изготовления, повышении моторесурса и экономичности. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, четыре пары оппозитно расположенных цилиндров, восемь поршней, жестко соединенных штоками с валами роликов и расположенных в цилиндрах с образованием рабочих камер, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное прикреплен к валам отбора мощности и выполнен из двух маховиков, расточенных на торце овалевидными канавками для скольжения рабочих роликов. Две опорные планшайбы жестко прикреплены к корпусу двигателя и имеют четыре паза для скольжения опорных роликов. Имеются две пары валов, на концах которых запрессованы опорные и рабочие ролики, которые позволяют преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное, обеспечивая каждому обороту вала восемь тактов "Рабочий ход". 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения.

Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, четыре пары оппозитно расположенных цилиндров, восемь поршней, жестко соединенных штоками с валами роликов и расположенных в цилиндрах с образованием рабочих камер, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (см. патент Российской Федерации N 2 10261, МПК F 02 В 75/32, опубл. 1998 г.).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточно высоком коэффициенте полезного действия (КПД), низкой технологичности, больших потерях на трение.

Задачей изобретения является повышение КПД, упрощение изготовления, повышение моторесурса и экономичности.

Поставленная задача решается тем, что бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, четыре пары оппозитно расположенных цилиндров, восемь поршней, жестко соединенных штоками с валами роликов и расположенных в цилиндрах с образованием рабочих камер, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, согласно изобретению механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное прикреплен к валам отбора мощности и выполнен из двух маховиков, расточенных на торце овалевидными канавками для скольжения рабочих роликов, из двух опорных планшайб, жестко прикрепленных к корпусу двигателя, с четырьмя пазами для скольжения опорных роликов, и двух пар валов, на концах которых запрессованы опорные и рабочие ролики, которые позволяют преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное, обеспечивая каждому обороту вала восемь тактов "рабочий ход".

Выполнение двигателя бесшатунным позволяет достичь высоких оборотов. Два маховика двигателя, набирая большие обороты, аккумулируют энергию вращательного движения, тем самым способствуют повышению мощности, экономичности двигателя.

На фиг. 1 представлена схема двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - схема работы механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное; на фиг. 3 - опорная планшайба двигателя.

Четырехтактный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит четыре пары цилиндров 1 - 4 и поршней 5 - 8 (на фиг. 1 показаны две пары цилиндров и поршней). Поршни 5 - 8 расположены в цилиндрах с образованием рабочих камер и жестко соединены через шток 17 с валом 16 роликов, на двух концах которого запрессованы опорные ролики 14, 15 и рабочие ролики 11, 12. Валы 16 роликов могут совершать прямолинейно-поступательное движение по пазам, вырезанным на опорных планшайбах 13 при помощи опорных роликов 14, 15. Рабочие ролики 11, 12 скользят по овалевидной поверхности 20 (см. фиг. 2), расточенной на торце маховиков 9, 10. Маховики 9, 10 прикреплены к валам отбора мощности 18, 19 двигателя. Опорная планшайба 13 жестко прикреплена к корпусу двигателя.

Четырехтактный бесшатунный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Рассмотрим работу механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательную (см. фиг. 2). Приложим рабочим роликам 11 равнодействующие двух сил ₁ и -F₂, направленных по одной прямой в противоположные стороны, которые находятся на точках наименьшего диаметра овальной поверхности 20 и одновременно сообщим маховику 9 небольшую угловую скорость. Рабочие ролики 11 совершают только прямолинейное возвратно-поступательное движение и под действием сил F₁ и - F₂ занимают положение точек наибольшего диаметра овальной поверхности 20 маховика 9, при этом маховик 9 совершает вращательное движение на четверть оборота. Другая пара рабочих роликов 21, следующих за ним в этот момент, находится на точках наименьшего диаметра овальной поверхности 20. Если, как в предыдущем цикле, на ролики 21 приложить силы F₁ и -F₂, то цикл повторяется, маховик совершает вращательное движение еще на четверть оборота.

В дальнейшем рабочие циклы повторяются и таким образом происходит преобразование прямолинейного возвратно-поступательного движения во вращательное.

В данном бесшатунным двигателе внутреннего сгорания силы F₁, -F₂ зависят от давления газов в камерах сгорания цилиндров.

Рабочие такты двигателя протекают следующим образом. Оппозитно расположенные поршни двигателя 5 - 8 работают попарно, при совершении в рабочей камере такта "Рабочий ход" в противолежащей камере протекает то же такт "Рабочий ход".

Рассмотрим работу одной пары цилиндров 1, 3 двигателя.

Когда рабочие ролики 11 находятся на точках наименьшего диаметра овальной поверхности 20, в рабочих камерах двигателя происходят сжатие и воспламенение горючей смеси, совершается такт "Рабочий ход", рабочие ролики 11 под действием давления газов на поршни 6, 7 занимают положение наибольшего диаметра овальной поверхности 20. Маховик 9 поворачивается на четверть оборота. Последующую четверть оборота маховика 9 рабочие ролики 11 находятся на точках наименьшего диаметра овальной поверхности 20, протекает такт "Выпуск" отработавших газов. Следующую четверть оборота маховика 9 положение рабочих роликов 11 на точках наибольшего диаметра овальной поверхности 20, протекает такт "Впуск" - в рабочие камеры поступает свежая рабочая смесь, и еще четверть оборота маховика 9 - положение рабочих роликов 11 на точках наименьшего диаметра овальной поверхности 20, происходит такт "Сжатие" рабочей смеси. Таким образом, за один оборот вала 18 двигателя при четырехтактным цикле работы одной пары поршней 6, 7 совершается два такта "Рабочий ход". Так как двигатель имеет четыре пары попеременно работающих поршней, то на один оборот вала 18 двигателя соответствует восемь тактов "Рабочий ход".

Для равномерного распределения тактов "Рабочий ход" на каждую четверть оборота вала 18 двигателя работа двух пар поршней, которые расположены на правой стороне двигателя, сдвинута на одну фазу. Когда на рабочих камерах, расположенных на левой стороне, протекает такт "Рабочий ход", то в этот момент на расположенных на правой стороне рабочих камерах происходит такт "Впуск". Таким образом, на каждую четверть оборота вала двигателя соответствует два такта "Рабочий ход".

Формула изобретения

Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, четыре пары оппозитно расположенных цилиндров, восемь поршней, жестко соединенных штоками с валами роликов и расположенных в цилиндрах с образованием рабочих камер, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, отличающийся тем, что механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное прикреплен к валам отбора мощности и выполнен из двух маховиков, расточенных на торце овалевидными канавками для скольжения рабочих роликов, из двух опорных планшайб, жестко прикрепленных к корпусу двигателя, с четырьмя пазами для скольжения опорных роликов, и двух пар валов, на концах которых запрессованы опорные и рабочие ролики, которые позволяют преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное, обеспечивая каждому обороту вала восемь тактов "Рабочий ход".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3