RU1790689C - Двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в двигателе внутреннего сгорани , имеющем оппозитно расположенные цилиндры, четырехтактный цикл осуществл етс  последовательно в рабочих камерах I, II, III, IV. Преобразование возвратно-поступательного движени  поршн  во вращательное движение вала осуществл етс  посредством барабана 8.Барабан 8 имеет направл ющую 7. Направл юща  7, выполненна  в виде периодической замкнутой кривой, имеет последовательно расположенные участки, Переходный участок Ь-с предназначен дл  плавного ускорени  поршн  и перевода пальца 6 штока 3 на участок расширени . При этом кривизна переходного участка выбираетс  из услови  предотвращени  чрезмерных перегрузок, а его углова  прот женность не должна превышать 15 град, поворота барабана 8. Это обеспечиваетс  согласование закона движени  поршн  с термодинамическими: процессами в камере сгорани . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

00

С

Изобретение относитс  к двигате- лестроению, в частности к конструкции двигателей внутреннего сгорани .

Известен двигатель внутреннего сгорани , содержащий по меньшей мере два цилиндра двойного действи , расположенных оппозитно, с размещенными в них поршн ми . Поршни жестко св заны между собой посредством штока. Механизм преобразовани  возвратно-поступательного движени  во вращательное выполнен в виде зубчатой пары зубчата  рейка - зубчатое колесо и св зывает шток с выходным валом двигател .

Недостатком известного двигател  внутреннего сгорани   вл етс  недостаточна  надежность механизма преобразовани  возвратно-поступательного движени  во вращательное. Известно, что в процессе работы двигател  внутреннего сгорани  в

силовой св зи поршн  с выходным валом возникают знакопеременные нагрузки, а зубчатые передачи недостаточно надежны при передаче таких нагрузок. Кроме того, стремление к увеличению крут щего момента приведет к увеличению диаметра зубчатого колеса, что также отрицательно скажетс  на надежности двигател  в целом .

Другим недостатком известного двигател   вл етс  невозможность гибкого формировани  закона движени  поршн  и согласовани  перемещени  поршн  и термодинамическими процессами в камере сгорани  двигател .

Цель изобретени  - повышение эффективности двигател  за счет возможности формировани  оптимального закона движени  поршн , а также повышение его надежности .

VJ

S

О 00

О

со

Поставленна  цель изобретени  достигаетс  тем, что в двигателе внутреннего сгорани , содержащем, по меньшей мере, два цилиндра двойного действи , расположенных оппозитно, с размещенными в них поршн ми жестко св занными между собой посредством штока, и механизм преобразовани  возвратно-поступательного движени  во вращательное, св зывающий шток с выходным валом двигател , согласно изобретению , Механизм преобразовани  возвратно-поступательного движени  во вращательное выполнен в виде барабана с канавкой, выполненной на его боковой поверхности , и взаимодействующего с канавкой пальца, размещенного на штоке, причем канавка выполнена в виде периодической замкнутой кривой, имеющей, по меньшей мере, три последовательно расположенных участка, первый из которых соответствует верхней мертвой точке поршн , второй участок выполнен переходным, а третий участок соответствует такту расширени , при этом углова  прот женность переходного участка соответствует повороту барабана не более чем на 15 град.

Предпочтительным  вл етс  выполнение пальца, контактирующего с канавкой конусообразным.

На фиг. 1 показан продольный разрез восьмицилиндрового варианта двигател  внутреннего сгорани ; на фиг. 2 - поперечный разрез двигател ; на фиг. 3 - последовательность чередовани  рабочих ходов в двигателе внутреннего сгорани ; на фиг. 4 - совмещенные диаграммы кривошипно-ша- тунного механизма и механизма преобразован и   барабанного типа; на фиг. 5 - развертка периодической замкнутой кривой с указанием положени  последовательно расположенных участков.

Двигатель содержит цилиндры 1 двойного действи , в которых размещены поршни 2. Поршни 2 попарно соединены штоками 3, св занными с салазками 4, которые установлены на стационарных направл ющих 5. Каждый из штоков 3 снабжен конусообразным пальцем 6. Палец 6 взаимодействует с замкнутой периодической кривой (направл ющей) 7, выполненной на боковой поверхности полого барабана 8. Барабан 8 имеет выходной вал 9, установленный в подшипниках 10. Каждый из цилиндров 1 имеет внешнюю головку цилиндра 11 и внутреннюю головку цилиндра 12, в которой выполнена камера 13 жидкостного охлаждени  и уплотнитель - опорный подшипник 14, Механизм преобразовани  размещен в корпусе 15.

Компоновочное решение, показанное на фиг. 1 обеспечивает жесткую пространственную структуру двигател , что позвол ет использовать различные нетрадиционные

конструкционные материалы, например, керамические , стекловолокнистые и т.п. материалы .

В полом барабане 8 могут быть расположены различные вспомогательные агрегаты: коробка передач, стартер, генератор, компрессор и т.д. При этом е качестве корпуса вспомогательного агрегата могут использоватьс  стенки полого барабана 8. Двигатель работает следующим обра5 зом,

Оппозитно расположенные цилиндры 1 работают в противофазе, что исключает вибрацию . Перемещение пальца 6 посредством штока 3 и направл ющей 7 преобразуетс 

0 во вращательное движение полого барабана 8. При этом барабан 8 выполн ет функции редуктора и маховика. Рабочие процессы осуществл ютс  последовательно в рабочих камерах I, II, III, IV (см. фиг. 1).

5 Направл юща  7, выполненна  в виде периодической замкнутой кривой имеет последовательно расположенные участки а-Ь, b-c, c-d, Характеристики этих участков задаютс  при проектировании двигател  дл  со0 гласовани  закона движени  поршн  с термодинамическими процессами в рабочих камерах (см. фиг. 4, 5).

Прот женность участка а-Ь выбираетс  из услови  полного сгорани  топлива при

5 посто нном объеме. При этом барабан вращаетс , а поршень неподвижен, т.к. участок а-Ь выполнен практически горизонтальным (перпендикул рным оси вращени  бараба- . на).

0 Переходный участок b-с предназначен дл  плавного ускорени  поршн  и перевода пальца б штока 3 на участок c-d расширени . При этом кривизна переходного участка выбираетс  из услови  предотвращени  чрез5 мерных перегрузок, а его углова  прот женность не должна превышать 15 град, поворота барабана 8. Последнее условие следует из результатов моделировани , графическа  интерпретаци  которого пред0 ставлена на фиг. 4, 5. На графике видно, что тангенциальна  сила Т, в определенном масштабе показывающа  изменение крут щего момента, достигает максимального значени  при положении барабана; соот5 ветствующем его повороту относительно верхней мертвой точки на 15 град,

Участок расширени  c-d, расположенный непосредственно за переходным участком может быть выполнен с посто нным углом наклона к оси вращени  барабана или

с измен ющимс  углом наклона. В данном примере угол наклона 45°, при этом тангенциальна  сила по величине равна газовой силе.

При взаимодействии пальца 6 с направл ющей 7 все силовые составл ющие через салазки 4 воспринимаютс  стационарными направл ющими 5, которые ограничивают все степени свободы пальца 6, кроме продольного перемещени , и совместно с корпусом 15 обеспечивают пространственную жесткость всего двигател .

Мощность потребителю передаетс  посредством вала 9, св занного с барабаном 8.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Двигатель внутреннего сгорани , содержащий по меньшей мере два цилиндра двойного действи , расположенных оппозитно , с размещенными в них поршн ми, жестко св занными между собой посредством штока, и механизм преобразовани  возвратно-поступательного движени  во вращательное, св зывающий шток с выходным валом двигател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности , механизм преобразовани  возвратно- поступательного движени  во вращательное выполнен в виде барабана с канавкой, выполненной на его боковой по

   Предлагаема  конструкци  механизма преобразовани  возвратно-поступательного движени  поршней во вращательное движение выходного вала двигател  обеспечивает согласование закона движени  поршн  с термодинамическими процессами в камере сгорани . А реализаци  четырехтактного процесса последовательно в оппозитно расположенных цилиндрах двухстороннего действи  позвол ет снизить нагрузку на палец и достигнуть динамической уравновешенности двигател .

   верхности, и взаимодействующего с канавкой пальца, размещенного на штоке, причем канавка выполнена в виде периодической замкнутой кривой, имеющей по меньшей мере три последовательно расположенных участка, первый из которых соответствует верхней мертвой точке поршн , второй участок выполнен переходным, а третий участок соответствует такту расширени , при этом углова  прот женность переходного участка соответствует повороту барабана не более чем на 15°.
2. 2. Двигатель по п, 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что палец, контактирующий с канавкой, выполнен конусообразным.