UA61980C2

UA61980C2 - Opposite internal combustion engine

Info

Publication number: UA61980C2
Application number: UA2000063495A
Authority: UA
Inventors: Ihor Olehovych Kyryliuk
Original assignee: Ihor Olehovych Kyryliuk
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2003-12-15
Also published as: EP1296037A1; WO2001096721A1; EP1296037A4; US20040123817A1

Description

Опис винаходу

Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема, до двигунобудування, а саме до конструкцій 2 зрівноважених без спеціальних механізмів двигунів внутрішнього згоряння з опозитно розташованими циліндро-поршневими групами.

Відомо, що зрівноважування двигунів внутрішнього згоряння досягається кількома способами: розташуванням певним чином циліндрів і добором такої кривошипної схеми колінчастого вала, щоб змінні сили інерції і їх моменти взаємно зрівноважувалися; створенням за допомогою додаткових мас нових сил, в будь-який 70 момент часу рівних за величиною, але протилежних за напрямком основним силам, які зрівноважуються; застосуванням першого і другого способів водночас (кн. Автомобильнье и тракторнье двигатели, ч.2, Под ред.

Проф. И.М. Ленина, М. "Вьісшая школа", 1976, с.34).

Так, наприклад, відомий опозитний двигун внутрішнього згоряння, який містить розташовані співвісно і симетрично відносно осі три-кривошипного колінчастого вала перший і другий циліндри з установленими в них 12 першим і другим поршнями, що шарнірно з'єднані з відповідними їм шатунами, причому перший поршень зв'язаний з першим кривошипом через перший шатун, а другий поршень зв'язаний з розташованими симетрично відносно осі циліндрів під кутом 1807 відносно першого кривошипа другим і третім кривошипами через другий шатун, який виконано вильчастим і який охоплює перший кривошип (в.з. ФРН Мо3132144, опубл. 03.03.83 р., МКВ

Е16Е15/24).

Опозитний двигун внутрішнього згоряння відомої конструкції є збалансованим не тільки відносно сил інерції мас двигуна, які обертаються і зворотно-поступально рухаються, але й відносно моментів інерції першого та вищих степенів, що виникають під час роботи двигуна внаслідок осьового зміщення шатунних шийок.

Недолік відомого пристрою-надмірні навантаження на кривошипно-шатунний механізм і опори двигуна-зумовлений тим, що віддаленість другої і третьої шатунних шийок від осі циліндрів потребує великого с за розмірами і масою другого, вильчастого, шатуна. Крім того, у разі використання циліндро-поршневих груп з (3 діаметром меншим ніж потрібно для розміщення вилки шатуна у внутрішній порожнині циліндра, необхідно використовувати шатуни більш ніж у два рази довші ніж звичайно. Це приводить до ще більшого зростання їх маси. Для забезпечення зрівноваженості двигуна перший, звичайний, шатун необхідно виконати з масою, що дорівнює масі вильчастого шатуна, тобто свідомо обважнити. Проте, внаслідок зростання сили інерції мас, що о рухаються, зростають і навантаження на кривошипно-шатунний механізм і опори двигуна. Розміщення вилки с шатуна у внутрішній порожнині циліндра приводить до зростання діаметра циліндро-поршневих груп, і, відповідно, до зростання як площі поршня так і його маси. А це приводить до зростання суми сил від тиску о газів на поршень, і сил інерції мас, що рухаються зворотнопоступально, які діють на кривошипно-шатунний «-- механізм і опори двигуна.

Зо Прототипом пристою, що заявляється, є опозитний двигун внутрішнього згоряння, який містить розташовані о співвісно і симетрично відносно осі трикривошипного колінчастого вала перший і другий циліндри з установленими в них першим і другим поршнями, що шарнірно з'єднані з відповідними їм шатунами за допомогою поршневих пальців, установлених в отворах стінки тронка кожного поршня, причому перший поршень «4, зв'язаний з першим кривошипом через перший шатун, з'єднаний з поршневим пальцем у внутрішній порожнині З 50 першого поршня, а другий поршень зв'язаний з розташованими симетрично відносно осі циліндрів під кутом 180" с відносно першого кривошипа другим і третім кривошипами через другий і третій шатуни, відповідно, маса

Із» кожного з яких є удвічі меншою, ніж маса першого шатуна (заявка ЄПВ Ме0503842А1, РО2ЕЕ7/00).

Другий і третій шатуни, згідно з прототипом, з'єднані з поршневим пальцем другого поршня у внутрішній порожнині останнього, а поршневий палець закріплений кінцями у стінках тронка поршня.

У опозитному двигуні внутрішнього згоряння даної конструкції, як і у вищезгаданому пристрої, маси і б моменти інерції елементів, що рухаються, які належать до першого і другого циліндрів, однакові, завдяки чому - забезпечується їх взаємне компенсування при обертанні колінчастого вала.

Проте віддаленість другої і третьої шатунних шийок від осі циліндрів і необхідність розміщення другого і іш третього шатунів у внутрішній порожнині другого поршня зумовлюють використання циліндро- поршневих груп о 20 великого діаметра, що веде до збільшення маси і площі поршнів, і, відповідно, до зростання як сил інерції мас що рухаються зворотнопоступально, так і сили тиску газів на поршень, внаслідок чого зростають сумарні сили, с які діють на кривошипно-шатунний механізм і опори двигуна.

Отже, надмірне навантаження на кривошипно-шатунний механізм і опори відомих опозитних двигунів внутрішнього згоряння з трикривошипним колінчастим валом, яке справляє негативний вплив на показники 25 надійності і ресурс двигуна, пояснюється тим, що наслідком заходів, спрямованих на забезпечення

ГФ) зрівноважування моментів і сил інерції мас, що рухаються, ставало збільшення тих самих мас (маси шатунів або маси поршнів), та зростання сили від тиску газів на поршні. о В основу винаходу поставлено задачу удосконалення опозитного двигуна внутрішнього згоряння з трикривошипним колінчастим валом, у якому завдяки новому крейцкопфному механізму зменшувалася б сума 60 сили інерції мас, що зворотно- поступально рухаються, і сили тиску газів на поршень при дотриманні умов зрівноваженості двигуна, завдяки чому зменшуються навантаження на кривошипно-шатунний механізм і опори двигуна і зростають його показники надійності і ресурсу.

Для вирішення поставленої задачі, у опозитному двигуні внутрішнього згоряння, який містить розташовані співвісно і симетрично відносно осі триикривошипного колінчастого вала перший і другий циліндри з бо установленими в них першим і другим поршнями, котрі, згідно з винаходом, через штоки та крейцкопфи шарнірно з'єднані з відповідними їм шатунами за допомогою пальців, що установлені в отворах стінок крейцкопфів, причому перший крейцкопф зв'язаний з першим кривошипом через перший шатун, з'єднаний з пальцем у внутрішній порожнині першого крейцкопфа, а другий крейцкопф зв'язаний з розташованими симетрично відносно осі циліндрів і під кутом 1807 відносно першого кривошипа другим і третім кривошипами через другий і третій шатуни відповідно, маса кожного з яких є удвічі меншою, ніж маса першого шатуна, стінки кожного крейцкопфа виконані зі зміщеними відносно внутрішньої поверхні направляючих ділянками, які розташовані симетрично відносно умовної площини, що перетинає крейцкопф по осі направляючих перпендикулярно до осі отворів під палець, кінці котрого виведені у порожнини, утворені зовнішньою поверхнею 70 крейцкопфа і внутрішньою поверхнею направляючої, причому другий і третій шатуни з'єднані з кінцями пальця другого крейцкопфа.

Сукупність суттєвих ознак винаходу, що заявляється, порівняно з прототипом, забезпечує зменшення суми сили інерції мас, що зворотнопоступально рухаються, і сили тиску газів на поршень при дотриманні умов зрівноваженості двигуна. Це досягається через створення умов для зменшення діаметру циліндро-поршневих 7/5 Груп завдяки з'єднанню поршнів з шатунами через штоки та крейцкопфи, що виключило зв'язок між розмірами, які необхідні для розміщення другого та третього шатунів, та діаметром відповідного поршня. Та тим, що другий і третій шатуни зв'язані з пальцем другого крейцкопфа у порожнинах, утворених зовнішньою поверхнею крейцкопфа і внутрішньою поверхнею направляючою, що дозволило зменшити розміри і, відповідно, масу крейцкопфів. Таким чином зменшуються і сумарні сили від сил тиску газів на поршні і сил інерції мас, що 2о Зворотно-поступально рухаються (кн. Автомобильньсе и тракторньсе двигатели. 4.2, Под ред. проф. И.М. Ленина,

М. "Вьісшая школа", 1976, С.17-193. Зменшення ж навантаження на кривошипно-шатунний механізм і опори (підшипники) двигуна справляє позитивний вплив на показники надійності і ресурс двигуна.

Крім того, уніфікація крейцкопфно-поршневих комплектів опозитного двигуна внутрішнього згоряння, що заявляється, сприяє не лише його зрівноваженості, але й технологічності при виготовленні. с

На кресленні подано переріз опозитного двигуна внутрішнього згоряння по осі циліндрів.

Опозитний двигун внутрішнього згоряння містить перший 1 і другий 2 циліндри, та відповідні їм направляючі і)

З ії 4, розташовані, на одній осі 5 і симетрично відносно осі б трикривошипного колінчастого вала 7.

Колінчастий вал 7 установлений за допомогою підшипників 8 в картері двигуна 9. В циліндрах 1 і 2 установлені поршні 10 ії 11 відповідно. Поршні зв'язані з відповідними крейцкопфами 12 і 13 через штоки 14 і 15 о зо Відповідно. Кривошипно-шатунний механізм двигуна включає перший, другий і третій кривошипи 16, 17 і 18 відповідно, перший, другий і третій шатуни 19, 20 ї 21 відповідно. Крейцкопфно-поршневі комплекти двигуна со виконані ідентично. Стінки крейцкопфів 12 і 13 мають зміщені відносно внутрішньої поверхні направляючих З і 4 Ге! ділянки 22, які розташовані симетрично відносно умовної площини, що перетинає крейцкопфи по осі 5 направляючих перпендикулярно до осі 23 отворів 24 під палець 25. Кінці пальців 25 виведені у порожнини 26, -- які утворені зовнішньою поверхнею крейцкопфіві2 і 13 і внутрішньою поверхнею направляючих З і 4. «о

Шатуни 19, 20 ї 21 шарнірно зв'язані з відповідними їм крейцкопфами за допомогою пальців 25, що установлені в отворах 24 стінок крейцкопфів. Перший крейцкопф 12 зв'язаний з першим кривошипом 16 за допомогою першого шатуна 19, що з'єднаний з пальцем 25 у внутрішній порожнині 27 першого крейцкопфа 12.

Другий крейцкопф 13 зв'язаний з другим кривошипом 17 за допомогою другого шатуна 20, а з третім кривошипом « 18-за допомогою третього шатуна 21. Причому шатуни 20 ї 21 з'єднані з кінцями пальця 25. Другий і третій з с кривошипи 17 і 18, відповідно, розташовані симетрично відносно осі 5 направляючих. Маса кожного з шатунів 20

Іі 21 є удвічі меншою, ніж маса шатуна 19. ;» Під час роботи опозитного двигуна внутрішнього згоряння поршні 10 і 11, які сприймають силу тиску газів в циліндрах, рухаються зворотнопоступально вздовж осі 5 направляючих у напрямку до осі 6 колінчастого вала 7, установленого в підшипниках 8 в картері 9 двигуна. Поступальний рух поршнів перетворюється на обертальний

Ге» рух колінчастого вала за допомогою шатунів 19, 20 і 21, з'єднаних як з поршнями 10 і 11 за допомогою штоків 14 ї 15 та крейцкопфів 12 і 13 через поршневі пальці 25, що установлені в отворах 24 стінок крейцкопфів, так - і з відповідними кривошипами колінчастого вала 16, 17 і 18. Вважаючи на те, що центри ваги шатуна 19 та обох

Ге) шатунів 20 і 21 знаходяться у одній площині та розташовані симетрично відносно осі 6 колінчастого вала 7 і із 5р Зсувом на 180" повороту колінчастого вала, сили інерції мас шатунів, які здійснюють зворотно-поступальний і со обертальний рух, взаємно компенсуються при обертанні колінчастого вала. о Маси крейцкопфно-поршневих комплектів однакові, а центри ваги розташовані на одній осі, що сприяє зрівноважуванню сил інерції мас, що зворотно-поступально рухаються. Причому сума сили інерції мас крейцкопфно-поршневих комплектів, та сили тиску газів на поршні, внаслідок зменшення їх маси і площі головок останніх, значно менша, ніж в прототипі, завдяки чому зменшуються навантаження на кривошипно-шатунний о механізм і опори двигуна (підшипники 8, 28, 29,30,31). о

Claims

Формула винаходу 60 Щ , 0. , ше , , ,

1. Опозитний двигун внутрішнього згоряння, який містить розташовані співвісно і симетрично відносно осі трикривошипного колінчастого вала перший і другий циліндри з установленими в них першим і другим поршнями, відповідні їм перший шатун, що шарнірно зв'язаний з першим кривошипом, та другий і третій шатуни, маса кожного з яких є удвічі меншою, ніж маса першого шатуна, що шарнірно зв'язані з другим і третім 65 кривошипами, відповідно, які розташовані симетрично відносно осі циліндрів і під кутом 180" відносно першого кривошипа, який відрізняється тим, що містить розташовані співвісно з циліндрами і симетрично відносно осі колінчастого вала першу та другу напрямні з установленими в них першим та другим крейцкопфами, які зв'язані з відповідними їм поршнями через штоки, а з кривошипами через шатуни, причому перший крейцкопф зв'язаний з першим кривошипом через перший шатун, що шарнірно з'єднаний з пальцем першого крейцкопфа, а другий крейцкопф зв'язаний з другим і третім кривошипами через другий і третій шатуни, відповідно, які шарнірно з'єднані з пальцем другого крейцкопфа.

2. Опозитний двигун за п.1, який відрізняється тим, що перший крейцкопф зв'язаний з першим кривошипом через перший шатун, що шарнірно з'єднаний з пальцем крейцкопфа у внутрішній порожнині першого крейцкопфа, а другий крейцкопф зв'язаний з другим і третім кривошипами через другий і третій шатуни, 7/о Відповідно, які шарнірно з'єднані з кінцями пальця, що виступають у порожнини, утворені зовнішньою поверхнею другого крейцкопфа і внутрішньою поверхнею відповідної напрямної. с щі 6) «в) (ее) (о) «- (Се)

- . и? (о) - се) (ее) (42) іме) 60 б5