Двигатель внутреннего сгорания

(56) Заявка ФРГ 3 Ф 3531862,кл. Р 02 В 75/32опубл, 1987,ЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАсть изобретения: в двигателе о сгорания, имеющем оппозитно ные цилиндры, четырехтактный твляется последовательно в рарах 1, И, И 1, И. Преобразование оступательного движения порИзобретение относится к д лестроению, в частности к конструкц гателей внутреннего сгорания.Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере два цилиндра двойного действия, расположенных оппозитно, с размещенными в них поршнями, Поршни жестко связаны между собой посредством штока, Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное выполнен в виде зубчатой пары "зубчатая рейка - зубчатое колесо" и связывает шток с выходным валом двигателя,Недостатком известного двигателя внутреннего сгорания является недостаточная надежность механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, Известно, что в процессе работы двигателя внутреннего сгорания в 1790689 АЗ шня во вращательное движение вала осуществляется посредством барабана 8, Барабан 8 имеет направляющую 7. Направляющая 7, выполненная в виде периодической замкнутой кривой, имеет последовательно расположенные участки, Переходный участок Ь-с предназначен для плавного ускорения поршня и перевода пальца 6 штока 3 на участок расширения, При этом кривизна переходного участка выбирается из условия предотвращения чрезмерных перегрузок, а его угловая протяженность не должна превышать 15 гоад. поворота барабана 8. Это обеспечивается согласование закона движения поршня с термодинамическими процессами в камере сгорания, 1 з,п. ф-лы,5 ил,силовои связи поршня с выходным валомвозникают знакопеременные нагрузки, азубчатые передачи недостаточно надежныпри передаче таких нагрузок. Кроме того,стремление к увеличению крутящего момента приведет к увеличению диаметразубчатого колеса, что также отрицательноскажется на надежности двигателя в целом,Другим недостатком известного двигателя является невозможность гибкого формирования закона движения поршня исогласования перемещения поршня и термодинамическими процессами в камересгорания двигателя.Цель изобретения - повышение эффективности двигателя за счет возможностиформирования оптимального закона движения поршня, а также повышение его надежности, 1790689Поставленная цель изобретения достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, два цилиндра двойного действия, расположенных оппозитно, с размещенными в них поршнями жестко связанными между собой пЬсредством штока, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, связывающий шток с выходным валом двигателя, согласно изобретению, меманизм"преобразования возвратно-поступательного движения 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 располокенных участка, первый из которых соответствует верхней мертвой точке поршня, второй участок выполнен переходным, а третий участок соответствует такту расширения, при этом угловая протякенность переходного участка соответствует повороту барабана не более чем на 15 град.Предпочтительным является выполнение пальца, контактирующего с канавкой конусообразным.На фиг. 1 показан продольный разрез восьмицилиндрового варианта двигателя внутреннего сгорания; на фиг, 2 - поперечный разрез двигателя; на фиг, 3 - последовательность чередования рабочих ходов в двигателе внутреннего сгорания; на фиг, 4- совмещенные диаграммы кривошипно-шатунного механизма и механизма преобразования барабанного типа; на фиг, 5 - развертка периодической замкнутой кривой с указанием полокения последовательно располокенных участков,Двигатель содеркит цилиндры 1 двойного действия, в которых размещены поршни 2, Поршни 2 попарно соединены штоками 3, связанными с салазками 4, которые установлены на стационарных направляющих 5, Каждый из штоков 3 снабжен конусообразным пальцем 6, Палец 6 взаимодействует с замкнутой периодической кривой (направляющей) 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 охлаждения и уплотнитель - опорный подшипник 14, Механизм преобразования размещен в корпусе 15,Компоновочное решение, показанноена фиг. 1 обеспечивает жесткую пространственную структуру двигателя, что позволяетиспользовать различные нетрадиционные5 конструкционные материалы, например, керамические, стекловолокнистые и т,п. материалы,В полом барабане 8 могут быть расположены различные вспомогательные агре"0 гаты; коробка передач, стартер, генератор,компрессор и т,д. При этом в качестве корпуса вспомогательного агрегата могут использоваться стенки полого барабана 8,Двигатель работает следующим обра 15 зом,Оппозитно расположенные цилиндры 1работают в противофазе, что исключает вибрацию, Перемещение пальца 6 посредствомштока 3 и направляющей 7 преобразуется20 во вращательное движение полого барабана 8. При этом барабан 8 выполняет функции редуктора и маховика. Рабочиепроцессы осуществляются последовательно в рабочих камерах 1, И, 1, И (см. фиг. 1),25 Направляющая 7, выполненная в видепериодической замкнутой кривой имеет последовательно расположенные участки а-Ь,Ь-с, с-б, Характеристики этих участков задаются при проектировании двигателя для со 30 гласования закона движения поршня стермодинамическими процессами в рабочих камерах см, фиг. 4, 5).Протяженность участка а-Ь выбираетсяиз условия полного сгорания топлива при35 постоянном объеме, При этом барабан вращается, а поршень непоДвижен, т.к, участока-Ь выполнен практически горизонтальным(перпендикулярным оси вращения барабана).40 Переходный участок Ь-с предназначендля плавного ускорения поршня и переводапальца 6 штока 3 на участок с-б расширения,При этом кривизна переходного участка выбирается из условия предотвращения чрез 45 мерных перегрузок, а его угловаяпротяженность не должна превышать 15град. поворота барабана 8, Последнее условие следует из результатов моделирования,графическая интерпретация которого пред 50 ставлена на фиг. 4, 5, На графике видно, чтотангенциальная сила Т, в определенноммасштабе показывающая изменение крутящего момента, достигает максимальногозначения при положении барабана, соответствующем его повороту относительноверхней мертвой точки на 15 град,Участок расширения с-б, расположенный непосредственно за переходным участком может быть выполнен с постояннымуглом наклона к оси вращения барабана или. .г.3 2 с изменяющимся углом наклона, В данном примере угол наклона 45, при этом тангенциальная сила по величине равна газовой силе,При взаимодействии пальца 6 с направляющей 7 все силовые составляющие через салазки 4 воспринимаются стационарными направляющими 5, которые ограничивают все степени свободы пальца 6, кроме продольного перемещения, и совместно с корпусом 15 обеспечивают пространственную жесткость всего двигателя,Мощность потребителю передается посредством вала 9, связанного с барабаном 8,Формула изобретения 1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере два цилиндра двойногО действия, расположенных оппозитно, с размещенными в них поршнями, жестко связанными между собой посредством штока, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, связывающий шток с выходным валом двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, механизм преобразования возвратно- поступательного движения во вращательное выполнен в виде барабана с канавкой, выполненной на его боковой поПредлагаемая конструкция механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение выхбдного вала 5 двигателя обеспечивает согласование закона движения поршня с термодинамическими процессами в камере сгорания, А реализация четырехтактного процесса последовательно в оппозитно располо женных цилиндрах двухстороннего действия позволяет снизить нагрузку на палец и достигнуть динамической уравновешенности двигателя,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 поршня, второй участок выполнен переходным, а третий участок соответствует такту расширения, при этом угловая протяженность переходного участка соответствует повороту барабана не более чем на 15 О.2. Двигатель по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что палец, контактирующий с канавкой, выполнен конусообразным.. Козори аз 371 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобоетениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 о-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 звод Составитель В, ЕсенинТехред М.Моргентал Ф,л 5,Коррек