Двигатель внутреннего сгорания

)5 Г 02 32 Е ПАТЕНТН ГОСУДАРСТВ ВЕДОМСТВО (ГОСПАТЕНТ САНИ БРЕТЕН АТЕНТУ 1(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование: газовые и гидравлические машины вытеснительного типа, в частности бесшатунные поршневые двигателивнутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель состоит иэ картера 1, цилиндров 2, 3 с головками цилиндров 4, Поршни6 и 7 соединены между собой штоком 8,который. снабжен ползунами 9, взаимодей 1828505 АЗ ствующими с траверсой 10. Траверса 10 посажена на шейку центрального коленвала .17 через подшипник 11 и на шейки дополни- тельных коленвалов 18, 19 через подшипники 12 и 13, Шейки коленвалов 18 и 19 расположены с боков центрального колен- вала 17 в плоскости перпендикулярной оси штока 8. По концам траверсы 10 в направляющих размещены грузы 14, выполненные в виде штанг с ползунами 1.5 по их концам, Полэуны 15 взаимодействуют с направляющими 16 своими опорными поверхностями. Направляющие 16 закреплены в картере 17 а их плоскости перпендикулярны оси штока 8. Оси штанг 14 паралелльны оси штока 8, а сами штанги в своих направляющих закреплены подвижно. 1 э.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к области газовых и гидравлических машин вытеснительного типа, в частности, к бесшатуннымпоршневым двигателям внутреннего сгорания.5Целью изобретения является расширение технических возможностей двигателя,Поставленная цель достигается тем, чтоон снабжен грузами, расположенными поконцам сухаря в направляющих, параллельных оси штока, причем грузы выполнены ввиде штанг и снабжены по концам лыжами,перемещающимися по направляющим, перпендикулярным оси штока, и расположенными в картере, при этом с боков коленвала 15в плоскости, перпендикулярной оси штока,размещены, по меньшей мере, два дополнительных коленвала, взаимодействующие ссухарем,На фиг. 1 показана конструктивная схе Ома двигателя внутреннего сгорания, видспереди; на фиг, 2 представлена конструктивная схема двигателя внутреннего сгорания, вид сбоку, разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3изображен разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 дана 25схема сил, на подвижных частях двигателя.при вертикальном расположении щеки коленчатого вала; на фиг, 5 приведена схемасил на подвижных частях двигателя при произвольном положении щеки коленчатого вала.Двигатель внутреннего сгорания состоит из картера 1, к которому прикрепленыцилиндры 2, 3 с головками цилиндров 4. Вголовки цилиндров 4 ввернуты, например, 35свечи зажигания 5, Поршни 6 7 соединенымежду собой штоком 8, который снабженлыжами 9, взаимодействующими с сухарем10. Лыжи 9 шарнирно соединены со штоком8, а своими опорными поверхностями контактируют с плоскостями сухаря 10. Сухарь10 посажен на шейку основного коленвалачерез подшипник 11 и на шейки дополнительных коленвалов через подшипники 12 и13. Шейки коленвалов в подшипниках в плоскости перпендикулярной оси штока 8, Новместе с тем коленвалы с шейками в подшипниках 12 и 13 могут быть размещены ив плоскости, не проходящей через ось шейки коленвала с шейкой в подшипнике 11, а 50также и в разных плоскостях, т.е. разнесеныпо высоте. По концам сухаря 10 в направляющих помещены грузы 14, выполненные ввиде штанг с лыжами 15 по их концам. Лыжи15 шарнирно, например, соединены со 55штангами и своими опорными поверхностями взаимодействуют с плоскостями направляющих 16. Направляющие 16 закрепленыв картере 1, а их плоскости перпендикулярны оси штока 8, Оси штанг 14 параллельны оси штока 8, т.е, параллельны и оси штока 8и оси направляющих штанг 14. Штанги 14 всвоих направляющих закреплены подвижно,Основной коленвал 17. своей шейкой,опирающийся на подшипник 11, установленв картере 1 на подшипниках и имеет шлицевой хвостовик, выходящий за пределы картера 1, Дополнительные коленвалы 18, 19,установленные своими шейками через подшипники 12 и 13 в сухаре 10, тоже установлены в картере 1 на подшипниках.Относительно сухаря 10 дополнительныеколенвалы 18 и 19 и основной поленвал 17установлены оппозитно. Вместе с тем коленвалы 18, 19 и коленвал 18 могут бытьрасположены и с одной стороны от сухаря10, Кроме тога, при нескольких штоках 8,расположенных последовательно один задругим, коленвал 17 и коленвалы 18 и 19относительно сухарей могут быть расположены и с двух сторон их. Если при одномштоке 8 коленвалы 17, 18 и 19 представляютсобой, по.существу, кривошипные валы, топри нескольких штоках они являются полностью коленчатыми валами, практически. Вэтом случае сухарь 10, например, выполненс разъемом по плоскости осей шеек, помещенных в подшипниках 11, 12 и 13. Лыжи 15 .соединены шарнирно с грузами 14, т.е. соштангами, с помощью пальцев 20. Лыжи 9соединены шарнирно со штоком 8 посредством пальцев 21.Количество грузов 14, т.е. штанг, можетбыть, как минимум, один на одной сторонеза коленвалами 17, 18, 19, так и несколько,например, четыре,При расположении шейки 22 коленвала17 параллельно оси штока 8 на движущиесязвенья двигателя будут действовать силы,направленные по оси штока 8. Центробежная сила сухаря 10, с размещенными в немподшипниками и шейками коленвалов,61Рцс = - аг Вкш, где 01 - вес укаэанныхЯвыше звеньев, 9 - ускорение земного тяготения, в - частота вращения коленвала 17,Якц - радиус кривошипа коленвала 17. Поршни 6, 7 вместе со штоком 8 и его лыжами вэтом случае дают инерционную силу Рин "б, 2,: - ш 2 Ккш, гдв 02- вес деталей поршЯневой группы, перечисленных выше, Грузы14 с их лыжами в этом случае никакой инерционной силы на в каком направлении недают. Следовательно, центробежная силаРч и инерционная сила Рин равны будутмежду собой в случае, если 61 " 62. Тогдаподвижные звенья двигателя будут динами 182850510 25 35 40 4550 чески полностью уравновешены. Это -крайний случай, Второй крайний случай возникает при положении шейки 22 коленвала17 перпендикулярно оси штока 8. В этомслучае. поршневая группа никакой инерционной силы не дает, т.е. Ри -О, а грузы, т,е,штанги 14, дают инерционную силу, направленную в противоположную сторону Рцс,т.е. центробежной силе сухаря 10 и связанных с ним элементов. Если же вес Оз штанг10 с их лыжами и пальцами будет равен весу61, тО и в. Этом направлении подвижныЕзвенья двигателя будут полностью уравновешены динамически.При равенстве 01 " 62 - Оз и в любомпромежуточном положении щеки 22 междукрайними положениями подвижные звеньядвигателя остаются по йрежнему полностью динамически сбалансированными,Проекция центробежной силы Рцс на осьштока 8 будет равна по величине Рцсп 61,. .Рцс 31 Г 1 ф= - иГ Йкв З 1 Пр 1., ГдвЯРцсп - проекция силы Рцс на ось штока 3, р -угловое положение щеки 22 коленвала 17.Проекция центробежной силы Рцс на осьштанги 14 будет равна по величине: Рцсг =61-Рцс (ХВ у = - аг Вш сов р,гдеРцсг 9проекция силы Рцс на ось штанги 14. Инерционная сила поршневой группы равна по62 гвеличине; Рип = -- аг В,ш з 1 п р . АЯинерционная сила грузов с лыжами и пальцами, т.е. группы штанг,. равна по величинеРиг - йГ Йка созе, где Рг.-инерОз.,9ционная сила группы штангНот.к. 61=" 62 - 6 з, то по модулю Рцсл - Рип и РцсгРиг. А раз эти составляющие направлены вразные стороны, то суммарное значение ихравно нулю. Следовательно, подвижныезвенья двигателя полностью уравновешеныдинамически,Работает двигатель внутреннего сгорания следующим образом. При вращении коленвала 17 одновременно с ним в том женаправлении вращаются и дополнительныеколенвалы 18 и 19, Сухарь 10 на шейкахколенвалов, помещенных в подшипники 11,12 и 13, перемещается плоско-параллельнов картере 1. Два дополнительных коленвала18.и 19 полностью определяют кинематикуплоско-параллельного движения сухаря 10.При одном дополнительном коленаале присутствует полная неопределенность движения сухаря 10. Два дополнительныхколенвала 18 и 19 могут двигаться только заосновным коленвалом 17. Если допустить,что они движутся в разные стороны, тогда шейка коленаала 17 должна двигаться по лемнискате Бернулли, а она может двигаться только по окружности, Следовательно, возможно только одно движение шеек коленвалов 17, 18, 19 - по окружностям одинакового радиуса, т.к, Йкш у них у всех один и тот же. В результате плоско-параллельного движения сухаря 10 он действует на лыжи 9 штока 8, Сухарь 10 перемещается своими опорными плоскостями по опорным поверхностям лыж 9, между поверхностей лыж, Шток 8, установленный в подшипниках, образованных, например, в направляющих 16,15 может перемещаться только вдоль своей оси, что он и осуществляет при движении сухаря 10, т.к, лыжи 9 через пальцы 21 увлекают при своем движении шток 8. Т.о шток 8, и связанные с ним, поршни 6 и 720 перемещаются возвратно-поступательно в цилиндрах 2 и 3, изменяя обьем камеры сгорания, заключенной между днищем поршня 2 или 3, головкой цилиндра.4 и цилиндрами 2 или 3. Изменение этого объема может быть реализовано для организации рабочего процесса двигателя, В случае че. тырехтактного двигателя это будет; всасывание, сжатие; рабочий ход, выхлоп, В случае даухтактного двигателя; продувка иЗО сжатие; рабочий ход и выхлоп. Топливновоздушная смесь поджигается свечой 5. Вместе с тем не исключаются варианты двигателя форсуночного питания типа дизелей,а также форсуночного питания и зажигания от свечи 5. При плоско-параллельном движении сухаря 10 он своими направляющими перемещается и по штангам, т,е. грузам 14, вдоль оси штока 8. При этом сами грузы 14 перемещаются на своих лыжах 15 перпендикулярно оси штока 8, Перемещаются грузы 14 точно так же как и шток 8 с поршнями 2 и 3 возвратно-поступательно со сдвигом фазы на 90 О. При этом составляющие центробежной силы сухаря 10 и связанных с ними вращающихся. звеньев полностью уравновешиваются инерционными силами поршневой группы и группы штанг. Двигатель может быть выполнен.в одноцилиндровом варианте удалением цилиндра З.и поршня 7 с нижней частью штока 8, например, Кроме того, двигатель может быть выполнен и многоцилиндровым с рядным или оппозитным расположением цилиндров, А также возможна компоновка двигателя в Н 55 образном варианте с двумя или четырьмя цилидрами в одной плоскости, Грузы 14 могут быть выполнены и а виде, например,рамок, охватывающих сухари и перемещающихся по направляющим 16 в картере 1, Но рамки более сложные технологически и тре 1828505буют еще закрепления от смещения по сухарю вдоль осей коленвалов и закрепления от опрокидывания их.Как следует из конструкции двигателя и описания его работы, имеется возможность существенно расширить технические возможности бесшатунного двигателя внутреннего сгорания за счет увеличения количества возможных возможных компоновок двигателя при сохранении его полной динамической сбалансированности как по силам, так и по моментам. Это позволяет значительно расширить потребительские возможности двигателя, увеличйть рынки сбыта его, А также добиться полной согласованности двигателя с остальными агрегатами машин,В настоящее время разработаны эскизные проекты двигателя. Внедрение двигателя в промышленность в промышленность возможно после 1992 года ф о р мул а изобретения1, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, соосно расположенные цилиндры, установленные в них поршни, 5 жестко связанные между собой штоком, расположенные по обе стороны от оси цилиндров коленчатые валы, кривошипы которых шарнйрно связаны с траверсой, кинематически связанной со штоком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, двигатель снабжен противовесами, выполненными в виде штанг с ползунами на концах, оси которых параллельны оси цилиндров. траверса выполнена по 15 краям с направляющими, взаимодействующими со штангами, а ползуны контактируют с направляющими корпуса, расположенными перпендикулярно к оси цилиндров.2. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я-тем, что он снабжен дополнительным центральным коленчатым валом, ось которого пересекает ось цилиндров, а кривошип шарнирно связан с траверсой, 1828505.Ревская Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гага Заказ 2368 ВНИИПИ Госу ставитель А.Белобабахред ММоргентал Корре Тираж Подписноевенного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5