Поршневой двигатель

 

Использование: двигателестроение Сущность изобретенияпоршневой двигатель содержит корпус с двумя параллельными стенками 1 и двумя крышками 30 расположенными между параллельными стенками, поршень, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника 19, одна вершина которого шарнирно соединена с поворотным эксцентриком 9, а противоположная вершина - с коленчатым валом 2 через шатун 3 Первая рабочая камера 33 переменного объема образована параллельными стенками 1 и внутренними поверхностями четырехзвенника 19. Вторая камера 34 переменного объема образована параллельными стенками 1, наружными поверхностями ч етырехзвенника 19 и крышками 30 Поворотный эксцентрик 9 позволяет регулировать объем рабочей камеры 33 переменного объема. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 В 75/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (л) (л)

Ql

0 (21) 4841315/06 (22) 14.05.90 (46) 15.05.92, Бюл, ¹ 18 (75) Е,А.Дегтярев (53) 621.437(088,8) (56) Заявка Франции N 2483518, кл. F 02 В 75/36, опублик. 1986. (54) ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: двигателестроение, Сущность изобретения; поршневой двигатель содержит корпус с двумя параллельными стенками 1 и двумя крышками 30, расположенными между параллельными

4а

Я2 1733656 А1 стенками, поршень, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника 19, одна вершина которого шарнирно соединена с поворотным эксцентриком 9, а противоположная вершина — с коленчатым валом 2 через шатун 3. Первая рабочая камера 33 переменного объема образована параллельными стенками 1 и внутренними поверхностями четырехзвенника 19, Вторая камера 34 переменного объема образована параллельными стенками 1, наружными поверхностями четырехзвенника 19 и крышками 30. Поворотный эксцентрик 9 позволяет регулировать объем рабочей камеры 33 переменного объема, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1733656

35

Изобретение относится к поршневым двигателям (машинам) и может быть использовано во всех областях народного хозяйства.

Известны поршневые двигатели (машины), в которых основные функции по преобразованию энергии рабочего тела выполняет поршень. При его движении вместе с изменением объема, который он образует с цилиндром, изменяются параметры (давление, температура и др.) рабочего тела.

Впуск и выпуск рабочего тела в цилиндры поршневого двигателя регулируются распределительным устройством с помощью клапанов., золотников или самого поршня. В большинстве случаев поршень связан с коленчатым валом кривошип ным механизмом, с помощью которого возвратно: поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала.

Существенным недостатком поршневых двигателей является то, что в процессе преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное возникает составляющая сила, действующая через поршень перпендикулярно боковой поверхности цилиндра и вызывающая износ цилиндра и поршня, Несбалансированость массы поршня и части шатуна приводит к возникновению инерционных сил, действующих на двигатель, и требует специальных устройств для его уравновешивания. Изготовление и ремонт поршневых двигателей связано с применением литья и сложной технологической оснастки.

Известен поршневой двигатель с изменяющимся четырехзвенником, который состоит из корпуса, образованного щеками, кривошипа, вала, подшипников, маховика, оси кривошипа, цапфы шатуна, впускного и выпускного отверстий в щеках, свечи, пластин поршня, осей пластин, рычагов и кулисы. Изменение рабочих процессов происходит путем изменения внутреннего объема четырехзвенника, заключенного между щек. Одна из вершин четырехзвенника закреплена на оси, перпендикулярной щекам. Противоположная вершина четырехзвенника закреплена нэ оси шатуна, соединенного с кривошипом вала, при вращении которого происходит изменение форм четырехзвенника. Двигатель работает по 2- тактному циклу, т.е, за один оборот вала происходит всасывание, сжатие, рабочий ход, выхлоп.

Недостатками двигателя являются наличие подвижной кулисы, движущейся по шатуну, и дополнительных рычагов, удерживающих четырехзвенник при такте сжатия и рабочего хода от возможного разворота, так как это ведет к возникновению дополнительных изгибающих моментов, к усложнению конструкции и увеличению массы подвижных частей. Кроме того, отсутствует герметизация между боковой поверхностью четырехгранника и щек, герметизация шарниров. Недостатком двигателя является также несовершенство системы газораспределителя. При такте всасывания рабочая смесь проходит через входное отверстие в полость, образованную четырехзвенником при его расширении. Однако наличие остаточных газов, давление которых не ниже атмосферного, препятствует рабочей смеси заполнить весь внутренний объем четырехзвенника при его расширении без предварительного поджатия, что достигается наличием дополнительных каналов и герметизэцией картера, а также наличием заслонок., перекрывающих впускное и выпускное отверстия при такте всасывания, Наличие не перекрываемых отверстий ведет к выбрасыванию части рабочей смеси в выхлопное отверстие иэ-за инерционности потока.

Цель изобретения — регулирование рабочей камеры.

Поршневой двигатель содержит корпус с двумя или несколькими параллельными стенками, между которыми располагается один или несколько шарнирно сочлененных четырехзвенных поршней, вершины которых закрепляются на осях, выполненных в виде поворотных эксцентриков, перпендикулярных параллельным стенкам. Противоположные концы вершин закрепляются на одном или нескольких шатунах. связанных с коленчатым валом, при вращении которого четырехэвенные поршни способны изменять свой объем и фазы газораспределения в соответствии с тактами работы двигателя, Поворотные эксцентрики позволяют регулировать объем. Такая схема конструкции исключает также действие боковых сил, действующих на поршень, улучшаетуравновешенность двигателя, позволяет использовать давление газов на всей внутренней поверхности четырехзвенного поршня, увеличивает долговечность двигателя, улучшает технологичность его конструкции и ремонтопригодность.

Кроме того, в отличие от известного предлагаемый двигатель имеет герметичный картер, образованный наружными поверхностями четырехзвен ника, параллельными стенками и крышками корпуса и снабженный перепускными каналами, которые сообщают обе камеры переменного объема и перекрываются четырехэвенником при работе в. соответствии с тактами

1733656 работы двигателя, обеспечивая при этом такт всасывэния рабочей смеси в картер и предварительное поджатие ее. Для герметизации боковой поверхности четырехзвенника и стенок, а также герметизации шарниров на четырехзвеннике выполнены канавки для размещения в них уплотнительных элементов. Наличие поворотного эксцентрика позволяет регулировать внутренний объем четырехзвенника, т,е. изменять степень сжатия, Воспламенение рабочей смеси и начало рабочего хода в предлагаемом двигателе начинается с нижней мертвОй точки, что является отличительной чертой от всех поршневых двигателей внутреннего сгорания. Такая схема работы разгружает коренные подшипники коленчатого вала, повышает эффективность системы смазки. Это позволяет отказаться от дополнительных рычагов и кулис, движущихся по шатуну, что упрощает конструкцию и уменьшает действие инерционных сил, Кроме того. в предлагаемом двигателе предусмотрена возможность регулирования зазоров между боковыми сторонами четырехзвенника и параллельными стенками по мере износа двигателя, Это делает его технологичным при изготовлении и ремонте и значительно увеличивает его долговечность.

На фиг,1 изображен предлагаемый поршневой двигатель. поперечный разрез; на фиг,2 — сечение А — А на фиг.1.

Поршневой двигатель состоит из корпу„са, образованного двумя параллельными стенками 1 с ребрами для отвода тепла, которые соединены между собой шпилька- ми 7, коленчатого вала 2, шатуна 3, пальца

4, соединяющего четырехэвенник 19 с шарниром шатуна 3, элементов 5 герметизации шарниров, пружин 6, перепускного канала

8, поворотного эксцентрика 9, пластины 10 герметизации шарнира, пружин 11, выпускного канала 12, свечи 13, маховика 14, сальника 15, подшипника 16, генератора 17 с прерывателем, лючка 18, поршня, выполненного в виде шарнирного четырехзвенника 19. уплотнительного элемента 20, окна 21 выпуска (отвода) рабочей среды, окна 22 впуска рабочей среды, окна 23 впуска (подвода) поджатой рабочей среды, перепускного окна 24, заслонок 25, пружин элементов уплотнения 26, элементов 27 уплотнения шарниров, пружины 28, крышки 29 шатуна, крышки 30, распорных втулок 31, набора регулировочных шайб 32. Первая рабочая камера 33 переменного объема образована внутренними поверхностями четырехзвенника 19 и параллельными стенками 1. Вто35 через окно 22 во вторую рабочую камеру 34

40 от карбюратора поступает рабочая смесь и

45 положная вершина четырехзвенника закреплена на поворотном эксцентрике 9; При

50 увеличении объема четырехзвенника 19 зо5

30 рая рабочая камера 34 переменного обьема образована наружными поверхностями четырехзвенника 19, параллельными стенками 1 и крышками 30.

Поршневой двигатель содержит две параллельные стенки 1, соединенные между собой шпильками 7 через распорные втулки

31 и регулировочные шайбы 32. Между параллельными стенками на подшипниках 16 устанавливается коленчатый вал 2 и четырехзвенник 19, одна из вершин которого закрепляется на поворотном эксцентрике, расположенном перпендикулярно стенкам.

Противоположная вершина четырехзвенника соединена с помощью пальца 4 с шатуном 3, который закрепляется на коленчатом валу крышкой 29. На коленчатом валу закрепляют маховик 14 и ротор генератора 17.

На параллельных стенках выполнены окна

21 — 24 и перепускной канал 8, посредством которых осуществляются фазы газораспределения при движении четырехзвенного поршня. На параллельной стенке предусмотрено также резьбовое отверстие для установки свечи 13 зажигания. Герметизация между четырехзвенным поршнем и стенками осуществляется уплотнительными элементами 20. Герметизация шарниров выполняется с помощью герметизирующих пластин 5,10 и 27, прижимаемых пружинами 6,11 и 28. Внутреннее пространство между стенками герметизируется кожухом картера 30.

Поршневой двигатель, например в качестве двигателя внутреннего сгорания, может работать по двухта ктному циклу. При такте всасывания (четырехзвенник 19 сжат) заполняет объем, заключенный между стенками 1, наружными поверхностями четырехзвенника 19 и кожухом картера 30. При вращении коленчатого вала из нижней мертвой точки (рабочий ход) соединенный с ним посредством шатуна 3 четырехзвенник 19 увеличивается в объеме; поскольку противолотник 25, являющийся частью четырехзвенного поршня 19, перекрывает окно 22 впуска. Начинается предварительное поджатие рабочей смеси, При прохождении верхней мертвой точки открывается окно 23 впуска в первую рабочую камеру 33 поджатой рабочей смеси, которая через окно 24 и перепускной канал 8 из второй рабочей камеры 34 попадает в первую рабочую камеру 33 (объем обозначен на

1733656

40 фиг.2 пунктиром). При дальнейшем вращении коленчатого вала четырехэвенник 19 начинает уменьшаться в обьеме и сжимает рабочую смесь, находящуюся в первой рабочей камере 33. При достижении нижней мертвой точки в конце такта сжатия происходит воспламенение рабочей смеси от свечи 13. Газы, расширяясь, давят на всю внутреннюю поверхность четырехзвенника

19. Расширяясь, четырехзвенник 19, одна вершина которого закреплена на поворотном эксцентрике 9, а другая — на шатуне 3, приводит в движение коленчатый вал 2 и маховик 14. При дальнейшем движении flopшень с золотником 25 перекрывает окно 22 впуска и открывает окно 21 выпуска, а затем окно 23 впуска поджатой рабочей среды, через которое поступает поджатая рабочая . смесь, вытесняя оставшиеся продукты сгорания. При дальнейшем вращении коленчатого вала окна 21 и 23 перекрываются золотниками, и открывается окно 22 впуска рабочей смеси во вторую рабочую камеру

34. Находящаяся во внутреннем объеме четырехзвенного поршня рабочая смесь начинает сжиматься под действием кинетической энергии маховика.

Регулировка степени сжатия вращением поворотного эксцентрика 9 позволяет работать двигателю на бензине с разным октановым числом.

Ремонт и изготовление разъемных стенок возможен на плоскошлифовальном станке. Компенсация износа четырехзвенного поршня достигается подбором регулировочных шайб.

Формула изобретения

1. Поршневой двигатель, содержащий корпус с двумя параллельными стенками, каналами подвода и отвода рабочей среды, 5 расположенными в стенках, ось, установленную перпендикулярно параллельным стенкам, поршень, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника с уплотнительными элементами, установленного

10 между параллельными стенками, коленча - тый вал, шатун, соединяющий коленчатый вал с одной из вершин четырехзвенника, причем вершина четрырехзвенника, противоположная вершине, соединенной с шату15 ном, установлена на оси, рабочая камера переменного объема образована параллельными стенками и внутренними поверхностями четырехзвенника, размещенного с возможностью перемещения звеньев отно20 сительно параллельных стенок, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью регулировки объема рабочей камеры, ось выполнена в виде поворотного эксцентрика.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что он снабжен крышками, размещенными между параллельными стенками и второй камерой переменного объема, образованной наружными поверхностями четырехзвенника, параллельными стенками и.

30 крышками корпуса, 3. Двигатель по п.2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен перепускными каналами, сообщающими камеры переменного объема, 35 4, Двигатель по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на четырехзвеннике выполнены канавки для размещения в них уплотнительных элементов.

1733656

Составитель Е.Дегтярев

Редактор M.Ïåòðîâà Техред М.Морген ran Корректор М.Кучерявая

Заказ 1649 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101