Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в двигателестроении, в качестве силовой установки, например, в самолетостроении. Сущность изобретения: блок цилиндров выполнен разомкнутым, валы выполнены с эксцентриками, вставлены друг в друга через подшипник и при помощи цилиндрических зубчатых передач связаны с биротативными элементами. 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к конструкциям двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие блок радиально расположенных цилиндров с поршнями, связанными с кривошипно-шатунными механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, и систему топливоподачи.

К недостаткам известного двигателя следует отнести повышенные весогабаритные характеристики, обусловленные радиальной компоновкой цилиндров, определяющей снижение удельной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является двигатель внутреннего сгорания, содержащий замкнутый блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, камеры сгорания, образованные сопряженными цилиндрами и двухходовыми поршнями, попарно жестко соединенными друг с другом и кинематически связанными с механизмами преобразования возвратно-поступательного движения поршней, каждый из которых выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, связанного через коническую зубчатую передачу и биротативный элемент с потребителем энергии.

К недостаткам описанной конструкции следует отнести наличие в парах поршень-цилиндр боковых сил, приводящих к потере мощности на трение и износу пары, что сокращает ресурс двигателя в целом.

Цель изобретения - устранение перечисленных недостатков и повышение удельной мощности при повышении ресурса двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, камеры сгорания, поршневые блоки, включающие палец и попарно жестко соединенные друг с другом поршни, кинематически связанные с кривошипно-шатунными механизмами, установленными с возможностью взаимодействия через зубчатые передачи посредством биротативных элементов с потребителем энергии, блок цилиндров выполнен разомкнутым, каждый из кривошипно-шатунных механизмов содержит по два разведенных шатуна, связанных с пальцем поршневого блока и установленных один в другом на подшипнике, а зубчатые передачи выполнены цилиндрическими, при этом биротативные элементы размещены с одной стороны двигателя.

Достижение поставленной цели действительно возможно, т. к. выполнение блока цилиндров разомкнутым и установка в каждом кривошипно-шатунном механизме двух разведенных шатунов, связанных с пальцем поршневого блока и размещенных один в другом в подшипнике, позволяют благодаря вращающимся в противоположных направлениях разведенным шатунам уравновесить боковые силы в паре поршень-цилиндр и уменьшить износ пары, что повышает ресурс двигателя.

Кроме того, размещение разведенных шатунов друг в друге на подшипнике позволяет использовать для привода биротативных элементов цилиндрические зубчатые передачи и расположить биротативные элементы с одной стороны двигателя, что позволяет использовать компоновочное решение со сниженными весогабаритными характеристиками, что повышает удельную мощность двигателя.

Отличительные признаки предложенного технического решения соответствуют критерию "существенные отличия", т. к. при анализе других технических решений не было обнаружено использования в них упомянутых в качестве отличительных признаков ни для получения идентичного технического эффекта, ни для достижения поставленной цели.

На фиг. 1 схематично представлен поперечный разрез предложенного двигателя; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит разомкнутый блок цилиндров 1 с продувочными и выхлопными окнами 2, камеры сгорания 3, образованные крышками цилиндров 1 и блоками поршней, включающими палец 4 и жестко соединенные друг с другом поршни 5. Пальцы 4 поршней 5 кинематически связаны кривошипно-шатунными механизмами 6, которые через цилиндрические зубчатые передачи 7 связаны с двумя биротативными элементами 8, выполненными в виде полых валов, к которым крепятся потребители энергии, например биротативные винты (на чертежах не показаны). Каждый кривошипно-шатунный механизм 6 содержит два разведенных шатуна 9 и 10, установленных один в другом на подшипнике 11. Во внутреннем биротативном элементе 8 размещен турбокомпрессор 12, приводимый во вращение энергией отходящих газов. Поршни 5 попарно жестко скреплены тягами 13.

Двигатель работает следующим образом.

При перемещении поршней 5 их возвратно-поступательное движение преобразуется кривошипно-шатунными механизмами 6 во вращение цилиндрических зубчатых передач 7, которые передают крутящий момент на вращающиеся в противоположных направлениях биротативные элементы 8, приводя во вращение потребители энергии. При этом разведенные шатуны 9 и 10 вращаются в противоположных направлениях, что обеспечивает съем крутящего момента биротативными элементами 8 без дополнительного преобразования, а возникающие на каждом отдельном шатуне боковые силы взаимно уравновешиваются.

По сравнению с прототипом в предложенной конструкции снижаются потери мощности на трение, уменьшается износ и снижается удельный расход топлива, благодаря чему повышается удельная мощность и увеличивается ресурс двигателя в целом.

Формула изобретения

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий блок цилиндров с продувочными и выхлопными окнами, камеры сгорания, поршни с шатунами, связанными с валами, причем последние через зубчатые передачи посредством биротативных элементов, размещенных с одной стороны двигателя, связаны с потребителем энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, блок цилиндров выполнен разомкнутым, поршни попарно жестко связаны друг с другом, валы выполнены с эксцентриками, сопряженными с шатунами, и установлены соосно, причем один вал выполнен с осевым отверстием, другой вал - с осевым выступом, установленным в отверстии первого вала на подшипнике, а зубчатые передачи выполнены цилиндрическими.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3