Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может использоваться на транспортных средствах и в энергоустановках. Задачей изобретения является повышение диапазона моментов и скоростей на первичном валу отбора мощности. Двигатель содержит два оппозитно расположенных цилиндра (1) с поршнями (2), установленными на штоке (5), первичный вал (26) отбора мощности с шестерней и две обгонные муфты (21) и (22). Коромысло (8) с ползуном (10) закреплено с возможностью качания на подвижной опоре механизма пневматического сцепления, который в свою очередь установлен на подвижной каретке (29). Один конец коромысла закреплен с возможность вращательного движения на штоке, а второй связан механизмом преобразования движения с двумя обгонными муфтами, вторичные валы которых связаны шестеренчатой передачей. При этом механизм пневматического сцепления содержит пневматический цилиндр с поршнем, который жестко соединен с подвижной опорой, пневматический цилиндр закреплен на каретке, установленной на направляющих с возможностью линейного перемещения вдоль коромысла, и подключен к источнику сжатого воздуха. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах и в энергоустановках.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий два оппозитно расположенных цилиндра с поршнями, установленными на штоке и первичный вал отбора мощности с шестерней [1] Недостатком данного устройства является узкий диапазон моментов и скоростей на первичном валу, а также необходимость дополнительного использования сцепления и коробки передач в транспортных средствах и энергоустановках.

Наиболее близким техническим решением является двигатель внутреннего сгорания, содержащий два оппозитно расположенных цилиндра с поршнями, установленными на штоке, первичный вал отбора мощности с шестерней и две обгонные муфты [2] Его недостатком также является узкий диапазон моментов и скоростей на первичном валу, а также необходимость дополнительного использования сцепления и коробки передач в транспортных средствах и энергоустановках.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения - повышение диапазона моментов и скоростей на первичном вале отбора мощности.

Для решения этой задачи в двигатель внутреннего сгорания, содержащий два оппозитно расположенных цилиндра с поршнями, установленными на штоке, первичный вал отбора мощности с шестерней и две обгонные муфты, в соответствии с изобретением, введены коромысло с ползуном, механизм пневматического сцепления и механизм парообразования движения, установленный между коромыслом и первичными валами обгонных муфт, вторичный вал первой обгонной муфты через шестерни связан с шестерней первичного вала отбора мощности, который является вторичным валом второй обгонной муфты, при этом ползун закреплен с возможностью качания на подвижной опоре механизма пневматического сцепления, второй конец коромысла сочленен со штоком, а механизм пневматического сцепления установлен с возможностью перемещения вдоль коромысла.

При этом механизм пневматического сцепления содержит пневматический цилиндр с поршнем, который жестко соединен с подвижной опорой, пневматический цилиндр закреплен на каретке, установленной на направляющих с возможностью линейного перемещения вдоль коромысла, и подключен к источнику сжатого воздуха.

Механизм преобразования движения содержит бесконечную цепь, охватывающую две звездочки, установленные на первичных валах соответствующих обгонных муфт, причем бесконечная цепь снабжена штифтом, входящим в прорезь коромысла.

Кроме того, могут быть введены два дополнительных оппозитно расположенных цилиндра с поршнями, установленными на дополнительном штоке, причем шток и дополнительный шток снабжены зубчатыми рейками и между ними установлена паразитная шестерня, введено дополнительное коромысло с ползуном, при этом дополнительный ползун закреплен с возможностью качания на дополнительной опоре механизма пневматического сцепления, один конец дополнительного коромысла сочленен со штоком дополнительных поршней, а второй с механизмом преобразования движения.

Причем механизм преобразования движения содержит дополнительный штифт на бесконечной цепи, входящий в прорезь дополнительного коромысла.

На чертеже приведена принципиальная кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания содержит два оппозитно расположенных цилиндра 1 с поршнями 2 и два дополнительных цилиндра 3 с поршнями 4, поршни 2 соединены штоком 5, а поршни 4 штоком 6. Между штоками 5 и 6, внутренняя поверхность которых выполнена в виде зубчатых реек, установлена паразитная шестерня 7. Коромысло 8 и дополнительное коромысло 9 установлены соответственно в ползунах 10 и 11. Механизм пневматического сцепления состоит из оппозитно расположенных пневматических цилиндров 12, 13 и 14, 15, в которых на подвижных опорах 16 расположены поршни 17. Механизм преобразования движения содержит звездочки 18 и 19, охваченные бесконечной цепью 20, звездочки 18 и 19 установлены на первичных валах соответствующих обгонных муфт 21 и 22, на вторичных валах которых находятся соответственно шестерня 23 на валу 24 и шестерня 25, установленная на первичном валу 26 отбора мощности. В коромыслах 8 и 9 выполнены прорези 27, в которые входят штифты 28, закрепленные на бесконечной цепи 20. Пневматические цилиндры 12, 13, 14 и 15 закреплены на подвижной каретке 29, которая может перемещаться по направляющим 30, закрепленным на станине 31. Регулятор 32 давления соединен с пневматическими цилиндрами 12, 13, 14 и 16 пневмоприводами 33, обеспечивающими регулировку давления в пневматических цилиндрах 12, 13, 14 и 15.

Двигатель работает следующим образом.

Цилиндры 1, 3 и поршни 2, 4 выполняют те же функции, что и в любом двигателе внутреннего сгорания. Поршни 2 соединены штоком 5, а поршни 4 и штоком 6, внутренние поверхности которых выполнены в виде зубчатых реек, которые входят в зацепление с паразитной шестерней 7. Такая конструкция позволяет обеспечить встречное возвратно-поступательное движение поршней 2 и 4. В свою очередь со штоками 5 и 6 связаны соответствующие коромысла 8 и 9, установленные в ползунах 10 и 11. Если в пневматических цилиндрах 12, 13, 14 и 15 поддерживается высокое давление, то коромысла 8, 9 с ползунами 10, 11 качаются на подвижных опорах 16, соединяющих поршни 17, под действием возвратно-поступательного движения штоков 5 и 6. Поскольку в прорези 27 входят в зацепление штифты 28, закрепленные на бесконечной цепи 20, то звездочки 18 и 19, а вместе с ними и первичные валы обгонных муфт 21 и 22 будут совершать вращательное движение, периодически меняющееся по скорости и направлению. При вращении вправо, обгонная муфта 21 передает вращение на свой вторичный вал 24, на котором закреплена шестерня 23. Шестерня 25, закрепленная на первичном валу 26 отбора мощности, входит в зацепление с шестерней 23 и вращает влево, а обгонная муфта 22 в данной фазе не передает вращение между своими валами. При вращении влево, обгонная муфта 22 передает вращение на свой вторичный вал, являющийся первичным валом 28 отбора мощности, на котором закреплена шестерня 23. Шестерня 25, закрепленная на первичном валу 26 отбора мощности, входит в зацепление с шестерней 23 и вращается влево.

Каретка 29 с закрепленными на ней пневматическими цилиндрами 12, 13, 14 и 15 может перемещаться по направляющим 30, закрепленным на станине 31. Перемещение каретки 29 влечет за собой перемещение ползунов 10 и 11 по коромыслам 8 и 9, что в свою очередь изменяет отношение плеч каждого коромысла 8 и 9, качающегося относительно соответствующей подвижной опоры 16. Одно плечо, например, коромысла 8 определяется расстоянием между осью на подвижной опоре 16 и осью на штоке 5. Второе плечо этого же коромысла 8 определяется расстоянием между осью на подвижной опоре 16 и осью штифта 28, закрепленного на бесконечной цепи 20 и входящего в прорезь 27. Отношение плеч изменяется при передвижении каретки 29 и меняет тем самым скорость вращения первичного вала 26 отбора мощности и момент на нем. Причем данное изменение происходит плавно, а не скачкообразно, как в обычной коробке передач.

Приведенное выше описание работы двигателя соответствует наличию высокого давления в пневматических цилиндрах 12, 13, 14 и 15. Воздух в них подается по пневмопроводам 33, а давление регулируется регулятором 32, подключенным к пневмосистеме высокого давления. Если регулятором 32 понизить давление в пневматических цилиндрах 12, 13, 14 и 15, то коромысла 8 и 9 не будут воздействовать на бесконечную цепь 20, а будут вместе с подвижными опорами 16 и ползунами 10 и 11 качаться относительно неподвижных штифтов 28. Первичный вал 26 отбора мощности при этом вращаться не будет. Переход от состояния полной передачи мощности от поршней на первичный вал до состояния полной изоляции и обратно также происходит плавно путем постепенного изменения давления в пневмоцилиндрах.

Новая конструкция двигателя внутреннего сгорания позволяет ему выполнять функции сцепления и коробки передач, которыми обычно дополняют подобные двигатели при их использовании в системе двигатель движитель автомобиля или другого транспортного средства и позволяет обеспечить: отбор оптимального крутящего момента; возможность управления степенью сжатия; максимально смягчить процесс сцепления.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий два оппозитно расположенные цилиндра с поршнями, установленные на штоке, первичный вал отбора мощности с шестерней и две обгонные муфты, отличающийся тем, что введены коромысло с ползуном, механизм пневматического сцепления и механизм преобразования движения, установленный между коромыслом и первичными валами обгонных муфт, вторичный вал первой обгонной муфты через шестерни связан с шестерней первичного вала отбора мощности, который является вторичным валом второй обгонной муфты, при этом ползун закреплен с возможностью качания на подвижной опоре механизма пневматического сцепления, второй конец коромысла сочленен со штоком, а механизм пневматического сцепления установлен с возможностью перемещения вдоль коромысла.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм пневматического сцепления содержит пневматический цилиндр с поршнем, который жестко соединен с подвижной опорой, пневматический цилиндр закреплен на каретке, установленной на направляющих с возможностью линейного перемещения вдоль коромысла, и подключен к источнику сжатого воздуха.

3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что механизм преобразования движения содержит бесконечную цепь, охватывающую две звездочки, установленные на первичных валах соответствующих обгонных муфт, причем бесконечная цепь снабжена штифтом, входящим в прорезь коромысла.

4. Двигатель по пп.1 3, отличающийся тем, что введены два дополнительные оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, установленные на дополнительном штоке, причем шток и дополнительный шток снабжены зубчатыми рейками и между ними установлена паразитная шестерня, введено дополнительное коромысло с ползуном, при этом дополнительный ползун закреплен с возможностью качания на дополнительной опоре механизма пневматического сцепления, один конец дополнительного коромысла сочленен со штоком дополнительных поршней, а второй с механизмом преобразования движения.

5. Двигатель по пп.1 и 4 отличающийся тем, что механизм преобразования движения содержит дополнительный штифт на бесконечной цепи, входящий с прорезь дополнительного коромысла.

РИСУНКИ

Рисунок 1