Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, гильзу и поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с криволинейным бесконечным пазом, выполненным на наружной поверхности поршня. На выходном валу установлена пружина, имеющая предварительное сжатие. Один конец пружины опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний торец юбки поршня. Технический результат заключается в уменьшении контактных напряжений в сопряжении тело вращения - криволинейный паз. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.

Известны конструкции бесшатунных и бескривошипных (роторных) двигателей внутреннего сгорания. Например, двигатель Баландина, двигатель Ванкеля.

Двигатель Баландина (Баландин С. С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1972) содержит цилиндр, поршень, шток, камеру сгорания, коленчатый вал. В двигателе Баландина преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное осуществляется при помощи коленчатого вала специальной конструкции.

Двигатель Ванкеля (Орлин А.С. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1990) содержит корпус, ротор, камеру сгорания, источники воспламенения, выходной вал. В этом двигателе усилие от действия газов передается непосредственно вращающемуся ротору, а от ротора - выходному валу.

Наиболее близким к предлагаемому двигателю является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (Патент РФ N 2099559, Бюл. N 35, 20. 12. 97 г.), который содержит цилиндр, поршень, выходной вал, камеру сгорания, форсунку, механизм газораспределения.

Такая конструкция позволяет упростить двигатель, повысить надежность работы при высоких динамических нагрузках и обеспечить возможность форсирования двигателя, а также уменьшения механических потерь в сопряжении "поршень-цилиндр" за счет придания поршню вращательного движения.

Недостатком данного двигателя являются высокие контактные напряжения в сопряжении "шар - канавка", возникающие при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) в процессе сгорания.

Изобретение решает задачу уменьшения контактных напряжений в сопряжении "шар - канавка".

Указанная задача решается тем, что в бескривошипном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, гильзу, поршень с криволинейным бесконечным пазом на его наружной поверхности, связанный с цилиндром при помощи тел вращения и взаимодействующий через поршневой палец и тела вращения с выходным валом, камеру сгорания, топливную систему, механизм газораспределения, согласно изобретению на выходном валу установлена пружина, имеющая предварительное сжатие, причем один конец пружины опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний торец юбки.

Наличие пружины с предварительным сжатием, установленной так, что один конец пружины опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний торец юбки, позволяет уменьшить контактные напряжения в сопряжении "шар - канавка". Усилие, создаваемое пружиной, противоположно по направлению силе, возникающей от давления газов на поршень в период сгорания. Причем это усилие приложено к нижнему торцу поршня. Благодаря этому обстоятельству канавка, выполненная на наружной поверхности поршня, разгружается от действия высоких контактных напряжений в период сгорания.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез двигателя.

Двигатель включает цилиндр 1 и гильзу 2 с выполненными в стенках отверстиями 3 и установленными в них шарами (телами вращения) 4, которые зафиксированы регулировочными винтами 5, поршень 6 с выполненным на части длины его наружной поверхности бесконечным криволинейным пазом 7, который входит в сочленение с соответствующими шарами (телами вращения), установленными в цилиндре с гильзой. В совокупности поршень, шары (тела вращения) и паз представляют передаточный механизм. Причем поршень связан с выходным валом 8 при помощи поршневого пальца 9 с установленными на нем цилиндрическими роликами 10. Выходной вал установлен в подшипниках 11 и 12, и на нем установлены маховик 13 и пружина 14, которая одним концом опирается на нижний торец юбки поршня, а другим - на буртик выходного вала. Поршень при положении в ВМТ в совокупности с цилиндром образуют камеру сгорания 15. В корпусе цилиндра установлена свеча зажигания 16, имеются продувочный 17 и выпускной 18 каналы.

Двигатель работает как двигатель с кривошипно-камерной схемой газообмена следующим образом.

В процессе сгорания и расширения газы принуждают поршень 6 к поступательному движению, которое воспринимается передаточным механизмом, включающим паз 7, выполненный на наружной поверхности поршня. Пазы, находясь в сочленении с шарами (телами вращения) 4, расположенными в выполненных стенках цилиндра 1 и гильзы 2 отверстиях 3 и зафиксированными регулировочными винтами 5, вынуждают поршень совершать одновременно возвратно-поступательное движение и вращение. Вращательное движение поршня передается на выходной вал 8 при помощи поршневого пальца 9 с цилиндрическими роликами 10. Данный выходной вал в продольном направлении остается неподвижным, а поршень имеет возможность движения вдоль этого вала. Причем пружина 14, опирающаяся одним концом на буртик выходного вала, а другим - на нижний торец юбки, вращается вместе с поршнем. Причем при движении поршня к нижней мертвой точке (НМТ) пружина подвергается сжатию и, воздействуя на нижний торец поршня, способствует частичной разгрузке стенок канавки от чрезмерных контактных напряжений в период сгорания. При движении поршня к ВМТ пружина воздействует на его нижний торец, способствует разгрузке стенок канавки от действия контактных напряжений, обусловленных действием сил инерции поршня, в период сжатия. Перемещение поршня от НМТ до ВМТ обеспечивается, таким образом, силами упругости пружины и установленным на выходном валу маховиком 13.

Предлагаемый двигатель может использоваться в личном, фермерском хозяйстве в качестве привода электрогенератора, насоса, лебедки и др.

Формула изобретения

Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, гильзу, поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с криволинейным бесконечным пазом, выполненным на наружной поверхности поршня, отличающийся тем, что на выходном валу установлена пружина, имеющая предварительное сжатие, причем один конец пружины опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний торец юбки поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1