Двигатель внутреннего сгорания

 

Двигатель используется для превращения выделенной тепловой энергии в механическую работу. Двигатель выполняют с двухрядным вертикальным расположением цилиндров, соединенных боковыми стенками. В боковых стенках закрепляются в подшипниках коренные шейки коленчатого вала, имеющего в средней части шатунную шейку, заключенную в подшипник. К боковым сторонам корпуса подшипника прикреплены гибкие тяги, идущие примерно горизонтально в противоположные стороны. Затем, пройдя через блоки, тяги идут вниз, где закрепляются каждая на своем конце двуплечего рычага, посаженного втулкой на ось. Ось закреплена концевыми частями в боковых стенках блока цилиндров. С боковых сторон к этому рычагу параллельно с помощью пластин прикрепляются двуплечие рычаги. Образуется коромысло с общей втулкой. Концы рычагов шарнирно соединены с нижними частями штоков поршней. Под действием рабочего хода шток поршня идет вниз и поворачивает плечо рычага, связанного со штоком шарнирно с помощью пальца. Другие рычаги коромысла, связанные с другими поршнями, будут совершать подготовительные такты. Конец центрального рычага коромысла будет также идти вниз с гибкой тягой, закрепленной на нем, которая после блока, имея примерно горизонтальное направление, потянет собой корпус шатунного подшипника, к которому она прикреплена. Корпус, поворачиваясь, через шатунную шейку повернет коленчатый вал. Дойдя до боковой мертвой точки, шатунная шейка коленчатого вала будет выводиться из нее с помощью маховика этого вала. Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания позволит увеличить свой КПД и одновременно добиться экономии горюче-смазочных материалов. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к двигателям, в которых в процессе сжигания топлива внутри цилиндра превращают выделенную тепловую энергию в механическую работу.

Наиболее близким к заявленному изобретению является двигатель внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров. Число цилиндров 4, порядок работы 1-2-4-3. Кривошипно-шатунный механизм двигателя преобразовывает поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, кроме того при помощи этого механизма осуществляются вспомогательные такты - впуск, выпуск и сжатие. На коленчатом валу двигателя создается крутящий момент, который через маховик и трансмиссию автомобиля передается на ведущие колеса (B. C. Калисский, А.И. Манзон, Г.И. Нагула. "Автомобиль", Москва, Издательство "Транспорт", 1979 г., стр. 13).

Недостатком данной конструкции является то, что коленчатый вал массивен, имея пять коренных и четыре шатунных шейки. Затрачивается энергия по преодолению сил трения при вращении коленчатого вала в этих шейках. Создаются значительные боковые колебания нижних частей шатунов и четырех шатунных шеек коленчатого вала, на что затрачивается немалая энергия. При нахождении поршней в н. м. т. шатуны и шатунные шейки коленчатого вала, связанные с этими поршнями, также находятся в крайнем нижнем положении, что неблагоприятно отражается на вращении коленчатого вала. При рабочем ходе поршней газы передают силу толчка через шатуны на шатунные подшипники, что отрицательно влияет на продолжительность работы антифрикционного слоя этих подшипников.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снижению энергетических затрат двигателя в системе кривошипно-шатунного механизма.

Для достижения этой цели двигатель внутреннего сгорания изготовляется с двухрядным вертикальным расположением цилиндров, связанных между собой боковыми стенками. Штоки поршней в нижней части соединены шарнирно с концами двуплечих рычагов, связанных между собой пластинами, образуя одно коромысло со втулкой в средней части, надетой на ось, закрепляемой в боковых стенках блока цилиндров. Коромысло включает в себя центральный двуплечий рычаг, на концах которого закреплены гибкие тяги, проходящие затем через блоки на соединение с корпусом шатунного подшипника коленчатого вала, где и закрепляются, образуя замкнутую цепь. Коренные подшипники коленчатого вала закрепляются с помощью крышек и болтов в гнездах подшипников, выполненных заодно в стенках блока цилиндров.

На фиг. 1 изображен двигатель внутреннего сгорания, вид А-А; на фиг. 2 -то же, вид В-В; на фиг. 3 - вид сверху без деталей газораспределительного механизма; на фиг. 4 изображен способ натяжения гибких тяг на концах рычагов.

Двигатель внутреннего сгорания включает блок цилиндров 1 с боковыми стенками 2, выполненными на них подушками коренных подшипников 3, отверстиями 4 и 5, бобышками 6, кронштейнами 7, фланцем 8, блок отливается из серого чугуна или алюминиевого сплава. Коленчатый вал 9 отливается из магниевого чугуна или отковывается из стали, закрепляется крышками 10 с помощью болтов в коренных подшипниках, которые могут быть подшипниками качения, в том числе и шатунный. Шатунный подшипник 11 изготовляется в виде стального цилиндра с внутренним антифрикционным покрытием и имеет на своей поверхности элементы крепления 12 гибкой тяги 13, изготовляемой из троса. Штоки 14 крепятся в бобышках поршней и в отверстиях 15 двуплечих рычагов 16 с помощью пальцев 17. Центральный двуплечий рычаг 18, связанный с рычагами 16 с помощью пластин 19, образует с ними одно коромысло, имеющее втулку 20, посаженную на ось 21, закрепляемую в отверстиях 4 блока цилиндров 1. Шестерни газораспределительного механизма 22 и 23 изготавливаются из стали и крепятся на валах 9 и 24. Маховик 25 изготавливается из чугуна. Втулка 26 изготавливается из стали и крепится к рычагу 16. Болт 27, гайка 28, поддон 29 изготавливаются из стали. Поддон 29 крепится фланцем к фланцу 8 болтами. Блоки 30 изготавливаются из алюминиевых сплавов и крепятся на осях 31, изготавливаемых из стали, в бобышках 6 блока цилиндров 1.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При рабочем ходе одного из поршней шток 14 через палец 17 будет, действуя в направлении вниз, с помощью рычага 16 поворачивать коромысло со втулкой 20 на оси 21, другие поршни будут совершать подготовительные такты, так как их штоки связаны шарнирно с другими рычагами 16 коромысла, центральный двуплечий рычаг 18 коромысла с закрепленными на его концах гибкими тягами 13 будет тянуть при этом одну тягу вниз, вторая тяга на другом конце рычага 18 потянется вверх, так как они составляют одну замкнутую цепь. Между блоками 30 тяга 13, перейдя в горизонтальное положение, будет уходить влево или вправо, увлекая при этом за собой через шатунный подшипник 11 шатунную шейку коленчатого вала, поворачивая его. Из мертвых боковых точек шатунная шейка вала 9 будет выводиться с помощью маховика 25.

Использование изобретения позволит повысить механический КПД двигателя внутреннего сгорания за счет того, что штоко-поршневая группа не задействована на шатунные шейки коленчатого вала и свое движение штоков передает на качание коромысла с рычагами, посаженного втулкой на ось с малым углом поворота в шарнирных соединениях, снижая силу трения при этом. За счет небольшого бокового отклонения нижних частей штоков и улучшения за счет этого условий компрессии в цилиндрах. За счет того, что шатунная шейка коленчатого вала находится в среднем положении при нахождении штоков в н.м.т., облегчается вращение коленчатого вала и улучшается его балансировка. За счет того, что коленчатый вал имеет 2 коренных и одну шатунную шейки, снижаются силы трения в этих частях. Короткий, легкий коленчатый вал с небольшим маховиком будет повышать КПД двигателя. Снижается стоимость двигателя за счет простоты изготовления деталей штоко-кривошипного механизма. Увеличивается срок его эксплуатации за счет того, что толчки штоков поршней не действуют на шатунную шейку коленчатого вала напрямую. Экономятся горюче-смазочные материалы при его эксплуатации за счет упрощения во взаимодействиях штоко-кривошипного механизма.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, поддон, коленчатый вал с шатунным и коренными подшипниками, размещенные в цилиндрах поршни со штоками, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания изготовляется с двухрядным вертикальным расположением цилиндров, связанных между собой боковыми стенками, штоки поршней в нижней части соединены шарнирно с концами двуплечих рычагов, жестко связанных между собой пластинами, образуя одно коромысло, имеющее в средней части втулку, надетую на ось, закрепленную в боковых стенках блока цилиндров, при этом коромысло включает в себя центральный двуплечий рычаг, на концах которого закреплены гибкие тяги, проходящие затем через блоки на соединение с корпусом шатунного подшипника коленчатого вала, где закреплены, а коренные подшипники коленчатого вала закреплены с помощью крышек и болтов в гнездах подшипников, выполненных заодно в стенках блока цилиндров.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что коренные и шатунный подшипники могут быть подшипниками качения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4