Устройство для работы двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала

Изобретение относится к механизмам преобразования движения поршней двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Устройство включает прямолинейный вал, связанный с поршнем при помощи зубчатых реек и шестерен, свободно вращающихся на валу. Шестерни подключаются к валу поочередно с помощью фрикционного механизма, размещенного на силовом валу и связанного с валом посредством шлицевого соединения. Величина хода поршня определяется продолжительностью контакта шестерен с валом, что позволяет регулировать величину степени сжатия. При нейтральном положении фрикционного устройства, то есть когда обе шестерни свободно вращаются, цилиндр отключен от силового вала. 2 ил.

 

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам.

Известны устройства для работы двигателей внутреннего сгорания с коленчатым валом, обеспечивающие переменную степень сжатия воздуха или топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя (Л.Голованов, Французский вариант, газета "Авторевю", №2, 2005 г.).

Недостатком этого устройства является наличие коленчатого вала, создающего переменные нагрузки на элементы двигателя, вызывающие повышенную вибрацию двигателя. Дополнительное устройство для обеспечения переменной длины рабочего хода поршня включает достаточно сложный кулисный механизм с мощным гидроцилиндром, что, в конечном счете, значительно усложняет двигатель, увеличивает его массу и габариты.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, обеспечивающего возвратно-поступательные движения поршня в цилиндре двигателя без использования коленчатого вала, возможность изменения степени сжатия, возможность отключения цилиндра от силового вала.

Техническим результатом поставленной задачи является обеспечение силовой связи поршня с силовым валом во всех фазах рабочего цикла: передачи мощности от силового вала к поршню при тактах впуска, сжатий, выпуска от поршня к силовому валу во время такта расширения, обеспечение переменной по длительности силовой связи поршня и вала, обеспечение прерывания силовой связи между поршнем и силовым валом.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для работы двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала, включающем цилиндр, головку цилиндра, маховик, поршень, согласно изобретению, силовой вал выполнен прямолинейным со шлицами под каждым цилиндром, на валу под каждым цилиндром размещены две свободновращающиеся шестерни, снабженные опорно-упорными подшипниками, между шестернями на шлицах размещено устройство для фрикционного соединения шестерен с валом, это устройство как и шестерни снабжены фрикционными накладками, фрикционное устройство связано с агрегатом для управления действиями фрикционного устройства, на поршне закреплены две зубчатые рейки, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями на валу, направляющие упоры прижимают зубчатые рейки к шестерням, поршень снабжен осевой направляющей демпфированной опорой.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

на фиг.1 представлена схема двигателя внутреннего сгорания;

на фиг.2 показано описываемое устройство.

Технический результат осуществляется устройством, включающим цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания, головку 2 цилиндра, маховик 3, поршень 4 с осевой направляющей демпфированной опорой 12. Силовой вал 5выполнен прямолинейным со шлицами под каждым цилиндром 1. На валу 5 под каждым цилиндром 1 размещены две свободновращающиеся шестерни 6, снабженные опорно-упорными подшипниками 7. Между шестернями 6 на шлицах размещено устройство 8 для фрикционного соединения шестерен 6 с валом 5. Агрегат 9 управляет действиями фрикционного устройства 8. На поршне 4 закреплены две зубчатые рейки 10, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями 6 на валу 5. Направляющие упоры 11 прижимают зубчатые рейки 10 к шестерням 6, на которых со стороны фрикционного устройства 8 размещены фрикционные накладки 13 для повышения сцепления устройства и шестерен 6. На фрикционном устройстве 8 также размещены фрикционные накладки 13.

При движении поршня 4 вниз (к силовому валу 5) одна из шестерен 6, постоянно связанных с зубчатыми рейками 10, с помощью фрикционного устройства 8 соединяется с силовым валом 5, что обеспечивает тягу поршня при такте всасывания или передачу энергии силовому валу при такте расширения. При достижении поршнем крайнего положения фрикционное устройство 8 переключается, прекращая связь с работавшей шестерней 6 и подключая к силовому валу 5 другую шестерню 6. При неизменном направлении вращения силового вала 5 эта шестерня будет толкать рейку 10 и через нее поршень 4 вверх, т.е. от силового вала 5. При достижении верхнего крайнего положения поршня 4 происходит обратное переключение шестерен 6 и поршень 4 двигается "вниз".

Для изменения длины хода поршня 4, а следовательно, и степени сжатия в цилиндре 1 изменяется продолжительность подключения поршня 4 через рейку 10, шестерню 6 и фрикционное устройство 8 к силовому валу 5.

Для отключения цилиндра 1, выведения его из работы отдельно от других цилиндров двигателя фрикционное устройство 8 устанавливается в нейтральное положение, при котором обе шестерни 6 не связаны с силовым валом 5.

Во всех фазах работы двигателя направляющие упоры 11 прижимают зубчатые рейки 10 к шестерням 6.

Данная совокупность признаков является достаточной во всех случаях практической реализации устройства для достижения поставленных задач - работы двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала, с переменной степенью сжатия, с возможностью отключения от работы отдельных цилиндров.

Первичный технический результат при использовании изобретения заключается в снижении вибрации двигателя внутреннего сгорания, в снижении потерь на трение при переменных нагрузках на поршень, повышении эффективности работы двигателя на различных режимах, увеличении ресурса двигателя за счет рациональной организации рабочего процесса за счет переменной степени сжатия и возможности отключения от силового вала отдельных цилиндров. Этот технический результат проявляется при реализации всех указанных существенных признаков и, в конечном счете, сообщает объекту изобретения в целом полезные качества.

Устройство для работы двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала, включающего цилиндр, головку цилиндра, маховик, поршень, отличающееся тем, что силовой вал выполнен прямолинейным со шлицами под каждым цилиндром, на валу под каждым цилиндром размещены две свободновращающиеся шестерни, снабженные опорно-упорными подшипниками, между шестернями на шлицах размещено устройство для фрикционного соединения шестерен с валом, это устройство, как и шестерни, снабжено фрикционными накладками, фрикционное устройство связано с агрегатом для управления действиями фрикционного устройства, на поршне закреплены две зубчатые рейки, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями на валу, направляющие упоры прижимают зубчатые рейки к шестерням, поршень снабжен осевой направляющей демпфированной опорой.