Двигатель внутреннего сгорания



Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2436973:

Иванов Александр Васильевич (RU)

Изобретение относится к механике и может быть использовано в конструкциях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). ДВС содержит корпус (1), цилиндры (2), коромысла (6), камеры сжатия (10), поршни (3) и коленчатый вал (8). Цилиндры равномерно расположены по касательным к вписанным в многогранник окружностям, в параллельных рядах. Число рядов цилиндров кратно двум. Поршни (3) в цилиндрах соединены штоками (4), имеющими пазы, в которые шарнирно установлены тяги (5). Тяги (5) соединены с коромыслами (6). Коромысла (6) через дополнительные плечи соединены шатунами (7) с противоположно расположенными кривошипами коленчатого вала (8). Штоки (4) взаимодействуют с направляющими (17). Оси качания коромысел (6) равноудалены от осей цилиндров (2) и шарнирно присоединены к корпусу (1). Технический результат заключается в уменьшении объема, занимаемого ДВС. 10 з.п. ф-лы, 23 ил.

 

Изобретение относится к механике и может быть использовано в конструкциях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны двигатели с расположением цилиндров по сторонам многоугольника, в углах которого расположены кривошипные валы: патент СССР №5580, кл. 46a4, 602, опубликован 30.06.1928; авторское свидетельство СССР №28081, кл. 46а, 6, опубликовано 31.10.1932.

Недостатки известных двигателей заключаются в наличии большого количества зубчатых колес и шестерен. В двигателях также не решен вопрос устранения боковых сил, действующих на поршни.

Известна "Поршневая машина (ее варианты)", описание изобретения к патенту, республика Беларусь, BY2898, МКР: F02B 75/32, F02B 75/22, F01B 9/02, F16F 15/24, 1999.06.30, содержащая горизонтальные цилиндры, поршни которых через пары шатунов соединены с двумя коленчатыми валами, зубчатые колеса которых находятся в зацеплении, причем поршни снабжены штоками, с которыми соединены шатуны, выполненная с возможностью организации двустороннего рабочего процесса, а механизм машины, включающий поршни, шатуны и коленчатые валы в пределах шатунных шеек выполнен симметричным относительно центра, размещенного на линии пересечения первой и второй плоскости посередине между осями цилиндров.

Недостаток известного решения - наличие двух и более коленчатых валов, связанных зубчатыми колесами, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты ДВС.

Известна "Поршневая машина", описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2100632 С1, МКР: F02B 75/32; F01B 5/00, 27.12.1997, содержащая корпус, по крайней мере одну оппозитную пару цилиндров и поршни, установленные в цилиндрах и жестко связанные между собой штоками, ось с коромыслом и рычагом, установленную в корпусе с возможностью поворота, шатуны, связанные со штоками поршней и коромыслом, коленчатый вал, установленный в корпусе, второй шатун, шарнирно связанный с коленчатым валом и рычагом, причем ось коромысла расположена на перпендикуляре к оси цилиндров, в которой в средней части поршневого штока установлены поперечные и продольные пластины и ползуны, жестко связанные с продольными пластинами, в корпусе выполнены направляющие с возможностью взаимодействия с ползуном, а первая головка первого шатуна шарнирно связана с продольными пластинами. В этой машине повышена долговечность работы за счет переноса точки приложения нормальной силы с поршней на ползуны, повышена удельная мощность за счет увеличения в два раза количества рабочих полостей во внутренних частях цилиндров.

Недостаток известного решения - большие размеры в направлении осей цилиндров из-за расположения механизма преобразования движения между цилиндрами и дополнительных рабочих полостей во внутренних частях цилиндров.

Известен патент США, US 2009/0120404 А1, May 14, 2009, "Двигатель внутреннего сгорания" (прототип), имеющий одну или более пар поршней, движущихся возвратно-поступательно, соединенных с силовым механизмом и движущихся по выверенно параллельным траекториям, причем силовой механизм двигает единственный шатун по траектории, строго перпендикулярной тем строго параллельным траекториям возвратно-поступательного движения поршней. В прототипе решен вопрос устранения боковых нагрузок на поршни, что уменьшает силы трения поршней о стенки цилиндров.

Недостатки прототипа - сложность конструкции из-за большого количества шарниров для рычагов и коромысел, применяемых для преобразования движения, а также большие размеры из-за расположения соседних коромысел, участвующих в преобразовании движения рядом в одной плоскости.

Цель изобретения состоит в упрощении конструкции ДВС, в повышении надежности и в уменьшении объема, занимаемого эквивалентной прототипу группой цилиндров.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе, содержащем корпус, в котором сдвоенные, в одной оси установленные цилиндры в параллельных рядах, кратных двум, равномерно расположены по сторонам многогранника по касательным к вписанным в него окружностям. Поршни в смежных цилиндрах соединены штоками, а штоки при движении своими боковыми поверхностями взаимодействуют с установленными в цилиндры направляющими прямолинейного движения, причем штоки имеют пазы, в которые шарнирно установлены тяги, соединенные с равноплечими коромыслами, которые в оси качания равноудалены от осей цилиндров и шарнирно связаны с корпусом. Коромысла через дополнительные плечи шарнирно соединены с шатунами, имеющими другими концами шарнирную связь с противоположно расположенными кривошипами коленчатого вала.

На фиг.1 изображен упрощенный чертеж ДВС, вид спереди; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2.

На фиг.5 и фиг.6 изображены схемы расположения поршней в цилиндрах соседних рядов.

На фиг.7 изображен общий вид для варианта расположения цилиндров в ДВС по сторонам четырехгранника, в котором коленчатый вал помещен в разрыв цилиндров; на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.9 - разрез Д-Д на фиг.7.

На фиг.10 изображен общий вид для варианта расположения цилиндров в ДВС по сторонам четырехгранника, в котором коленчатый вал вынесен за пределы цилиндров; на фиг.11 - разрез Е-Е на фиг.10; на фиг.12 - разрез Ж-Ж на фиг.10.

На фиг.13 изображен общий для варианта расположения цилиндров в ДВС по сторонам трехгранника, в котором коленчатый вал вынесен за пределы цилиндров; на фиг.14 - разрез З-З на фиг.13; на фиг.15 - разрез И-И на фиг.13.

На фиг.16 изображен общий вид для варианта расположения цилиндров в ДВС по сторонам пятигранника, в котором коленчатый вал вынесен за пределы цилиндров; на фиг.17 - разрез К-К на фиг.16; на фиг.18 - разрез Л-Л на фиг.16.

На фиг.19 изображен общий вид для варианта ДВС, в котором коленчатый вал выполнен составным, состоящим из двух валов, соединенных шлицевой муфтой; на фиг.20 - разрез М-М на фиг.19.

На фиг.21 изображена схема, поясняющая траекторию движения коромысел при работе ДВС.

На фиг.22 изображен общий вид блока цилиндров ДВС; на фиг.23 - разрез Н-Н на фиг.22 одного из цилиндров с установленными в нем направляющими прямолинейного движения для штока поршней.

ДВС (фиг.1-4) содержит корпус 1, блок цилиндров 2, поршни 3, соединенные штоками 4, тяги 5, шарнирно установленные в пазы штоков 4, коромысла 6, шарнирно связанные с корпусом 1, тягами 5 и шатунами 7, коленчатый вал 8, установленный в картере 9, который кривошипами связан с шатунами 7. Камеры сжатия, выполненные в блоках 10, расположены между цилиндрами 2. Направляющие блоки 17 установлены и закреплены в блоках цилиндров 2.

Работа ДВС заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней, получающих движение от расширяющихся при сгорании горючей смеси газов, во вращательное движение коленчатого вала.

ДВС работает следующим образом.

На (фиг.1-4) в блоках цилиндров 2 сдвоенные, в одной оси установленные цилиндры в параллельных рядах, кратных двум, расположены по сторонам многогранника по касательным к вписанным в него окружностям. В смежных рядах цилиндров поршни 3 в сдвоенных цилиндрах одного ряда соединены штоками 4, имеющими пазы, и совершают возвратно-поступательные движения, которые через шарнирно установленные в пазах штоков тяги 5 передаются равноплечим коромыслам 6, которые в оси качания равноудалены от осей цилиндров и шарнирно связаны с корпусом 1. Коромысла через дополнительные плечи шарнирно соединены с шатунами 7, имеющими другими концами шарнирную связь с противоположно расположенными кривошипами коленчатого вала 8, который преобразует качания коромысел в свое вращение. Камеры сжатия, выполненные в блоках 10, расположенных между цилиндрами, соединены каналами с полостями цилиндров и могут выполняться как изолированными для каждого цилиндра с каждой стороны каждого ряда, так и общими, что проще реализуемо, для сторон цилиндров, в которых поршни в смежных рядах совершают сближения.

На фиг.5 и фиг.6 изображены поршни в крайних положениях в цилиндрах соседних рядов. Работая на общие камеры сжатия, совершили сближения поршни 3-2 и 3-11, 3-4 и 3-13, 3-6 и 3-15. В другом цикле совершат сближения поршни 3-3 и 3-10, 3-5 и 3-12, 3-7 и 3-14. Поршни 3-1, 3-8, 3-9, 3-16 работают на изолированные, отдельные для каждого, камеры сжатия.

В схемах (фиг.10-18) при условии применения общих камер сжатия коленчатый вал может выполняться составным.

На фиг.20 в разрезе М-М на фиг.19 показан составной вал, состоящий из двух валов 8-1 и 8-2, соединенных шлицевой муфтой 11, причем шлицы на прилегающих концах шлицевой муфты 11 и валов 8-1 и 8-2 расположены по винтовой линии и ориентированы в противоположных направлениях. Перемещения шлицевой муфты 11 в осевом направлении с помощью рычага 12 посредством вала 13, водила 14 и вилки 15 изменяет взаимное угловое положение кривошипов валов, что нарушает синхронность в достижении мертвых точек поршнями, следовательно, изменяет и общий объем, состоящий из объемов камер сжатия и объемов в цилиндрах над поршнями, что приводит к изменению степени сжатия в цилиндрах и позволяет изменять режимы работы ДВС или использовать другой вид топлива.

На фиг.21 схематично показано, что коромысло радиуса R, совершая качания между точками А и В, на расстояние L, равное длине хода поршней в пределах угла 2α, имеет по отношению к оси цилиндров смещение

k=R(1-Cosα)

В предложенных схемах поршни, соединенные штоками, при движениях в цилиндрах не имеют перекоса, а боковые силы трения поршней о стенки цилиндров незначительны. Полностью разгрузить поршни от боковых сил поможет применение направляющих прямолинейного движения, взаимодействующих со штоками поршней.

На фиг.22 и фиг.23 поршни 3, соединенные штоками 4, в одном из блоков цилиндров 2 разгружены от боковых сил тем, что шток 4 своими боковыми поверхностями взаимодействует с накладками 16 направляющего блока 17, установленного и закрепленного в блоке цилиндров 2.

Данные схемы ДВС отличаются компактностью и простотой исполнения. Синхронные встречные движения поршней и встречные качания коромысел в соседних рядах взаимно уравновешивают силы инерции и их моменты. Механизм газораспределения (не показан) устроен по известному принципу с приводом от выходного вала посредством механических передач или управлением клапанами с помощью электромагнитов. Работа двигателя возможна как на легком топливе, так и по схеме Дизеля.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, по сторонам многогранника в котором в одной оси установлены сдвоенные, расположенные в параллельных рядах цилиндры и блоки камер сжатия, причем поршни в цилиндрах соединены штоками, имеющими пазы, в которые шарнирно установлены тяги, соединенные с коромыслами, которые посредством шатунов связаны с коленчатым валом, установленным в корпусе и передают ему движение, отличающийся тем, что цилиндры равномерно расположены по касательным к вписанным в многогранник окружностям, число рядов цилиндров кратно двум, штоки взаимодействуют боковыми поверхностями с установленными в цилиндры направляющими прямолинейного движения, блоки камер сжатия расположены между цилиндрами, коромысла в оси качания равноудалены от осей цилиндров и шарнирно присоединены к корпусу, а дополнительные плечи коромысел шарнирно соединены посредством шатунов с противоположно расположенными кривошипами коленчатого вала.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в параллельных рядах цилиндров смежные пары рядов изготовлены одним общим блоком.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в параллельных рядах цилиндров смежные пары рядов изготовлены раздельно и скреплены в общий блок механически.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камеры сжатия выполнены изолированными для каждого цилиндра с каждой стороны в каждом ряду и соединены каналами с полостями цилиндров.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камеры сжатия выполнены общими для сторон цилиндров, в которых поршни в смежных рядах совершают сближения и соединены каналами с полостями цилиндров.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что картер коленчатого вала помещен в разрыв блоков цилиндров.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что картер коленчатого вала вынесен за блоки цилиндров.

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что коленчатый вал с противоположно расположенными кривошипами выполнен как одно целое.

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в двухрядном двигателе коленчатый вал, выполнен составным, состоящим из двух валов, соединенных шлицевой муфтой, причем шлицы на прилегающих концах валов и муфты выполнены по винтовым линиям и ориентированы в противоположных направлениях, а шлицевая муфта установлена с возможностью управляемого перемещения вдоль оси валов.

10. Двигатель по любому из пп.2, 3, отличающийся тем, что в рядах цилиндров корпус, картер коленчатого вала, блоки цилиндров выполнены как одно целое.

11. Двигатель по любому из пп.2, 3, отличающийся тем, что в рядах цилиндров корпус, картер коленчатого вала, блоки цилиндров выполнены раздельно и скреплены механически.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к поршневым машинам. .

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к моторостроению, компрессоростроению, и может быть использовано при конструировании четырехтактных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесшатунным силовым механизмам преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. .

Изобретение относится к области дизелестроения и может найти применение на транспортных средствах и в энергетике. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к стационарным поршневым двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству и эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему:приводной вал, имеющий центральную ось;по меньшей мере одну камеру сгорания; по меньшей мере первый и второй поршни, расположенные с возможностью перемещения вдоль осей, параллельных центральной оси приводного вала, и расположенные в одной и той же камере сгорания,причем первый поршень имеет шток, предназначенный для вращения приводного вала посредством качающейся шайбы, содержащей центральный узел с кольцом и, по меньшей мере, один расположенный на указанном кольце по существу сферический соединительный элемент, с которым соединен шток первого поршня или элемент, прикрепленный к нему, и который находится на расстоянии от центральной оси, а второй поршень имеет шток, предназначенный для вращения приводного вала посредством качающейся шайбы, содержащей центральный узел с кольцом и, по меньшей мере, один расположенный на указанном кольце по существу сферический соединительный элемент, с которым соединен шток второго поршня или элемент, прикрепленный к нему, и который находится на расстоянии от центральной оси.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к поршневым ДВС, у которых рабочий объем цилиндра разделен на две камеры, т.е. .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям с самовоспламенением смеси. .

Изобретение относится к двухтактным двигателям с противоположно движущимися поршнями и прямоточной продувкой цилиндров. .

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению. .

Изобретение относится к области бинарных двигателей внутреннего сгорания, у которых рабочий объем цилиндра разделен автономным поршнем, не связанным с валом двигателя, на две изолированные друг от друга камеры - камеру нагнетания и камеру сгорания.
Наверх