Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым машинам, и, главным образом, к двигателям внутреннего сгорания. ДВС содержит один блок из двух цилиндров с размещенными в них поршнями со штоками, преобразователь движения, выполненный в виде гибкой передачи, содержащей размещенные на выходных валах шкивы и охватывающий их гибкий элемент, концы которого прикреплены к рамкам, смонтированным на поршневых штоках, устройство для однонаправленной передачи крутящего момента в виде управляемых муфт и линейные двигатели с электрическим или пневматическим приводом для запуска двигателя и коррекции его работы. Такое выполнение преобразователя движения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет снижения динамических и инерционных нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к поршневым машинам, и, главным образом, к двигателям внутреннего сгорания.

В традиционных поршневых двигателях используется кривошипно-шатунный механизм, а жесткая система синхронизации работы осуществляется с помощью коленчатого и распределительного валов. В настоящее время известны линейные, свободнопоршневые двигатели [патент RU №2577425, МПК F02B 71/00], который содержит один цилиндр с секцией сгорания, впускными и выпускными каналами, поршневой узел с преобразователем кинетической энергии в электрическую.

Свободнопоршневая структура допускает большие и переменные степени расширения - сжатия, а линейное перемещение поршневого штока, позволяет свести минимуму потери на трение и износ. Для управления работой двигателя используется электронная система, которая содержит ряд датчиков (положения, давления, температуры, нагрузки двигателя и т.д.), системы преобразования сигналов, центральную ЭВМ, которая, с использованием вторичной системы преобразования сигналов, через исполнительные механизмы осуществляет управление работой двигателя.

Недостатками линейного двигателя являются значительные потери при преобразовании кинетической энергии в электрическую, в связи с чем он имеет ограниченное применение.

Известен также двигатель внутреннего сгорания свободно-поршневой с постоянным плечом силы момента на валу [патент RU №2239075, МПК F02B 75/32], содержащий корпус с цилиндрами, поршни с поршневыми штоками и системой синхронизации, а также преобразователь возвратно-поступательного движения поршневых штоков во вращательное однонаправленное движение выходного вала, причем блок преобразования движения выполнен путем размещения на двух валах шестерен и двух обгонных муфт, охваченных шестерней с внутренним зацеплением, сидящей на выходном валу, с выводом на него однонаправленного вращательного движения.

Недостатками известного двигателя являются его многозвенность, сложность изготовления и большие инерционные нагрузки, возникающие при использовании паразитных шкивов, и планетарных редукторов.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является двигатель внутреннего сгорания [патент RU №2411382, МПК F02B 75/32], содержащий цилиндры с размещенными в них поршнями, работающими в противофазе, преобразователь поступательного движения штоков во вращательное движение, включающий связанные со штоками зубчатые рейки, взаимодействующие со смонтированными на валах шестернями, которые снабжены муфтами свободного хода для однонаправленной передачи вращения на вал во время рабочего хода и механизм синхронизации движения поршней, выполненный в виде конического зубчатого зацепления, совмещенного с муфтами свободного хода.

Недостатками такого двигателя является возникновение радиальных, по отношению к шестерне, усилий, трение и интенсивный износ деталей цилиндро-поршневой группы и зубчатого зацепления, вследствие локального контакта и ударно-динамических нагрузок при изменении направления движения рейки. Следствием указанных недостатков является высокий расход топлива, низкие удельная мощность и долговечность двигателя. К недостаткам следует отнести также использование в устройствах для однонаправленной передачи крутящего момента обгонных муфт, имеющих низкую надежность и долговечность при работе в экстремальных условиях.

Техническая задача - упрощение конструкции двигателя и улучшение эксплуатационных характеристик за счет снижения динамических и инерционных нагрузок.

Техническая задача решается за счет того, что в двигателе, содержащем цилиндры с размещенными в них поршнями со штоками, преобразователь движения поршней, муфты и кинематически связанные выходные валы, преобразователь движения выполнен в виде гибкой передачи, содержащей размещенные на выходных валах шкивы, и охватывающий их гибкий элемент, концы которого прикреплены к рамкам, смонтированным на поршневых штоках, снабженные устройствами для однонаправленной передачи крутящего момента, каждое из которых выполнено в виде управляемой муфты с пневматическим или электромагнитным приводом, связанной с электронной системой управления.

Устройство двигателя поясняется чертежом, на котором представлена секция двигателя, содержащего два цилиндра.

Двигатель содержит цилиндры 1, 2 с поршнями 3, 4 штоками 5, 6. Поршни соединены с рамками 7, 8, на которых закреплены концы гибкого элемента 9. Гибкий элемент, например, эластичная лента охватывает наружные поверхности шкивов 10, 11 и натяжного ролика 12. Шкивы свободно смонтированы на параллельных выходных валах отбора мощности 13, 14 и связаны с управляемыми муфтами 15, 16 с пневматическим или электромагнитным приводом. Валы 13, 14 связаны зубчатыми шестернями 17, 18. Для запуска двигателя и коррекции его работы используются линейные двигатели 19, 20, которые могут иметь как пневматический, так и электрический привод.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

После запуска с помощью пусковых механизмов 19, 20, подачи и зажигания горючей смеси в цилиндре 2 (поршень 4 при этом находится в ВМТ) движение поршня, штока 6, рамки 8 и гибкого элемента 9 передается на шкивы 11, 10 и при включенной управляемой муфте 16 крутящий момент передается на вал 14. Муфта 15 отключена и шкив 10 вращается вхолостую. Движение второго конца гибкого элемента 9, вызывает перемещение рамки 7, штока 5 и поршня 3 в цилиндре 1, при этом осуществляется удаление выхлопных газов, а в конце хода подача горючего и подготовка к рабочему ходу в этом цилиндре.

Во время последующего рабочего хода в цилиндре 1 гибкий элемент 9 начинает двигаться в противоположном направлении, включается управляемая муфта 15, отключается муфта 16, крутящий момент передается на вал 13. Далее цикл повторяется и рабочие ходы в цилиндрах двигателя осуществляются попеременно. Силовой импульс во время рабочего хода каждого из поршней через одну из муфт передается на один из параллельных валов отбора мощности: от цилиндра 1 через шкив 10 и муфту 15 на вал 13, а от цилиндра 2 через шкив 11 и муфту 16 на вал 14. Так как валы 13, 14 связаны зубчатой передачей каждый из них является выходным. Равномерность вращения обеспечивается инерционными массами, в частности, маховиком (на черт, не показан). Согласованная работа систем впрыска и зажигания, включения и выключения муфт 15, 16 обеспечивается электронной системой управления (ЭСУ), которая содержит ряд датчиков (положения, давления, температуры, нагрузки двигателя и т.д.), систему преобразования сигналов и центральную ЭВМ, которая через исполнительные механизмы осуществляет управление работой двигателя.

Отсутствие жестких связей позволяет в полной мере использовать электронную систему управления и повысить эффективность работы за счет реализации оптимальных режимов и их корректировки в интерактивном режиме. Продолжительность того или иного периода работы и длина хода поршня может регулироваться без дополнительных и достаточно сложных механических систем.

Конструкция двигателя внутреннего сгорания с использованием предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволяет упростить его конструкцию, увеличить ресурс и надежность работы, при уменьшении механических потерь и повышении КПД, в связи с тем, что при работе зубчатой передачи при преобразовании возвратно-поступательного движения штока в однонаправленное вращательное движение вала возникают ударные нагрузки, большое контактное давление и как следствие большие динамические нагрузки, что снижает долговечность деталей двигателя. Кроме того, выполнение гибкого элемента эластичным позволит избежать перегрузок за счет саморегулирования угловой скорости выходного вала в зависимости от нагрузок.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры с размещенными в них поршнями со штоками, преобразователь движения поршней, кинематически связанные выходные валы и устройства для однонаправленной передачи крутящего момента, отличающийся тем, что преобразователь движения выполнен в виде гибкой передачи, содержащей размещенные на выходных валах шкивы и охватывающий их гибкий элемент, концы которого прикреплены к рамкам, смонтированным на поршневых штоках.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что устройства для однонаправленной передачи крутящего момента от шкивов на валы выполнены в виде управляемых муфт с пневматическим или электромагнитным приводом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для преобразования однонаправленного прерывистого движения во вращательное. Устройство для преобразования прямолинейного движения во вращательное содержит раму, вал с маховиком, обгонную муфту, гибкую связь и дополнительный вал.

Изобретение относится к бесступенчатым трансмиссиям. В способе ограничения проскальзывания ремня в вариаторе транспортного средства определяют скорость скольжения ремня вариатора, определяют накопленную энергию на основании скорости скольжения ремня и крутящего момента, вырабатываемого двигателем, и управляют крутящим моментом двигателя в режиме вмешательства, если накопленная энергия больше, чем пороговая энергия.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к универсальным самоцентрирующимся системам. Универсальная самоцентрирующаяся система с общей не изменяемой осью вращения оснований содержит внутреннее и внешнее основания, соединенные гибкой связью.

Изобретение относится к передачам с самоцентрирующейся системой и плавно изменяющимся передаточным отношением, зависящим от нагрузки. Передача имеет входной и выходной валы, а также универсальную самоцентрирующуюся систему.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании оборудования, содержащего муфты или трансмиссии. В сцеплении с универсальной самоцентрирующейся системой используется универсальная самоцентрирующаяся система, которая содержит внешнее и внутреннее основания, на основаниях закреплены ролики, шестерни или звездочки вращения, которые соединены между собой замкнутым тросом, цепью или ремнем.

Изобретение относится к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения. Способ создания механической передачи с плавно изменяющимся передаточным отношением с наименьшим значением, равным нулю, основывается на использовании универсальной самоцентрирующейся системы.

Изобретение относится к трансмиссиям или к выключаемым муфтам. Способ смещения осей оснований универсальной самоцентрирующейся системы с угловым смещением оснований заключается в смещении одного или нескольких подвижных роликов, шестерней или звездочек основания с помощью пружины и возвращении в исходное состояние при нагрузке на выходной вал, при этом компенсацию длины цепи, ремня или троса осуществляют угловым сдвигом внутреннего основания относительно внешнего основания.

Изобретение относится к трансмиссиям или к выключаемым муфтам. В способе реализации сцепления используется универсальная самоцентрирующаяся система, которая содержит внешнее и внутреннее основания.

Изобретение относится к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения. Передача с плавно изменяющимся передаточным отношением, начиная с нуля, и смещаемым внешним основанием универсальной самоцентрирующейся системы основывается на использовании универсальной самоцентрирующейся системы.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к универсальной самоцентрирующейся системе. Способ натяжения ремня, цепи или троса в универсальной самоцентрирующейся системе характеризуется тем, что ролик натяжения воздействует на участок троса, цепи или ремня, который соединяет ролики, находящиеся на одном основании.

Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Двигатель предназначен для эффективного преобразования энергии при сгорании газов в механическую энергию.

Изобретение относится к механизму (5) переменной степени сжатия, в котором управляющий вал (10) вращается и приводится в действие электродвигателем (21) через волновой редуктор (22).

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, оснащенному механизмом регулирования степени сжатия. Двигатель (1) внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия содержит механизм (2) регулирования степени сжатия, в котором степень механического сжатия двигателя (1) внутреннего сгорания изменяется в соответствии с позицией вращения управляющего вала (18), стопор (50) на стороне низкой степени сжатия, стопор (60) на стороне высокой степени сжатия, датчик (42) для определения позиции вращения ведущего вала (22) исполнительного устройства (24) и плечо (30), запрессованное на ведущем валу (22).
Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия оснащён механизмом (10) переменной степени сжатия, способным изменять степень сжатия двигателя в соответствии с угловым положением управляющего вала (14), и корпусом (22), который вмещает приводной мотор (20) для изменения и удержания углового положения управляющего вала (14).

Изобретение может быть использовано для присоединения поршня к коленчатому валу в двигателе. Шатун (100) с покрытием содержит первую головку (102) с первым проемом (108), вторую головку (104) со вторым проемом (110) и корпус (106).

Изобретение относится к многозвенному поршневому кривошипно-шатунному механизму для двигателя внутреннего сгорания. Нижнее звено (13) формируется так, что внешние круговые стороны обоих концевых участков сквозного отверстия (21) шатунной шейки являются более жесткими, чем центральный участок сквозного отверстия (21) шатунной шейки, т.е.

Изобретение относится к шатуну, эффективная длина которого может варьироваться, и к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя шатун с изменяемой длиной. Шатун с изменяемой длиной включает в себя стержень шатуна, эксцентриковый элемент, механизм переключения и стопорный механизм.

Изобретение относится к механизму регулирования степени сжатия для двигателя внутреннего сгорания. Раскрыт механизм (5) регулирования степени сжатия, в котором управляющий вал (10) вращается и приводится в действие посредством электромотора (21) через волновой зубчатый редуктор (22).

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с многорычажным поршневым кривошипно-шатунным механизмом. Масляная форсунка (45) предоставляется для каждого цилиндра в нижней части блока (5) цилиндров.

Изобретение относится к устройству управления и способу управления для двигателя внутреннего сгорания, снабженного механизмом переменной степени сжатия. Двигатель внутреннего сгорания имеет механизм переменной степени сжатия, использующий многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм, перемещая позицию верхней мертвой точки поршня вверх или вниз, и оснащен клапаном для впрыска топлива, который впрыскивает топливо в цилиндры.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым машинам, и, главным образом, к двигателям внутреннего сгорания. ДВС содержит один блок из двух цилиндров с размещенными в них поршнями со штоками, преобразователь движения, выполненный в виде гибкой передачи, содержащей размещенные на выходных валах шкивы и охватывающий их гибкий элемент, концы которого прикреплены к рамкам, смонтированным на поршневых штоках, устройство для однонаправленной передачи крутящего момента в виде управляемых муфт и линейные двигатели с электрическим или пневматическим приводом для запуска двигателя и коррекции его работы. Такое выполнение преобразователя движения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет снижения динамических и инерционных нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх