Бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к устройствам для преобразования тепловой энергии горения топлива в механическую, а именно к бесшатунным поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в качестве силового агрегата на транспортных средствах и стационарных установках. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении количества основных деталей в двигателе, его веса, размеров и трудоемкости производства. Указанный технический результат достигается применением следующих конструктивных решений: 1 Плоские направляющие шток-поршней в сочетании с поперечным разъемом картера между парами направляющих обеспечивают удобство обработки направляющих непосредственно в теле картера, а также сборку бесшатунного механизма с цельными коренными подшипниками коленчатого вала и цельными шток-поршнями; 2 Механизм газораспределения со среднерасположенными клапанами и коническими кулачками распределительного вала позволяет уменьшить на 40% поперечный размер двигателя и применить малоинерционный привод клапанов, размещенный в переднем картере; 3 Насос системы охлаждения расположен в полости привода механизма газораспределения, а его рабочее колесо установлено на переднем конце коленчатого вала. Все это позволило создать двигатель, который по габаритам и весу сопоставим с роторно-поршневым прототипом, так разработанный бесшатунный двигатель рабочим объемом 1,5 литра имеет длину 290. ширину 400, высоту 450 мм, вес с маховиком 40 кг. и обладает следующими положительными свойствами: 1 Отсутствие бокового трения поршня, что увеличивает ресурс деталей цилиндрово-поршневой группы и механический КПД двигателя; 2 Благодаря меньшей скорости движения поршня в близи ВМТ по сравнению с кривошипно-шатунным аналогом, топливо сгорает в меньшем объеме, при больших температуре и давлении, что обеспечивает более высокий тепловой КПД, чем у кривошипно-шатунных двигателей; 3 Силы инерции бесшатунного механизма полностью уравновешиваются двумя противовесами, установленными на коленчатом вале, что позволяет применять его на летательных аппаратах.
Изобретение относится к устройствам для преобразования тепловой энергии горения жидкого или газообразного топлива в механическую, а именно к бесшатунным поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использован в качестве силового агрегата на транспортных средствах и стационарных установках
В технике известны крейцкопфные поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых поршни разгружены от действия боковых сил. Однако они имеют большие габариты и применяются только как судовые двигатели.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков являются бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания (Баландин С.С. «Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания», издательство «Машиностроение», Москва, 1968 год), а именно бесшатунный поршневой двигатель со спаренными эксцентриками. В двигателях Баландина применялись цилиндрические направляющие штоков и клапанные механизмы газораспределения с верхним расположением клапанов. По условиям обработки цилиндрических направляющих корпуса коренных подшипников и сами направляющие должны быть съемными, что существенно усложняет конструкцию двигателя, а верхнее расположение клапанов ограничивает возможность его применения на автомобиле из-за больших поперечных размеров.
Цель изобретения - за счет изменения кинематической схемы и конструкции отдельных узлов уменьшить количество деталей в двигателе, его размеры и вес, повысить технологичность конструкции.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в создании поршневого двигателя внутреннего сгорания по весу и габаритам сравнимого с роторно-поршневыми, а по моторесурсу не уступающего кривошипно-шатунным двигателям.
Указанный технический результат достигается тем, что в бесшатунном механизме, содержащем картер, цилиндры, коленчатый вал, спаренные эксцентрики и шток-поршни, согласно изобретению направляющие шток-поршней плоские и выполнены непосредственно в теле картера, а картер между парами направляющих имеет поперечный разъем, обеспечивающий удобство обработки направляющих и возможность сборки бесшатунного иеханизма с цельными шток-поршнями;
Механизм газораспределения, содержащий клапаны, пружины, толкатели, распределительные валы, кулачки которых согласно изобретению имеют конические рабочие поверхности, а клапаны среднерасположенные - головки клапанов расположены выше днища цилиндра, а стержни клапанов - ниже днища;
Насос системы охлаждения расположен в полости привода механизма газораспределения, а рабочее колесо насоса установлено на конце коленчатого вала
Изобретение поясняется чертежами - на фиг.1 изображен продольный разрез двигателя, на фиг.2 - поперечный разрез. Разъемный коленчатый вал 6 вращается в двух коренных подшипниках, расположенных в переднем 7 и заднем 3 картерах, а на его кривошипной шейке установлены спаренные эксцентрики 5. на шейках эксцентриков установлены шток-поршни 4.. Перемещение шток-поршней вдоль оси коленчатого вала ограничивается цилиндрами 2. Цилиндры 2 установлены в расточках картеров. Клапаны 14 механизма газораспределения установлены в теле цилиндра, а их оси пересекают оси цилиндров. Клапаны удерживаются в закрытом положении пружинами 15, толкатели 16 установлены в цилиндрических направляющих переднего картера и перемещаются коническими кулачками четырех распределительных валов 18, вращающихся на осях 17, которые запрессованы в передний картер. Приводом механизма газораспределения служит планетарный редуктор, расположенный в переднем картере. Ведущее зубчатое колесо 10, установленное на переднем конце коленчатого вала, через зубчатое колесо-сателит 12 вращает поводок 11, зубчатый венец которого вращает распределительные валы через зубчатые колеса 20, установленные на них. Силы инерции бесшатунного механизма полностью уравновешиваются передним противовесом 13 и задним, совмещенным с маховиком. Установочные поверхности клапанов и стенки камеры сгорания обрабатываются через технологическое окно, закрытое крышкой 1. Рабочее колесо 19 насоса системы охлаждения двигателя установлено на переднем конце коленчатого вала, а корпус насоса 9 одновременно служит крышкой привода, механизма газораспределения и опорой поводка 11.
Бесшатунный двигатель работает следующим образом. Сила давления газов в цилиндре действует через шток-поршень и эксцентрик на кривошипную шейку коленчатого вала, сообщая последнему вращательное движение. При этом шток-поршни совершают возвратно-поступательное движение, а спаренный эксцентрик планетарное-относительное вокруг кривошипной шейки коленчатого вала и переносное вместе с кривошипной шейкой. При вращении распределительные валы механизма газораспределения кулачками перемещают толкатели, которые, сжимая пружины клапанов, открывают впускные и выпускные каналы.
Бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания со спаренными эксцентриками, состоящий из бесшатунного механизма, механизма газораспределения, отличающийся тем, что в бесшатунном механизме, содержащем картер, цилиндры, коленчатый вал, спаренные эксцентрики и шток-поршни, прямолинейное движение которых обеспечивают плоские направляющие и цилиндры, а картер между парами направляющих шток-поршней имеет поперечный разъем; в механизме газораспределения, содержащем клапаны, пружины, толкатели и распределенные валы, кулачки которых имеют конические рабочие поверхности, а клапаны среднерасположенные, головки клапанов расположены выше днища цилиндра, а стержни - ниже; насос системы охлаждения, состоящий из корпуса и рабочего колеса, которое установлено на переднем конце коленчатого вала, а корпус расположен в полости привода механизма газораспределения.
