Дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к дизельным поршневым бесшатунным двигателем внутреннего сгорания, и может быть использована в различных областях народного хозяйства, например, на транспорте в качестве приводов автомобилей, судов, тепловозов и др. Техническая задача заключается в создании такого бесшатунного поршневого двигателя, с планетарным преобразователем прямолинейного движения поршней во вращательное движение выходного вала, у которого вообще отсутствовал бы клапанный газораспределительный механизм и который был бы надежен и долговечен в работе при компактных радиальных и продольных габаритах, а именно, создание двухтактного дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания. В дизельном поршневом бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, включающем корпус, установленный в нем выходной вал, взаимодействующий с шестернями планетарного односателлитного механизма, цилиндры с поршнями, размещенные попарно-противоположно, поршни снабжены подпятниками, установленными с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, и взаимодействуют с замыкающим кольцом и с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, взаимодействующих с неподвижными зубчатыми колесами планетарного односателлитного механизма при передаточном отношении шестерни и зубчатого колеса 1:2. Двигатель снабжен плунжерными насосами высокого давления по числу цилиндров для впрыскивания в них топлива с возможностью приведения плунжера каждого насоса в движение от указанного планетарного механизма посредством указанных роликов-
толкателей в момент приближения поршня соответствующего цилиндра к верхней мертвой точке. Кроме того, полости цилиндров соединены с кольцевыми впускным и выпускным коллекторами и через них с впускной и выпускной камерами турбокомпрессора, который создает вихревой поток газов общего направления при нагнетании и выхлопе.
Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к дизельным поршневым бесшатунным двигателем внутреннего сгорания, и может быть использована в различных областях народного хозяйства, например, на транспорте в качестве приводов автомобилей, судов, тепловозов и др.
Известны бесшатунные двигатели внутреннего сгорания (см. книгу С.С.Баландина «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания», М. «Машиностроение, 1968 г., стр.25 рис.23, стр.39 рис.40, стр.47 рис.48) с крестообразным, Х-образным и У-образным расположением цилиндров, содержащие картер, цилиндры, поршни со штоками, ползуны или заменяющие их шестерни, коленчатые валы и др.
Эти двигатели имеют кинематически громоздкие, сложные в изготовлении механизмы газораспределения, кроме того, наличие ползунов уменьшает габариты двигателей, но не устраняет эффект их заклинивания из-за невозможности обеспечить изготовление направляющих с требуемой геометрической точностью.
Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (см. SU 1262074, F04B 75/24, 07.10.1986 г.), включающий два поршня, жестко соединенных между собой штоком и размещенных в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения, два коленчатых вала, шейки которых через подшипники соединены со штоком, две тяги, соединяющие коленчатые валы, кривошипы, связанные с соединительным валом с помощью шестерен, два механизма газораспределения.
Такой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания сложен в изготовлении, а наличие коленчатых валов увеличивает его габариты по длине.
Наиболее близким к предложенному является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (см. RU 2298107 C1, 31.10.2005 г.), включающий корпус с крышками, установленный в них выходной вал, взаимодействующий с шестернями, цилиндры и поршни, размещенные в одной плоскости, поршни снабжены опорными шайбами и подпятниками, выполненными с шейками, имеющими сферические поверхности, взаимодействующие с радиальным внутренним профилем пазов, выполненных в замыкающем кольце, размещенном между опорными шайбами и шейками подпятников, контактирующих с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, установленных в щечках выходного вала и взаимодействующих с неподвижным зубчатым колесом, при этом подпятники установлены с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, корпус выполнен в виде кольца, а передаточное отношение шестерен и зубчатого колеса равно 1:2.
Недостатком такого двигателя с планетарным механизмом, преобразующим прямолинейное движение поршней во вращательное движение выходного вала, является использование в его конструкции громоздкого клапанного механизма газораспределения.
Техническая задача, поставленная в предполагаемой полезной модели, заключается в создании такого бесшатунного поршневого двигателя, с планетарным преобразователем прямолинейного движения поршней во вращательное движение выходного вала, у которого вообще отсутствовал бы клапанный газораспределительный механизм и который был бы надежен и долговечен в работе при компактных радиальных и продольных габаритах, а именно, создание двухтактного дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в дизельном поршневом бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, включающем корпус, установленный в нем выходной вал, взаимодействующий с шестернями планетарного односателлитного механизма, цилиндры с поршнями,
размещенные попарно-противоположно, поршни снабжены подпятниками, установленными с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, и взаимодействуют с замыкающим кольцом и с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, взаимодействующих с неподвижными зубчатыми колесами планетарного односателлитного механизма при передаточном отношении шестерни и зубчатого колеса 1:2, а двигатель снабжен плунжерными насосами высокого давления по числу цилиндров для впрыскивания в них топлива с возможностью приведения плунжера каждого насоса в движение от указанного планетарного механизма посредством указанных роликов-толкателей в момент приближения поршня соответствующего цилиндра к верхней мертвой точке.
Кроме того, полости цилиндров соединены с кольцевыми впускным и выпускным коллекторами и через них с впускной и выпускной камерами турбокомпрессора, который создает вихревой поток газов общего направления при нагнетании и выхлопе.
На фиг.1 - изображен дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания в поперечном разрезе;
На фиг.2 - разрез дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания по осям цилиндров, вид сверху.
Дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит выполненный в виде кольца корпус 1, в котором размещено четное множество, например, четыре, лежащих в одной плоскости и расположенных попарно-противоположно цилиндров 2, с закрепленными на них головками 3, в которых установлены форсунки 4 и калильные свечи 5. В цилиндрах 2 установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни 6, снабженные подпятниками 7, размещенными в пазах замыкающего кольца 8 с возможностью свободного перемещения и контактирования с роликами-толкателями 9, установленными на осях 10 в ступницах 11 шестерн 12 и
13, образующих сателлитный блок, установленный на подшипниках 14 в щечках водила 15, установленного на подшипниках 16 в крышках 17, 18 корпуса 1. Водило 15 имеет выходной вал 19.
Зубчатые колеса 20 и 21 размещены в корпусе 1 неподвижно с возможностью взаимодействия с подвижными шестернями 12 и 13. Передаточное отношение шестерен 12 и 13 и зубчатых колес 20 и 21 равно 1:2.
Цилиндры 2 корпуса 1 снабжены впускными 22 и выпускными 23 каналами, соединенными с впускными 24 и выпускным 25 коллекторами, которые соединены с турбокомпрессором 26, имеющим воздушный фильтр 27. В корпусе 1 установлены насосы высокого давления с плунжерами 28, взаимодействующими с роликами 29. Плунжеры 28 снабжены возвратными пружинами 30.
Работа предлагаемого дизельного бесшатунного поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.
Предварительно топливо поступает через топливные штуцеры в нагнетательные камеры насосов высокого давления. При вращении выходного вала 19 водила 15 от стартера, воздух через воздушный фильтр 27 турбокомпрессора 26 поступает во впускной коллектор 24 и из него через впускной канал попадает в тот цилиндр, у которого поршень 6 находится в нижней мертвой точке (НМТ) и который имеет открытое впускное окно. При дальнейшем вращении выходного вала 19 ролик 9, перемещаясь прямолинейно по стрелке «А», входит в контакт с подпятником 7 и, продолжая свое движение, передвигает поршень в сторону верхней мертвой точки (ВМТ), при этом ролик 29 вступает в контакт с толкателем плунжера 28 насоса высокого давления развивает максимальное давление, и через форсунку 4 происходит впрыск топлива в камеру сгорания, в которой находится сжатый воздух, топливо-воздушная смесь воспламеняется и происходит рабочий ход поршня 6, который двигаясь вдоль цилиндра 2 перемещает подпятник 7 до контакта
его с роликом-толкателем 9, передавая ему усилие рабочего хода поршня. Ролик толкатель 9, перемещаясь прямолинейно по траектории, проходящей через центр двигателя воздействует через оси 10 установленные в ступицах 11 шестерен 12 и 13, образующие односателлитный блок, который, вращаясь на подшипниках 14 в щечках водила 15 обеспечивает зацепление шестерен 12 и 13 с неподвижными зубчатыми колесами 20 и 21 и передает вращение выходному валу 19. Одновременно поршень 6 через опорную проточку подпятника 7 воздействует на замыкающее кольцо 8, которое передает движение противоположно расположенному поршню 6, осуществляя начальную фазу такта сжатия, завершение которого осуществляет ролик-толкатель 9, достигнув противоположного крайнего положения. Поршни 6 последовательно через ролики-толкатели 9 блока шестерен 12 и 13, двигаясь по своим прямолинейным траекториям, передают вращение водилу 15 и выходному валу 19.
Замыкающее кольцо 8 при работе двигателя выполняет функцию синхронизатора скоростей перемещения поршней 6 и роликов-толкателей 9. Оно определяет величину хода поршней, равную двум величинам эксцентриситета его установки в корпусе 1. Водило 15, вместе с выходным валом 19 поворачивается на позицию следующего цилиндра, заставляя выполнить его ту же работу. При наборе оборотов выхлопные газы, вырываясь через выхлопной коллектор 25, попадают на турбину турбокомпрессора 24, обороты турбины нарастают, а с ними увеличивается и объем воздуха, нагнетаемого в камеры сгорания цилиндров. Двигатель, работая в двухтактном режиме дизеля, набирает обороты. Полная продувка и очистка цилиндров от продуктов горения осуществляется за счет паузы, которая возникает в НМТ поршня при уходе от него ролика 9 к противоположно расположенному поршню для выполнения очередного рабочего цикла, а в этот промежуток времени впускной 22 и выпускной 23 каналы остаются открытыми и,
соответственно, продуваемыми турбокомпрессором 27 вплоть до возврата ролика и начала очередного такта сжатия.
При этом ход поршней ограничен величиной хода замыкающего кольца, равной двум величинам его эксцентриситета.
1. Дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус, установленный в нем выходной вал, взаимодействующий с шестернями планетарного односателлитного механизма, цилиндры с поршнями, размещенные попарно противоположно, поршни снабжены подпятниками, установленными с возможностью взаимодействия с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, взаимодействующих с неподвижными зубчатыми колесами планетарного односателлитного механизма при передаточном отношении шестерни и зубчатого колеса 1:2, отличающийся тем, что двигатель снабжен плунжерными насосами высокого давления по числу цилиндров для впрыскивания в них топлива с возможностью приведения плунжера каждого насоса в движение от указанного планетарного механизма в момент приближения поршня соответствующего цилиндра к верхней мертвой точке.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что полости цилиндров соединены с кольцевыми впускным и выпускным коллекторами и через них с впускной и выпускной камерами турбокомпрессора, который создает вихревой поток газов общего направления при нагнетании и выхлопе.
