www.freepatent.ru
,
bankpatentov.ru
Изобретение относится к роторным двигателям внутрення сгорания и позволяет повысить эффективность работы двигателя, его КПД, а также упростить конструкцию, уменьшить вес и повысить компактность. На фланце рабочего цилиндра двигателя выполнены пазы для крепления его с фланцем корпуса, что позволяет совместно с маят никовыми пластинами, регулировать степень сжатия, в кривошипном валу выполнен продольный паз для нижнего конца маятниковой пластины. Последняя изменяет объем в камерах двигателя, обеспечивая проведение рабочих циклов. 14 з.п.ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в автомобильной промышленности и в тех областях народного хозяйства, где необходимы малый удельный вес, простота конструкции, надежность в эксплуатации, дешевизна изготовления.
В известном двигателе [1] имеется корпус, в котором изготовлены два параллельно друг другу цилиндра, где размещены вращающиеся в разных направлениях эксцентрики, а между цилиндрами в пазу установлена пластина, которая перемещается в возвратно-поступательном движении относительно эксцентриков и разделяет рабочую полость в каждом цилиндре на неравные объемы. Синхронное вращение эксцентриков в цилиндрах приводится при помощи шестерен. В известном двигателе существенным недостатком является удельный вес, так как в корпусе имеются два параллельно изготовленных цилиндра, в которых вращаются два эксцентрика в разных направлениях, что приводит все устройство к дисбалансу, а устранение требует дополнительных противовесов и мощного маховика. Данная конструкция усложняется набором шестерен для вращения эксцентриков. Трудно обеспечить герметичность в торцах пластин, прилегающих к эксцентрикам из-за изменения угла относительно оси вращения ротора, нет компенсатора, обеспечивающего необходимый зазор между эксцентриками. В двигателе применимы в основном радиальные уплотнения, что не обеспечивает заданную компрессию. Степень сжатия не регулируется и получается по конструктивному объему рабочей камеры. Задачей изобретения является повышение эффективности работы роторного двигателя, компактности, простоты конструкции, исключение шестерен и противовесов, технологичность изготовления деталей и монтажа сборки, малый удельный вес, изменяемый объем рабочей камеры (возможность регулирования степени сжатия), обеспечение требуемой герметичности и повышение (КПД). Поставленная задача решается тем, что кривошипно-маятниковый роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус и рабочий цилиндр, роторы, кривошипные валы, компрессионные уплотнения, две самостоятельные раздельные полости - подготовительную и рабочую с изменяющимися за счет вращения кривошипных валов с объемами, в которых образуются по две камеры с двумя рабочими циклами в каждой, муфту, маятниковые пластины для регулирования степени сжатия на фланце рабочего цилиндра выполнены пазы для крепления рабочего цилиндра с фланцем корпуса, в кольцевой паз опоры цапфы ротора установлена пружина с уплотнительным кольцом, а также изготовлено эксцентрично оси вращения отверстие для свободной установки кривошипного вала в сборке с компенсатором, причем в кривошипном валу выполнен продольный паз для возвратно-поступательного движения нижнего конца маятниковой пластины, совершающей возвратно-вращательное движение в подготовительной и рабочих полостях, изменяя объем в камерах, а верхняя часть свободно установлена в диаметральном продольном пазу корпуса и рабочего цилиндра. Кроме того, в опоре муфты выполнены эксцентричные отверстия для свободной установки кривошипных валов, расположенные на 180o относительно противоположного отверстия. В кривошипных валах выполнены равнорасположенные глухие пазы для установки в них пружин и пластин для равномерного поджатия кожуха; на кривошипные валы установлены кожухи для обеспечения заданной герметичности в точках соприкосновения с внутренним зеркалом корпуса и рабочего цилиндра, компенсатор с пружиной установлен на один конец кривошипных валов для обеспечения герметичности в местах соприкосновения торца кожуха с опорами цапф ротора; на шейке муфты выполнен диаметральный паз, ограниченный углом, в градусах, для распределения бензовоздушной смеси в расчетный момент газораспределения; в торцах опор цапф ротора и муфте выполнены кольцевые пазы для установки пружин и уплотнительных колец, обеспечивающих герметичность в камерах. В маятниковых пластинах выполнены торцевые пазы для установки пружин и уплотнительных роликов, обеспечивающих герметичность в торцах опор цапф ротора и торцах муфты; в диаметральной верхней части маятниковых пластин выполнен продольный паз для установки пружин и уплотнительных роликов, обеспечивающих герметичность между камерами в подготовительном и рабочем объемах. В впускном отверстии камеры сжатия и в выпускном отверстии рабочей камеры установлены обратные шариковые клапаны для подачи бензовоздушной смеси в обратном направлении; в осевое отверстие цапфы ротора с опорой и в муфте установлены обратные шариковые клапаны для забора и подачи масла под давлением в одном направлении. На шейку цапфы ротора с опорой установлен заборник с фиксацией в нижней части крышки от проворачивания, обеспечивающего забор масла из картера; в торцах паза кривошипных валов выполнены сквозные отверстия для поступления масла в полость паза; в пазах кривошипных валов образуются переменные полости из-за возвратно-поступательного движения маятниковых пластин при круговом движении кривошипных валов, обеспечивающих работу плунжерных насосов. Муфта свободно вращается от кривошипного вала по осевой с цапфой ротора за счет установленного в диаметральный паз подшипника скольжения. На фиг. 1 показан продольный разрез роторного двигателя; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А (на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - частичный продольный разрез цапфы ротора с опорой; на фиг. 5 - вид по стрелке А' на фиг. 4; на фиг. 6 - продольный разрез муфты; на фиг. 7 - поперечный разрез А-А на фиг. 6; на фиг. 8 - вид в плане кривошипного вала; на фиг. 9 - поперечный разрез А-А на фиг. 8; на фиг. 10 - продольный разрез маятниковой пластины; на фиг. 11 - вид по стрелке А" на фиг. 10; на фиг. 12 - вид по стрелке Б на фиг. 10. Роторный двигатель состоит из корпуса 1 и рабочего цилиндра 21 (фиг. 1). В осевое отверстие крышки 6 установлен подшипник 8, а на цапфу ротора 5 свободно надет маслозаборник 42, при этом в осевое отверстие цапфы ротора с опорой установлен шариковый обратный клапан 10, а в кольцевой паз опоры - пружина 13 и уплотнительное кольцо 14, обеспечивающие герметичность внутренней полости П (фиг. 2). Во внутреннюю полость корпуса 1 установлена муфта 2 с установкой в кольцевые пазы пружин 13 и уплотнительных колец 14, а также подшипник скольжения (вкладыш) 29 и шариковый обратный клапан 28. В продольные равнорасположенные пазы кривошипного вала 4 (фиг. 2) установлены пружины 32, пластины 31, надет кожух 3 (фиг. 2), компенсатор 11 и пружина 44 (фиг. 1), при этом в торцевые пазы маятниковой пластины 17 (фиг. 1) установлены пружины 30 и ролики 39, причем маятниковая пластина установлена в паз кривошипного вала 4 (фиг. 2), а в паз Б (фиг. 11) вложены пружины 19 и уплотнительный ролик 18 (фиг. 1), при этом кривошипный вал с маятниковой пластиной установлен в диаметральный продольный паз Н корпуса 1 (фиг. 2), а конец кривошипного вала 4 вставлен в эксцентричное отверстие муфты 2 (фиг. 1). Обратный конец кривошипного вала 4 вставлен в эксцентрическое отверстие опоры цапфы ротора 5 (фиг. 1) с установкой пружины 44 и компенсатора 11, при этом крышка 6 соединена с фланцем корпуса 1 болтами 15 и гайками 16. В продольные равнорасположенные пазы кривошипного вала 23 (фиг. 3) вложены пружины 38, пластины 37 и установлен кожух 27. В маятниковую пластину 20 (фиг. 1) вложены пружины 40 и уплотненные ролики 41. При этом нижний конец маятниковый пластины 20 установлен в паз кривошипного вала 23, а в верхнюю часть продольного паза установлены пружины 35 и уплотнительный ролик 34 (фиг.3), причем кривошипный вал 23 в сборе с маятниковой пластиной 20 вставлен с натягом в продольный диаметральный паз М рабочего цилиндра (фиг. 3), а конец кривошипного вала 23 установлен в эксцентричное отверстие муфты 2 (фиг. 1). В кольцевой канавке опоры цапфы ротора 22 размещены пружина 13 и уплотнительное кольцо 14, при этом цапфа ротора с опорой 22 вставлена в рабочий цилиндр 21, причем на конец вала установлены компенсатор 26 и пружина 43. Рабочий цилиндр закреплен с корпусом 1 болтами и гайками 15 и 16 (при условии совмещения меток на фланцах корпуса и рабочего цилиндра, обеспечивая расчетную степень сжатия) с последующей установкой крышки 25, подшипника 24 и закреплен болтами 15 и гайками 16. Предложенный двигатель по принципу - четырехтактный, кривошипно-маятниковый, роторный, карбюраторный с непосредственным впрыском бензовоздушной смеси и с воздушно-принудительным охлаждением. Данный двигатель имеет две самостоятельные раздельные полости - первая подготовительная П (фиг. 2), образующаяся внутренней полостью корпуса 1, между плоскостями опоры цапфы ротора 5 и муфты 2 (фиг. 1), вторая - рабочая Г, образующаяся внутренней полостью рабочего цилиндра 21 (фиг. 3) между плоскостями муфты 2 и опоры цапфы ротора 22 (фиг. 1). При вращении за один оборот цапфы ротора с опорой 5 плавающий кожух 3 (фиг. 2) обеспечивает необходимую герметичность в точках соприкосновения с внутренним зеркалом цилиндра корпуса 1, а маятниковая пластина 17 приводится в возвратно-вращательное (маятниковое ) движение кривошипным валом 4, при этом в подготовительной полости П корпуса 1 происходит изменение из-за раздела полости на две камеры С и К за счет движения маятниковой пластины 17 и кругового эксцентрикового вращения кривошипного вала 4 с опорой цапфы ротора 5, в которых одновременно происходят два цикла - впуск и сжатие, при этом во второй полости Р рабочего цилиндра 21 (фиг. 3) также одновременно происходят два цикла - рабочий ход и выпуск. В камере К (фиг. 2) при разрежении происходят впуск бензовоздушной смеси через отверстие В, а с обратной стороны кривошипного вала 4, в камере С - сжатие рабочей смеси и впрыск под давлением через отверстие m обратного шарикового клапана 33 и отверстие Ф (фиг. 2) и входное отверстие "е" (фиг. 1) и диаметральный паз В (фиг. 7), ограниченный углом в градусах, муфты 2 (фиг. 1) через входное отверстие "э" в отверстие "д" (фиг. 3) обратного шарикового клапана 36 в рабочую камеру Т рабочего цилиндра 21. При перекрытии отверстий "е, э" (фиг. 1) шейкой Г (фиг.7) муфты 2 газораспределение прекращает подачу бензовоздушной смеси, сжатой до расчетной степени сжатия в рабочую камеру Т (фиг. 3). В корпусе 1 (фиг. 2) объем в подготовительной полости происходит из технического задания мощности двигателя, а для этого необходимы расчетный рабочий объем (см3) и заданная степень сжатия, которая равна отношению полного объема в камере, впуск к объему камеры сгорания рабочего цилиндра соответственно будет меньше, учитывая регулировку объема в камере сгорания в пользу необходимого объема для свободного выпуска отработанных газов и продолжительности вращения при рабочем ходе. В рабочей камере Т (фиг. 3), наполненной рабочей смесью до заданной степени сжатия, подан импульс высокого напряжения на свечу зажигания, которая установлена в отверстии Ж, при этом рабочая смесь воспламеняется, сгорает и, расширяясь в газообразные продукты, приводит во вращательное движение через кривошипный вал 23 цапфу ротора с опорой 22, муфту газораспределения 2, маятниковую пластину 20 (фиг. 1), а также кривошипный вал 4, маятниковую пластину 17, цапфу ротора с опорой 5. При рабочем ходе в камере Г происходят свободный выход отработанных газов и дополнительная очистка через отверстие Л (фиг.3), используя инерцию выходных газов. Таким образом за один оборот вращения ротора происходят одновременно четыре цикла: впуск, сжатие и рабочий ход, выпуск. При работе двигателя кривошипный вал 4 ( фиг. 2) приводит в круговое движение цапфу ротора с опорой 5, а маятниковую пластину 17 в возвратно-вращательное движение, при этом паз кривошипного вала и маятниковая пластина 17, находящиеся в пазу, совместно обеспечивают возвратно-поступательное движение, которое производит работу плунжерного масло-насоса с дополнительной установкой обратных шариковых клапанов в осевых каналах цапф ротора и муфте 2 для смазки, охлаждения и уменьшения трения трущихся поверхностей деталей и узлов. При этом масло из картера "ю" в полости крышки 3 (фиг.1) поступает в канал "б" свободно установленного заборника 42 и через обратный шариковый клапан 10 попадает в канал у кривошипного вала 4 и в полость паза, в момент сжатия масло под давлением через канал "у" попадает в торцевые полости и далее на смазку кольцевых уплотнений 14, а через канал "п" маятниковой пластины на смазку ролика 18 и через обратный шариковый клапан 28 на смазку кольцевого уплотнения 14 муфты 2 и смазку подшипника скольжения 29, а также в полость кривошипного вала 23 через каналы "ц, м" на смазку уплотнительного кольца 14 цапфы ротора с опорой 22 и компенсатора 26. При этом через канал маятниковой пластины 20 на смазку ролика 34 (фиг. 3) обратный слив происходит через канал "х" в цилиндре 21 (фиг. 3) и крышке 25 (фиг. 1) в картер и из картера через отверстие "я" в радиатор для охлаждения и далее через канал "н" на слив в картер "ю" внутренней полости крышки 6 (фиг. 1).Формула изобретения
1. Кривошипно-маятниковый роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус и рабочий цилиндр, роторы, кривошипные валы, компрессионные уплотнения, две самостоятельные разделительные полости - подготовительную и рабочую с изменяющимися за счет вращения кривошипных валов объемами, в которых образуются по две камеры - с двумя рабочими циклами в каждой, отличающийся тем, что содержит муфту, маятниковые пластины, для регулирования степени сжатия на фланце рабочего цилиндра выполнены пазы для крепления рабочего цилиндра с фланцем корпуса, в кольцевой паз опоры цапфы ротора установлена пружина с уплотнительным кольцом и изготовлено эксцентрично оси вращения отверстие для свободной установки кривошипного вала в сборке с компенсатором, причем в кривошипном валу выполнен продольный паз для возвратно-поступательного движения нижнего конца маятниковой пластины, совершающей возвратно-вращательное движение в подготовительной и рабочей полостях, изменяя объем в камерах, а верхняя часть свободно установлена в диаметральном продольном пазу корпуса и рабочего цилиндра. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в опоре муфты выполнены эксцентричные отверстия для свободной установки кривошипных валов, расположенные на 180o относительно противоположного отверстия. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в кривошипных валах выполнены равнорасположенные глухие пазы для установки в них пружин и пластин для равномерного поджатия кожуха. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на кривошипные валы установлены кожухи для обеспечения заданной герметичности в точках соприкосновения с внутренним зеркалом корпуса и рабочего цилиндра. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компенсатор с пружиной установлен на один конец кривошипных валов для обеспечения герметичности в местах соприкосновения торца кожуха с опорами цапф ротора. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на шейке муфты выполнен диаметральный паз, ограниченный углом в градусах, для распределения бензовоздушной смеси в расчетный момент газораспределения. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в торцах опор цапф ротора и муфте выполнены кольцевые пазы для установки пружин и уплотнительных колец, обеспечивающих герметичность в камерах. 8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в маятниковых пластинах выполнены торцевые пазы для установки пружин и уплотнительных роликов, обеспечивающих герметичность в торцах опор цапф ротора и торцах муфты. 9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в диаметральной верхней части маятниковых пластин выполнен продольный паз для установки пружин и уплотнительных роликов, обеспечивающих герметичность между камерами в подготовительном и рабочем объемах. 10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что во впускном отверстии камеры сжатия и в выпускном отверстии рабочей камеры установлены обратные шариковые клапаны для подачи бензовоздушной смеси в обратном направлении. 11. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в осевое отверстие цапфы ротора с опорой и в муфте установлены обратные шариковые клапаны для забора и подачи масла под давлением в одном направлении. 12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на шейку цапфы ротора с опорой установлен заборник с фиксацией в нижней части крышки от проворачивания, обеспечивающего забор масла из картера. 13. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в торцах паза кривошипных валов выполнены сквозные отверстия для поступления масла в полость паза. 14. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в пазах кривошипных валов образуются переменные полости из-за возвратно-поступательного движения маятниковых пластин при круговом движении кривошипных валов, обеспечивающих работу плунжерных насосов. 15. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что муфта свободно вращается от кривошипного вала по осевой с цапфой ротора за счет установленного в диаметральный паз подшипника скольжения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11www.findpatent.ru
Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в двигателе цилндропоршневая группа выполнена в виде полого цилиндрического сектора, в вершине которого на оси выходного вала размещена лопатка-поршень с профилем, повторяющим форму сечения цилиндрического сектора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструированию двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен ДВС, содержащий цилиндро-поршневую группу, систему впрыскивания топлива и отвода отработанных газов (авт. св. СССР N 1280157, кл. F 02 B 53/00, 1986). Однако известный двигатель металлоемок и некомпактен. Техническим результатом изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Результат достигается тем, что в двигателе, содержащем цилиндро-поршневую группу, системы зажигания, подачи топливно-воздушной смеси и отвода отработавших газов, цилиндро-поршневая группа выполнена в виде полого цилиндрического сектора, в вершине которого на оси выходного вала размещена лопатка-поршень с профилем, повторяющим форму сечения цилиндрического сектора, кроме того лопатка-поршень выполнена прямоугольного профиля с закругленными углами. На фиг. 1 показан маятниковый двигатель внутреннего сгорания, выполненный в виде сектора полого кольца прямоугольного сечения, при этом разрез в кольце выполнен на всю ширину прямоугольной лопатки; на фиг. 2 в виде сектора полого кольца полукруглого сечения, при этом разрез в полом кольце выполнен на всю ширину полукруглой лопатки у ее основания. Двигатель содержит полое кольцо 1, перемычки 2, клапана впрыскивания топлива 3, клапана отвода отработанных газов 4, лопатки 5, ось 6. Маятниковый двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При движении лопаток 5 по часовой стрелке относительно оси 6 происходит забор топливо-воздушной смеси клапанами 3, расположенными на тех перемычках 2, от которых "отъезжают" лопатки, при этом идет удаление отработанных газов клапанами 4 на тех перемычках, к которым эти лопатки "подъезжают". При смене направления движения происходит впрыскивание топливо-воздушной смеси клапанами 3, которые были расположены на перемычках с открытыми клапанами 4 (при движении против часовой стрелки она закрывались). Закрыты клапана 3 и 4 на перемычках, к которым "подъезжают" лопатки, двигаясь против часовой стрелки, при этом происходит сжатие топливо-воздушной смеси и ее воспламенение в верхней мертвой точке с помощью свечи или без нее. После чего совершается полезная работа по расширению горячей смеси (движение опять по часовой стрелке), одновременно происходит сжатие и воспламенение в верхней мертвой точке смеси при закрытых 3 и 4 клапанах в камерах, образованных "подъезжающими" лопатками при движении по часовой стрелке. При дальнейшем полном колебании (вращение против часовой и по часовой стрелке) происходит продувка цилиндров 1. После чего цикл работы двигателя повторяется. Цилиндро-поршневая группа маятникового двигателя внутреннего сгорания соединена с коленвалом через шатун (на фиг. не показан). Необходимо отметить, что количество перемычек должно в два раза превосходить количество лопаток. Количество лопаток желательно выполнять не менее двух, при этом двигатель по существу является четырехцилиндровым. Маятниковый двигатель внутреннего сгорания может быть выполнен тороидальным (в сечении круг), цилиндрическим (в сечении прямоугольник), а в общем случае полое кольцо может иметь сечение заданной формы. Применение маятникового двигателя внутреннего сгорания позволит получить компактный многоцилиндровый двигатель с одним шатуном и малогабаритным легким кривошипом.Формула изобретения
1. Маятниковый двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндро-поршневую группу, системы зажигания, подачи топливо-воздушной смеси и отвода отработавших газов, отличающийся тем, что цилиндро-поршневая группа выполнена в виде полого цилиндрического сектора, в вершине которого на оси выходного вала размещена лопатка-поршень с профилем, повторяющим форму сечения цилиндрического сектора. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопатка-поршень выполнена прямоугольного профиля.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания с планетарным движением ротора-поршня
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в различных транспортных средствах
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства
Изобретение относится к машиностроению, в частности к моторостроению, и может быть использовано в автостроении, авиастроении и других областях техники
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам и устройствам газообмена двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания с плоско-параллельным круговым движением ротора
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), предназначенным для преобразования тепловой энергии, полученной при сгорании в них топлива, в механическую работу и относится к отрасли машиностроения
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), предназначенным для преобразования тепловой энергии, полученной при сгорании в них топлива, в механическую работу и относится к отрасли машиностроения
Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой комплексное устройство, состоящее из рабочей ступени роторного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), конструктивно и функционально связанного с компрессионной ступенью роторным компрессором
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на транспорте
Изобретение относится к энергетике, в часности к двигателям "РДК-8", предназначенным для преобразования энергии сгоревшего топлива в механическую энергию, двигатель может быть использован в качестве ДВС для транспортных средств, а также для привода электрогенераторов
Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам объемного расширения
Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и позволяет получить рациональный рабочий цикл
Изобретение относится к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструированию двигателей внутреннего сгорания
www.findpatent.ru
www.freepatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Технический результат заключается в возможности увеличения мощности двигателя без увеличения его высоты. Согласно изобретению двухтактный дизельный двигатель, содержит качающийся цилиндр с поршнем, соединенным посредством штока с мотылевой шейкой коленвала. Двигатель оснащен прямоточно-клапанной системой продувки, нагнетателем заряда свежего воздуха, системой питания с форсунками и системой смазки. Заряд свежего воздуха при продувке цилиндра поступает из ресивера через нагнетательные клапаны с гидпроприводом. Выхлоп происходит через выхлопные окна с цилиндрической задвижкой, откуда выхлопные газы перед выбросом в атмосферу поступают в газовую турбину газотурбовентиляторного нагнетателя, подающего воздух в ресивер. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания /далее по тексту - ДВС/.
Известно, что все поршневые ДВС подразделяются на два типа, тронковые и крейцкопфные. Известно, что цилиндровая мощность поршневых ДВС при одинаковом диаметре цилиндра зависит от размера хода поршня, образовав понятие - литраж ДВС и равен произведению поперечного сечения цилиндра на размер хода поршня.
Известно, что у тронковых ДВС величина размера хода поршня зависят от длины шатуна, которая равна расстоянию от центра поршневого пальца до центра кривошипной шейки коленвала и представляет собой параметр шатуна по формуле:
где λш - параметр шатуна; r -радиус кривошипа коленвала; L - длина шатуна. Практически величина параметра находится в пределах 1/3,6...1/4,8 /См. книгу Судовые двигатели внутреннего сгорания, Ленинград, изд. Судостроение, 1989 г., стр.53, рис.2.8/
Не менее важным параметром ДВС является отношение величины размера хода поршня к диаметру цилиндра, /см. выше упомянутую книгу стр.119/. Известно, что длину шатуна ограничивает угол преломления нормальной силы, не допускающий соударения стержня шатуна о стенки цилиндра, поэтому практикой установлено, что этот угол не должен превышать значения - 13,5°. Таким образом образовалось родовое понятие длинно и короткоходность конструкции ДВС, у которых в обоих случаях ограничением является средняя скорость движения поршня, отсюда и число оборотов коленвало. Эти параметры определяю высоту ДВС. Известно, что короткоходные ДВС уменьшают высоту ДВС, но для сохранения одинаковой цилиндровой мощности, требуется увеличение числа оборотов коленвала, а последние увеличивают динамическую напряженность кривошипно-шатунного механизма /далее по тексту - КШМ/. Поскольку длинноходность является привлекательной, был изобретен крейцкопфный механизм, сохраняющий нормальную силу неизменной, переложив угол преломления на шатун, сочленный с ползуном, соединенным с паралелями крейцкопфа, однако новизна прибавила высоту ДВС, и тем не менее эта новизна увеличивает цилиндровую мощность.
Целью настоящего изобретения является существенное уменьшение высоты двигателя.
Согласно изобретению двухтактный дизельный двигатель содержит качающийся цилиндр с поршнем, соединенным посредством штока с мотылевой шейкой коленвала. Двигатель оснащен прямоточно-клапанной системой продувки, нагнетателем заряда свежего воздуха, системой питания с форсунками и системой смазки. Заряд свежего воздуха при продувке цилиндра поступает из ресивера через нагнетательные клапаны с гидпроприводом. Выхлоп происходит через выхлопные окна с цилиндрической задвижкой, откуда выхлопные газы перед выбросом в атмосферу поступают в газовую турбину газотурбовентиляторного нагнетателя, подающего воздух в ресивер. Система питания двигателя включает в себя насос-форсунки с безнасосным гидроприводом. Система смазки выполнена гравитационной и подает смазочную жидкость самотеком. При этом всас масляного насоса соединен с концом масляной магистрали, а нагнетание производится в масляную емкость, размещенную выше точек смазки. Качающиеся цилиндры могут быть параллельно спарены в единую конструкцию с общей камерой сгорания и их поршни соединены с одной мотылевой шейкой коленвала.
Таким образом, предложенный двигатель отличается от крейцкопфного ДВС тем, что из конструкции крейцкопфного ДВС исключено крейцкопфное устройство вместе с шатуном, а шток поршня оснащен устройством соединения штока с мотылевой шейкой коленвала, при этом цилиндру придается маятниковое качание. Цилиндр оснащается двумя цилиндрическими шипами, размещенными ниже соединения крышки цилиндра поперек оси коленвала. Каждый шип шарнирно соединяется с А-образной стойкой, при этом обе стойки параллельно друг другу устанавливаются на фундаментной раме, на которой в рамовых подшипниковых постелях размещен коленвал.
Таким образом, образована новая кинематическая связь ДВС, при которой нормальная сила давления газов на поршень передается непосредственно штоку поршня, а он уже мотылевой шейке коленвала. При этом диафрагма и сальник обеспечивают штоку поршня только возвратно-поступательное движение. А маятниковое качание цилиндра со штоком образует телескопический шатун переменной длины.
Известно, что все ДВС подразделяются по рабочему объему цилиндра на следующие основные классы: особо малый до 1,2 литра; малый от 1,2 до 1,8 литра; средний от 1,8 до 3,5 литра; большой свыше - 3,5. (см. краткий автомобильный справочник НИИАТ, М.: Транспорт, 1984 г., стр.7) В настоящем изобретении предлагается для подвески ДВС от особо малого до среднего класса использовать А-образные стойки, укрепляемые на фундаментной раме только жестко на одном шарнирном сочленении шипов маятникового цилиндра. При этом фундаментная рама оснащается одним шарнирным хомутом с лапами для крепления на несущей раме транспортного средства. Вторым шарниром является цилиндрический выступ-венец на коробке передач и кожух маховика. Два шарнира позволяют ДВС вместе с фундаментной рамой радиально качаться, гася крутильные колебания и опрокидывающий момент, при этом коробка передач жестко закрепляется на несущей раме, а ДВС получает плавающее состояние. Для подвески мощных судовых ДВС предлагается конструкция А-образной стойки с двумя шарнирами, на одном из которых подвешивается маятниковый цилиндр, а второй посредством разъема устанавливается на корпусе рамового подшипника, при этом каждая стойка опирается на двухсторонний амортизатор с тарельчатыми пружинами. Один конец амортизатора шарнирно закрепляется на фундаментной раме, а второй на А-образной ноге стойки, образуя мягкую податливость подвеске и одновременно гася опрокидывающий момент и крутильные колебания ДВС.
Маятниковый цилиндр предлагается оснастить прямоточной клапанной системой газообмена, в котором заряд свежего воздуха поступает в цилиндр через нагнетательные клапаны в крышке цилиндра. Клапаны открываются за счет работы безнасосного гидропривода, а закрываются под действием конусных пружин сжатия. Каждая пружина опирается на корпус цилиндровой крышки, ее второй конец упирается в плунжер со втулкой, образующей ведомый цилиндр безнасосного гидропривода. Стержень клапана и тарелка имеют внутреннюю полость жидкостного охлаждения за счет рабочей жидкости безнасосного гидропривода, конец стержня клапана оснащен резьбой для закрепления в центре плунжера. Крышка цилиндра закрывается кожухом, являющимся ресивером заряда свежего воздуха, вследствие чего отпадает необходимость в клапаных патрубках. Выхлопные газы из цилиндра выбрасываются через выхлопные окна напрямую в газовую турбину газотурбовентиляторного нагнетателя. С обоих концов турбинного вала установлены радиальные лопасти вентиляторного нагнетателя типа Сироко, газовая турбина активного типа и оснащена радиальными широкополосными лопастями, оба конца вала вращаются на подшипниках качения.
Выхлопные окна цилиндра перекрываются цилиндрической задвижкой золотником, постоянно подпружиненой конусной проволочной пружиной, опирающейся на диафрагму цилиндра.
Система охлаждения маятникового цилиндра может быть жидкостной или оребренной воздушной, поскольку маятниковый цилиндр находится в постоянном движении и свободно сбрасывает излучаемое тепло.
Системе смазки ДВС предлагается быть гравитационным самотеком, но при этом на конце магистрали устанавливается масляный насос всасом, его нагнетательная магистраль сообщена с масляной емкостью, в которую откачивается смазка, при этом на всех стыках магистрали образуется подсос воздуха, поэтому подтекание и утечки не могут возникать. Охлаждение поршня маятникового цилиндра может осуществляться за счет системы смазки от мотылевой шейки коленвала по каналам штока внутрь поршня и обратно в мотылевую шейку.
Привод механизма газораспределения и подачи топлива на сгорание может осуществлять один общий трансмиссионный вал, устанавливаемый параллельно коленвалу, его вращение может производить спарник-синхронизатор, размещенный между кривошипами на торге носка коленвала и торце трансмиссионного вала.
В качестве топливной аппаратуры предлагается использовать упрощенную конструкцию насос-форсунки с безнасосным гидроприводом, конструкция которой представлена в заявке на изобретение №2005131806/06/035657/, дата подачи заявки 13.10.2005 г. и находится в экспертизе по существу. Аналогичный безнасосный гидропривод может осуществлять работу клапанного механизма. Оба безнасосных гидропривода могут иметь блочную конструкцию, или отдельную на каждый цилиндр.
Предлагаемая конструкция ДВС судовых представляет собой реверсивный двигатель, у которого реверс осуществляется за счет симметричного профиля кулачка при пусковом моменте нужного направления электростартером. Для смазки стенок цилиндра предлагается фитильная масленка, размещенная в канавке поршня сообщенная радиальными сверлениями с внутренней полостью порсшня, через которые происходит подпитка фитиля.
Предлагаемая конструкции ДВС может иметь удвоение агрегатной мощности за счет параллельного спаривания маятниковых цилиндров в едину конструкцию с общей камерой сгорания и общим устройством соединения штоков с мотылевой шейкой коленвала, при этом базовая длина ДВС не изменяется, происходит лишь увеличение диаметров мотылевых и рамовых шеек коленвала. Подпоршневая полость цилиндра может использовать как компрессорная для образования свежего заряда воздуха.
Коленвал может иметь сборно-разборную конструкцию, состоящую из исцельных щек с мотылевой шейкой, соединяемой с рамовой шейкой посредством силовых шпилек, гайки у которых утапливаются в теле щек, при этом количество шпилек должно позволять смещать заклинку колен, исходя из количества колен,
Предлагаемую конструкцию ДВС при монтаже и демонтаже можно осуществлять крупными блоками-узлами заводской сборки, таких как маятниковые цилиндры и коленвалы, что значительно сократит их сроки.
Краткое описание прилагаемые чертежей.
Фиг.1 - разрез маятникового цилиндра по оси в масштабе 1:1
поз.1 - маятниковый цилиндр; 2 - поршень со штоком; 3 - диафрагма цилиндра; 4 - цилиндрическая золотниковая задвижка; 5 - конусная проволочная пружина поджатия задвижки; 6 - крышка цилиндра; 7 - насос-форсунка; 8 - нагнетательный клапан с плунжером и пружиной; 9 - шип цилиндра; 10 - А-образная стойка подвески цилиндра; 11 - мотылевая шейка коленвала; 12 - каналы проточного охлаждения поршня; 13 - фитильная масленка смазки стенок цилиндра.
Фиг.2 - Боковой вид маятного цилиндра и А-образной стойки с коленвалом;
поз. - 14 -рамовая шейка коленвала; 15 - фундаментная рама; 16 - газовая турбина; 17 - вентиляторные лопасти нагнания; 18 - устройство соединения штока с мотылевой шейкой; 19 - кожух цилиндровой крышки и она же ресивер заряда воздуха; 20 - выхлопная труба газовой турбины; 21 - несущая рама транспортного средства;.
Фиг.3 - Боковом вид сдвоенных маятниковых цилиндров.
поз. - 22 - тарельчатые пружины амортизаторов; 23 - корпус рамового подшипника; 24 - щека коленвала; 25 - общая камера сгорания; 26 - шарнирное соединение А-образной стойки с корпусом рамового подшипника; 27 - шарнирное соединение маятникового цилиндра с А-образной стойкой.
Работает двухтактный маятниковой двигатель следующим образом: пуск в работу производит стартер, под воздействием сгоревшего топлива, поршень 2 со штоком устремляется из версией мертвой точки в направлении нижней мертвой точки, на пути движения взаимодействует с цилиндрической золотниковой задвижкой 4, последняя открывает выхлопные окна, выхлопные газы по ним устремляются непосредственно в газовую турбину 16, у которой на концах вала смонтированы радиальные лопасти вентиляторного нагнетателя типа Сирокко 17, и далее по каналу в ресивер 19. Отработавшие выхлопные газы по трубе 20 выбрасываются в атмосферу. При достижении поршнем нижней мертвой точки цилиндровая полость освобождена от выхлопных газов. В момент открытия выхлопных окон происходит открытие нагнетательных клапанов 8, по которым из ресивера нагнетается заряд свежего воздуха, затем после закрытия выхлопных окон закрываются и нагнетательные клапаны, а в цилиндровой полости происходит сжатие свежего заряда воздуха, по окончании сжатия цикл повторяется.
В качестве примера приводятся параметры трех различных ДВС по цилиндровой и агрегатной мощности
| Параметры конструкции | ед. измер. | Марки по ГОСТ | |
| 4ДН 6/9 | 10 ДНР8/280 | ||
| Диаметр цилиндра | см | 6 | 80 |
| Площадь поршня | см2 | 28,27 | 5026 |
| Ход поршня | см | 9 | 280 |
| Отношение хода поршня к диаметру | разы | 1,5 | 3,5 |
| Сиднее эффективное давление | кг/см2 | 15 | 15 |
| Сала давления газов на поршень | кг с | 424 | 75390 |
| Работа одного хода поршня | кгс. м | 38,16 | 211092 |
| Средняя скорость движения поршня | м/сек | 9 | 8,4 |
| Число оборотов коленвала | п/мин | 2100 | 90 |
| -′′- -′′- -′′- | п/сек | 35 | 1,5 |
| Цилиндровая мощность | л.с. | 17,8 | 4220 |
| Число цилиндров | шт. | 4 | 10 |
| Агрегатная мощность | л.с. | 71,2 | 42200 |
| При удвоении цилиндров - 20 цил. агрегатная мощность составит 84400 л.c. |
1. Двухтактный дизельный двигатель, содержащий качающийся цилиндр с поршнем, соединенным посредством штока с мотылевой шейкой коленвала, оснащенный прямоточно-клапанной системой продувки, нагнетателем заряда свежего воздуха, системой питания с форсунками и системой смазки, отличающийся тем, что заряд свежего воздуха при продувке цилиндра поступает из ресивера через нагнетательные клапаны с гидпроприводом, а выхлоп происходит через выхлопные окна с цилиндрической задвижкой, откуда выхлопные газы перед выбросом в атмосферу поступают в газовую турбину газотурбовентиляторного нагнетателя, подающего воздух в ресивер.
2. Двухтактный дизельный двигатель по п.1, отличающийся тем, что система питания включает в себя насос-форсунки с безнасосным гидроприводом.
3. Двухтактный дизельный двигатель по п.1, отличающийся тем, что система смазки выполнена гравитационной и подает смазочную жидкость самотеком, при этом всас масляного насоса соединен с концом масляной магистрали, а нагнетание производится в масляную емкость, размещенную выше точек смазки.
4. Двухтактный дизельный двигатель по п.1, отличающийся тем, что качающиеся цилиндры параллельно спарены в единую конструкцию с общей камерой сгорания и их поршни соединены с одной мотылевой шейкой коленвала.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателям, преобразующим механическую энергию колебаний в энергию вращения валами может быть использовано, например, в волновых энергетических установках. Уровень техникиИзвестен выбранный в качестве прототипа маятниковый двигатель, содержащий корпус, размещенные внутри корпуса инерционное тело, раму, храповую шестерню, закрепленную на валу отбора мощности, горизонтально установленном на раме, первый и второй рычаги, снабженные собачками и свободно насаженные на вал отбора мощности [1]. Прототип использует главным образом колебания корпуса в вертикальном направлении. Недостаток прототипа - низкий КПД, обусловленный неэффективным использованием горизонтальной составляющей качательных движений корпуса. Задача изобретения - создание маятникового двигателя, обеспечивающего высокий КПД за счет эффективного использования энергии колебаний корпуса как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Сущность изобретенияПредметом изобретения является маятниковый двигатель, содержащий корпус, размещенные внутри корпуса инерционное тело, раму, храповую шестерню, закрепленную на валу отбора мощности, горизонтально установленном на раме, первый и второй рычаги, снабженные собачками и свободно насаженные на вал отбора мощности, отличающийся согласно изобретению тем, что введен третий рычаг, установленный на первой горизонтальной оси, закрепленной на раме, а инерционное тело выполнено в виде первой и второй колесных платформ с грузом, размещенных вне рамы, при этом первый и третий рычаги конcольно закреплены на первой и второй платформах соответственно, второй рычаг шарнирно связан о третьим рычагом дополнительно введенной серьгой, а рама свободно подвешена в корпусе на второй горизонтальной оси, закрепленной в корпусе, с возможностью поворота вокруг нее. Указанная совокупность признаков обеспечивает повышение КПД за счет эффективного использования энергии колебаний корпуса как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Изобретение имеет развитие, состоящее в том, что на раму установлены редуктор и электрогенератор, вал которого снабжен маховиком и через редуктор кинематически связан с валом отбора мощности. Это позволяет вывести вырабатываемую энергию за пределы качающейся рамы. Осуществление изобретенияОсуществление изобретения с учетом его развития иллюстрируется фиг. 1, на которой представлена конструкция предлагаемого устройства, и фиг. 2 и 3, которые иллюстрируют состояния устройства в процессе работы. Устройство, фиг. 1, содержит корпус 1, внутри которого размещены инерционное тело, выполненное в виде первой колесной платформы 2 с грузом 3 и второй колесной платформы 4 с грузом 5, а также рама 6. Храповая шестерня 7 закреплена на валу 8 отбора мощности, который горизонтально установлен на раме 6. На вал 8 свободно насажены первый рычаг 9, снабженный собачкой 10, и второй рычаг 11, снабженный собачкой 12. Рычаги 9 и 11 связаны с шестерней 7 через собачки 10 и 12 соответственно. Третий рычаг 13 установлен на первой оси 14, горизонтально закрепленной на раме 6. Платформы 2 и 4 с грузами 3 и 5 размещены в корпусе 1 вне рамы 6. Рычаги 9 и 13 конcольно закреплены на платформах 2 и 4 соответственно, рычаг 11 шарнирно связан о рычагом 13 серьгой 15. Рама 6 свободно подвешена с возможностью поворота вокруг второй горизонтальной оси 16, закрепленной в корпусе 1. Платформы 2 и 4 снабжены колесами 17 и 18 соответственно и могут иметь по несколько колес. На раму 6 могут быть установлены редуктор 19 и электрогенератор 20, вал которого снабжен маховиком 21, и через редуктор 19 кинематически, например ременной передачей, связан с валом 8. Устройство работает следующим образом. Под воздействием внешней силы, например морских волн, корпус 1 колеблется и ось 16 отклоняется от вертикальной оси, как показано на фиг. 2 и 3 (вертикальная ось показана штрих-пунктиром). При отклонении корпуса 1 влево от вертикали (фиг. 2) платформа 2 с грузом 3 отрывается вместе с колесом 17 от дна корпуса 1 и, повисая, переходит в свободное падение. При этом вес платформы 2 с грузом 3, воздействуя на рычаг 9, приводит храповую шестерню 7 с помощью собачки 10 во вращение против часовой стрелки. Платформа 4 с грузом 5 в это время поднимается вверх, прокатываясь колесом 18 по дну корпуса 1. При отклонении корпуса 1 вправо от вертикали (как показано на фиг. 3) платформа 4 с грузом 5 отрывается вместе с колесом 18 от дна корпуса 1 и, повисая, переходит в свободное падение. При этом вес платформы 4 с грузом 5, воздействуя на рычаг 13, поворачивает его вокруг оси 14. Рычаг 13 через серьгу 15 и рычаг 11 с собачкой 12 приводит храповую шестерню 7 во вращение также против часовой стрелки. Платформа 2 с грузом 3 в это время поднимается вверх, прокатываясь колесом 17 по дну корпуса 1. В результате от колебаний корпуса 1 приводится во вращение против часовой стрелки вал 8. Мощность, отбираемая с вала 8, через повышающий обороты редуктор 19 передается генератору 20. Электроэнергия, вырабатываемая генератором 20, гибким кабелем выводится с качающейся вокруг оси 16 рамы 6 к потребителям, размещенным, например, в корпусе 1. Маховик 21 обеспечивает равномерность вращения генератора 20. Предложенный двигатель обеспечивает эффективное преобразование энергии колебаний корпуса в энергию вращения вала отбора мощности и затем в электроэнергию. Источник информации1. Авт. свид. СССР N 1100418, МПК F 03 B 13/14, 1984.
1. Маятниковый двигатель, содержащий корпус, размещенные внутри корпуса инерционное тело, раму, храповую шестерню, закрепленную на валу отбора мощности, горизонтально установленном на раме, первый и второй рычаги, снабженные собачками и свободно насаженные на вал отбора мощности, отличающийся тем, что введен третий рычаг, установленный на первой горизонтальной оси, закрепленной на раме, а инерционное тело выполнено в виде первой и второй колесных платформ с грузом, размещенных вне рамы, при этом первый и третий рычаги консольно закреплены на первой и второй колесных платформах соответственно, второй рычаг шарнирно связан с третьим рычагом дополнительно введенной серьгой, а рама свободно подвешена в корпусе на второй горизонтальной оси, закрепленной в корпусе, с возможностью поворота вокруг нее. 2. Маятниковый двигатель по п.1, отличающийся тем, что на раму установлены редуктор и электрогенератор, вал которого снабжен маховиком и через редуктор кинематически связан с валом отбора мощности.
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.07.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004
Извещение опубликовано: 10.05.2004
bankpatentov.ru
