ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к двигателестроению.
Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие два параллельно расположенных и связанных друг с другом шестернями с возможностью встречного синхронного вращения коленчатых вала, одноименные шатунные шейки которых, посредством шатунов, связаны с траверсой, в свою очередь шарнирно соединенной с поршнем (см. RU 2064599 С1, МПК F02B 75/32).
Такие двигатели значительную часть от времени работы тратят на подготовительные процессы сжатия и выпуска, а процесс расширения составляет половину одного оборота коленчатого вала, кроме того, при увеличении частоты вращения коленчатого вала снижается коэффициент наполнения цилиндра воздухом.
7
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий два шатуна, соединенные с сателлитом и двумя центральными колесами образующими дифференциальный механизм (патент РФ №RU 2182982, МПК F02B 75/32, 2002).
У такого двигателя дифференциальный механизм в определенных случаях сложно разместить в картере двигателя. Соединение шатуна с сателлитом не надежное. За одну пару циклов вверх-вниз поршня в цилиндре, на выходном валу, соединенном с внутренним центральном колесом, получается несколько оборотов вала по сравнению с существующими двигателями с коленчатым валом, когда на одну пару циклов вверх-вниз поршня в цилиндре приходится один оборот выходного вала. В связи с чем, передаточное отношение коробки передач у такого двигателя должно быть большим по сравнению с передаточными отношениями коробок передач на существующих двигателях с коленчатым валом.
Была поставлена задача: создать надежный и экономичный двигатель внутреннего сгорания за счет надежного соединения шатуна с сателлитом, снижения оборотов выходного вала дифференциального механизма, при этом размещение дифференциального механизма не требует усложнения конструкции картера двигателя.
Указанная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, размещенный в нем поршень, соединенные с ним шатуны, дифференциальный механизм, образованный из сателлита или сателлитов и колес, сателлит или сателлиты связаны с центральной осью дифференциального механизма через водило или кривошип.
Во втором варианте в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр, размещенный в нем поршень, соединенные с ним шатуны, дифференциальный механизм, образованный из сателлита или сателлитов и колес, сателлит или сателлиты и колеса выполнены в виде конических шестерен.
Связывание сателлита или сателлитов с центральным валом дифференциального механизма через водило или кривошип позволяет увеличить надежность места соединения шатуна с сателлитом.
Выполнение сателлита или сателлитов и колес коническими позволяет изготовить дифференциальный механизм с различными схемами расположения сателлита или сателлитов и колес, что дает возможность разместить дифференциальный механизм, без особого усложнения конструкции картера двигателя и позволяет снизить обороты выходного вала дифференциального механизма.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется на чертежах:
На фиг.1 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с центральным колесом, который совершает колебательно-вращательное движение, а другой шатун связан с сателлитами через водило;
на фиг.2 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с центральным колесом, а другой шатун связан с сателлитами, вал между двумя центральными колесами закреплен в корпусе;
на фиг.3 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с сателлитами через кривошип, который одним концом закреплен в корпусе, а другой шатун связан с центральным колесом;
на фиг.4 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с центральным колесом, а другой шатун связан с сателлитами через водило, при этом сателлиты совершает колебательно-вращательное движение;
на фиг.5 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с колесом, а другой шатун связан с сателлитами, которые совершает колебательно-вращательное движение, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими;
на фиг.6 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с колесом через кривошип, который одним концом закреплен в корпусе, а другой шатун связан с сателлитами, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими;
на фиг.7 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания, где один шатун связан с колесом, который совершает колебательно-вращательное движение, а другой шатун связан с сателлитами, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими;
Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с поршнем 2. На поршне шарнирно установлены два шатуна 3 и 4. Шатун 3 соединен с сателлитами 5, а шатун 4 соединен с центральным колесом 6 или центральным колесом 7, установленным на одном валу с центральным колесом 6 и соединенным с выходным валом 8. Шатун 3 может быть связан с сателлитами 5 через водило 9 или кривошип 10. В некоторых случаях шатун 3 связан с центральным колесом 6.
Сателлиты 5, колеса 6 и 7 выполнены в виде цилиндрических шестерен.
Во втором варианте сателлиты 5, колеса 6 и 7 выполнены в виде конических шестерен.
При необходимости, можно между центральным колесом 6 и центральным колесом 7, вал 8 закрепить к корпусу 11.
Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
При движении поршня 2, во время такта рабочего хода от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, шатун 3 вращает сателлиты 5 через водило 9 или кривошип 10. Шатун 4 вращает центральное колесо 6. При этом сателлиты 5 с водилом 9 будут вращаться в противоположную сторону от вращения центрального колеса 6. При достижении нижней мертвой точки, центральное колесо 7, будет вращать вокруг себя сателлиты 5 за счет накопленной маховиком энергии (маховик не изображен). Сателлиты 5 в свою очередь будут толкать через шатун 3, поршень 2. При этом поршень 2 через шатун 4, вращает центральное колесо 6. За счет разности соотношений параметров деталей, сателлиты 5 будут совершать вращательное движение, а центральное колесо 6 вращательно-колебательное. При движении поршня 2 вниз, направления вращений сателлитов 5 и центрального колеса 6, вокруг центрального вала будут разными и поэтому, скорость движения поршня 2 будет пониженной. При движении поршня 2 вверх направления вращений сателлитов 5 и центрального колеса 6, вокруг центрального вала, будут одинаковыми и поэтому, скорость движения поршня 2 при этом будет увеличенной. Все это будет происходит при неизменности скорости вращения выходного вала 8 за счет маховика. Поэтому, соответственно, процесс сжатия и процесс выпуска будут происходить быстрее, чем процессы рабочего хода и впуска. В определенных случаях, например, для снижения оборотов выходного вала, возможно соединение шатуна 3 с центральным колесом 6, а шатуна 4 с сателлитами 5. Для снижения габаритов двигателя, также возможно изготовление сателлитов 5 и центральных колес 6 и 7 в виде конических шестерен.
Применение встроенного дифференциального механизма в различных вариациях позволяет увеличить скорость движения поршня в процессе прохождения тактов сжатия и выпуск для четырехтактного двигателя и процесс сжатия для двухтактного двигателя, что дает увеличение литровой мощности двигателя.
Возможность осуществления полезной модели и обеспечение технического результата, а именно создание надежного и экономичного двигателя внутреннего сгорания, осуществляется за счет надежного соединения шатуна с сателлитом, снижения оборотов выходного вала дифференциального механизма, при этом размещение дифференциального механизма не требует усложнения конструкции картера двигателя, подтверждается приведенными чертежами и описанием конструкции двигателя внутреннего сгорания в статическом состоянии и в действии.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания может быть изготовлен на стандартном оборудовании из известных материалов с использованием известных технологий и соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».