БЕСШАТУННЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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 использовано в качестве силового агрегата на транспортных средствах и стационарных установках.
В технике известны кривошипно-шатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания с рядным расположением цилиндров, содержащий кривошипно-шатунный механизм, детали цилиндрово-поршневой группы, механизм газораспределения, который достаточно прост в изготовлении, экономичен, надежен, но обладает следующими недостатками:
1. Уступает по тепловому КПД бесшатунному двигателю (журнал «Автомобильная промышленность» №3, 2007 год, с.25);
2. Боковое трение поршня снижает механический КПД и моторесурс;
3. Большая длина и вес;
4. Невозможна полная балансировка сил инерции кривошипно-шатунного механизма.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания (Баландин С.С. «Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания», издательство «Машиностроение »,Москва, 1968 год), имеющий более высокий тепловой КПД, в нем отсутствует боковое трение поршня, а силы инерции бесшатунного механизма уравновешиваются двумя противовесами.
Однако наличие соединительного вала и двух пар зубчатых колес, обеспечивающих синхронность вращения эксцентриков бесшатунного механизма, усложнили его конструкцию и снизили надежность - даже незначительные зазоры в зубчатых зацеплениях приводят к нарушению соосности коренных подшипников коленчатого вала. Кроме того в двигателе сложно обеспечить соосность поршня и цилиндра, а используемая схема установки клапанов механизма газораспределения увеличила поперечные размеры двигателя и усложнила его применение на автомобилях.
Цель изобретения - применяя новые конструктивные решения создать бесшатунный поршневой двигатель, имеющий малые размеры и вес, простой и надежный бесшатунный механизм, в котором соосность поршня и цилиндра обеспечивается конструкцией цилиндра.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности, уменьшении размеров, веса и трудоемкости изготовления бесшатунного двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что бесшатунный механизм, содержащий коленчатый вал, имеющий коренные шейки, расположенные в подшипниках эксцентриков, и штоковые шейки, расположенные в подшипниках шток-поршней, согласно
изобретению коленчатый вал имеет три коренные шейки, две из которых находятся в подшипниках основного эксцентрика, а третья в подшипнике свободного эксцентрика. Коленчатый вал не имеет переходных щек, диаметры штоковых шеек увеличены за счет смещения плоскости разъема шток-поршня относительно оси подшипника.
Противолежащие цилиндры, направляющие шток-поршня и гнездо под внутренний подшипник эксцентрика выполнены как единая деталь, картер отсутствует, а цилиндры крепятся к передней и задней крышкам.
Механизм газораспределения, состоящий из клапанов, пружин, толкателей, распределительных валиков, согласно изобретению оси клапанов расположены в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, а оси распределительных валиков параллельны оси цилиндра.
Изобретение поясняется чертежами - на фиг.1 изображен продольный разрез двигателя, на фиг.2 - поперечный разрез двигателя, на фиг.3 изображен разрез механизма газораспределения. Основной эксцентрик 3 вращается в двух подшипниках - подшипник внутренний 13 установлен в гнезде переднего цилиндра 18, подшипник внешний 6 в передней крышке 7. Свободный эксцентрик 17 вращается в двух подшипниках, расположенных в корпусе 14, установленном в гнезде заднего цилиндра 15. Коленчатый вал 5, имеющий три коренных шейки, две из которых находятся в двух подшипниках основного эксцентрика, а третья в подшипнике свободного эксцентрика. Две штоковые шейки коленчатого вала расположены в подшипниках двух шток-поршней 17. Шток-поршни совершают возвратно-поступательное движение в неподвижных направляющих, выполненных с цилиндром как единая деталь, что автоматически обеспечивает соосность поршней и цилиндров. Плоскость разъема шток-поршня смещена относительно оси подшипника на величину «А», что позволяет увеличить диаметр подшипника штоковой шейки коленчатого вала. Цилиндр передний 18 и цилиндр задний 15 крепятся к крышке передней 7, и к крышке задней 16 и центрируются по цилиндрическим поверхностям, выполненным в крышках. Ведущая шестерня 4 привода механизма газораспределения установлена на коленчатом вале и входит в зацепление с внутренним венцом блок-шестерни 2, два внешних венца которой входят в зацепление с четырмя колесами зубчатыми 1, соединенными валиками торсионными 8 с распределительными валиками 10, установленными в корпусе толкателя 9. Клапан 20 установлен во вставке 21, запрессованной в крышку цилиндра 12. Толкатель 11 установлен в цилиндрической расточке, выполненной в корпусе толкателя. Такая схема механизма газораспределения не только наиболее надежная и малоинерционная, но и позволяет уменьшить поперечные размеры двигателя.
Бесшатунный двигатель работает следующим образом: Сила давления газов с поршня через штоковый подшипник передается на коленчатый вал и приводит во вращение коленчатый вал и эксцентрики. Наличие двух коренных шеек коленчатого вала в двух
подшипниках основного эксцентрика обеспечивает соосность коренных подшипников и синхронное вращение эксцентриков. Вращение с коленчатого вала через привод передается на распределительный валик, который, перемещая кулачком толкатель, открывает канал всасывания или выхлопа.
Таким образом, двигатель предлагаемой конструкции не только обладает преимуществами, свойственными бесшатунным поршневым двигателям, но и в два раза короче и легче рядного кривошипно-шатунного поршневого двигателя и имеет более простые основные детали.