ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предлагаемое устройство относится к поршневым двигателям, превращающим энергию сжигаемого топлива в механическую, используемую для привода различных механизмов.
Освоено массовое производство кривошипно-шатунных двигателей со свойственным им недостатком при работе: боковым давлением поршня на цилиндрическую поверхность.
Этот недостаток устранен в двухходовом двигателе Штельцера [1], в котором другое отрицательное свойство: механическая энергия может быть получена в нем только при применении других устройств, превращающих энергию сжигаемого топлива с использованием промежуточных жидкостей, газов, а так же электромагнитных устройств.
Отсутствует боковое давление поршня и в бесшатунном двигателе Баландина [2]. Но его конструкция сложна и трудоемка в изготовлении.
В предлагаемом кривошипно-штоковом двигателе устранено боковое давление поршня на цилиндр, что обеспечивается установкой на одном конце штока поршня, а на втором - рамки с продольной осью, перпендикулярной оси штока, с пазом для размещения кривошипа коленчатого вала.
Для уменьшения давления инерционных сил поршня со штоком при движении их к нижней мертвой точке (н.м.т.) установлена винтовая пружина сжатия, постоянно находящаяся в контакте с рамкой и дном картера.
В графической части одноцилиндровый двигатель с односторонним рабочим процессом под поршнем.
Фиг.1 - разрез А-А на фиг.2 по основной оси коленчатого вала и штока.
Фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1.
Фиг.3 - выносной элемент I на фиг.1 (с увеличением).
Фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 (с увеличением).
Фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.2.
Основные детали и принцип работы кривошипно-штокового двигателя.
На крышке 1 картера 2 установлен цилиндр 3 с поршнем 4. Поршень соединен со штоком 5 поршневым пальцем 6. На втором конце штока 5 жестко укреплена сборная рамка 7 стержневого типа, в пазу которой установлен разъемный подшипник 8, охватывающий кривошип коленчатого вала 9.
Подшипник 8 свободно перемещается вдоль паза рамки вместе с кривошипом перпендикулярно продольной оси штока 5. В то же время рамка 7 перемещается совместно со штоком 5 по направляющим поверхностям П-образных в сечении пластин 10, укрепленных на боковых стенках картера 2.
Нижний стержень 11 рамки 7 с выступом в средней части находится в постоянном контакте с торцом винтовой цилиндрической пружины сжатия 12, второй конец которой входит в цилиндрическое отверстие в выступающей части на нижней поверхности картера.
Дополнительные жесткость и устойчивость штока 5 обеспечиваются установкой в цилиндре подшипника 13 из двух частей, который не препятствует подаче смазочной жидкости в цилиндр.
Шестерня 14 соединяет двигатель с потребителем энергии.
Нижний стержень 11 рамки устанавливается на укороченном стержне рамки 7 с использованием пластин 15, обеспечивающих регулировку зазора между подшипником 8 и стержнями рамки.
Винт 16 соединяет детали рамки.
Клапаны 17 и 18, впуска смеси и выпуска отработавших газов находятся на крышке цилиндра; 19 - свеча зажигания.
При вращении коленчатого вала внешним приводом вместе с кривошипом вращается и подшипник 8, перемещаясь вдоль паза рамки 7, при этом рамка движется вместе со штоком и поршнем по плоскостям пластин 10.
При необходимой последовательности работы клапанов 17 и 18 в пространство над поршнем поступает топливовоздушная смесь (впуск),
сжимается, воспламеняется (рабочий ход) и выталкиваются отработавшие газы, т.е. двигатель работает по четырехтактному циклу.
Так как в изображенном двигателе совершается односторонний рабочий процесс под поршнем, то кривошип испытывает различные нагрузки от инерционных сил поршня и штока при приближении его к верхней мертвой точке (в.м.т.) и н.м.т.
Поршень в в.м.т. при сжатии, выталкивании испытывает давление газов, что уменьшает действие инерционных сил.
В н.м.т. отсутствуют причины, изменяющие величину инерционных сил.
Пружина 12 частично компенсирует этот недостаток.
В двигателе с двусторонним рабочим процессом под поршнем установка пружины не требуется, при этом вместо подшипника 13 устанавливается герметичная крышка с подшипником для штока.
Отсутствие бокового давления поршня на цилиндр увеличит срок службы двигателя, а применение пружины уменьшает вибрации.