ТРЕХВАЛЬНЫЙ ТРЕХЦИЛИНДРОВЫЙ УРАВНОВЕШЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к двигателестроению.
Известны поршневые многовальные двигатели внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями (Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей./Под ред. А.С.Орлина, И.Т.Круглова. - М.: Машиностроение, 1984. -384с., ил.).
В известном двигателе оси цилиндров расположены в разных плоскостях под углом 60 градусов друг к другу, образуя равносторонний треугольник, в вершинах которого установлены коленчатые валы. Расположение цилиндров в разных плоскостях ведет к появлению продольных моментов от сил инерции возвратно-поступательных движений масс.
Наиболее близким по техническому решению является трехвальный трехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (см. RU №2346169, F02B 75/28, 2009), принятый за прототип.
В данном двигателе оси всех цилиндров расположены в одной плоскости, что исключает продольные моменты от сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Сами силы инерции в ДВС с противоположно движущимися поршнями взаимно уничтожаются.
R
R
R
Однако в двигателе - прототипе не уравновешены центробежные силы от вращающихся масс из-за расположения кривошипов вильчатого и центрального шатунов под углом 60º друг к другу. При равенстве масс кривошипных головок этих шатунов, масс шатунных шеек и масс щек, приведенных к осям шатунных шеек, равнодействующая центробежная сила будет равна P=2·m·R·ω·cos30º, где m - приведенная к оси шатунной шейки масса частей КШМ, совершающих вращательное движение (кг), R - радиус кривошипа (м), ω - частота вращения (рад/с). Эту силу можно уравновесить дополнительными массами на продолжении щек коленчатого вала, что приведет к увеличению массы коленчатого вала, момента инерции и, соответственно, к ухудшению приемистости двигателя.
Задачей полезной модели является создание трехвального трехцилиндрового полностью уравновешенного ДВС.
Для решения данной задачи разработан трехвальный трехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, у которого оси цилиндров расположены под углом 60 градусов друг к другу, образуя равносторонний треугольник с коленчатыми валами в его вершинах. Двигатель содержит шесть поршней, три центральных и три вильчатых шатуна, установленных попарно на коленчатых валах. У всех валов вильчатый и центральный шатуны установлены на разных шатунных шейках, но в одной плоскости качания. Отличие состоит в том, что угол между кривошипами парных шатунов равен 180°. Шатунная шейка вильчатого шатуна состоит из двух половин, между которыми располагается шейка центрального шатуна.
На фиг.1 показана схема предлагаемого двигателя, где 1 - коленчатые валы; 2 - поршни; 3 - шатуны. Поршни цилиндра А находятся в верхней мертвой точке (ВМТ). При повороте коленчатых валов на угол 120° в ВМТ окажутся поршни цилиндра Б, а при повороте на 240° - поршни цилиндра В. Таким образом, двигатель будет иметь равномерное чередование рабочих ходов.
На фиг.2 показана схема кривошипно-шатунного механизма. Центральный шатун 1 располагается на шейке 2. Вильчатый шатун 3 расположен на шатунной шейке 4, разделенной на две половины щеками 5 и шейкой 2 центрального шатуна 1. Угол между кривошипами 5 и 6 соответственно центрального и вильчатого шатуна (Вид А) равен 180º. Такая компоновка позволяет взаимно уничтожить центробежные силы вращающихся масс кривошипов центрального и вильчатого шатунов, и поршневой ДВС становится полностью уравновешенным.