close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3172

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3172
(13)
C1
6
(51) F 02B 75/32
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(21) Номер заявки: 970382
(22) 1997.07.12
(46) 1999.12.30
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(71) Заявитель: Кураш Г.С. (BY)
(72) Автор: Кураш Г.С. (BY)
(73) Патентообладатель: Кураш
ниславович (BY)
Георгий
Ста-
BY 3172 C1
(57)
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндром, поршень, системы подачи топлива
и воздуха в камеру сгорания, систему смазки, устройство для преобразования возвратно-поступательного
движения поршня во вращательное движение выходного вала, выполненное в виде фасонной рейки с внутренним зацеплением с зубчатым колесом, жестко связанным с выходным валом двигателя, и механизм обеспечения постоянного контакта зубчатого колеса и рейки, отличающийся тем, что последний выполнен в
виде жестко закрепленных на торцах зубчатого колеса цилиндрических полуколец, расположенных в направляющих, выполненных на прямых и закругленных участках фасонной рейки эквидистантно зубчатой
рабочей поверхности последней, причем количество зубьев фасонной рейки вдвое больше количества зубьев
зубчатого колеса.
Фиг. 1
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нижняя полость цилиндра под поршнем снабжена перего-
BY 3172 C1
родкой, отделяющей картер двигателя от полости цилиндра, причем шток поршня пропущен через втулку,
расположенную в перегородке, и шарнирно связан нижним концом посредством пальца с фасонной рейкой,
а верхним - с составным поршнем, нижняя часть которого закреплена на штоке жестко, а верхняя часть, расположенная со стороны камеры сгорания, установлена на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения и удерживается головкой штока, обе части поршня образуют между собой и стенкой цилиндра
подвижную камеру сжатия, при этом в верхней части цилиндра, по его наружному диаметру, выполнена
кольцевая полость, соединенная посредством каналов с полостью цилиндра, а в нижней части цилиндра под
поршнем - перепускные каналы, причем картер двигателя сообщен с впускным коллектором, расположенным в нижней части цилиндра.
3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что составной поршень снабжен впускным в камеру сгорания
клапаном, головка которого выполнена на верхней части штока поршня, а седло с каналами - в подвижной
части поршня.
(56)
1. А.с. СССР 128231 НКИ 46а2 109, 1960.
2. Патент США 4608951, МПК F 02В 75/32, 1986.
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в автомобильной,
авиационной, судостроительной промышленности. Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором попарно расположенные цилиндры сообщены между собой через тангенциальный канал, выполненный в головке. Первый цилиндр имеет камеру сгорания и поршень его соединен через кривошипно-шатунный
механизм с валом двигателя. Второй цилиндр не имеет камеры сжатия, а поршень его через цапфу прицепного шатуна связан с кривошипом первого цилиндра. Первый цилиндр через соответствующий канал с клапаном заполняют обогащенной топливно-воздушной смесью, а во второй цилиндр через свой впускной
клапан подают только чистый воздух. После воспламенения обогащенной смеси в первый цилиндр подают
сжатый воздух из второго цилиндра [1].
Недостатком этого двигателя является то, что для подачи воздуха из второго цилиндра в первый нужно
преодолеть силу давления воспламенившейся топливной смеси в первом цилиндре, которая через тангенциальный канал передается и на головку поршня второго цилиндра.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является двигатель внутреннего
сгорания, содержащий корпус с цилиндром, поршень, системы подачи топлива и воздуха в камеру сгорания,
систему смазки, устройство для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала, выполненное в виде фасонной рейки с внутренним зацеплением с зубчатым колесом, жестко связанным с выходным валом двигателя, и механизм обеспечения постоянного
контакта зубчатого колеса и рейки, выполненный в виде прижимных роликов, установленные с возможностью взаимодействия с рейкой [2].
Недостатком данного двигателя является значительное усложнение механизма удержания зубчатого колеса в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой и невозможность обеспечения постоянного радиального зазора в зубчатой паре, необходимого для нормальной работы передачи. Также усложнено
газораспределительное устройство в механизме подачи топлива и воздуха.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является ликвидация
недостатков, указанных аналога и прототипа, повышение мощности двигателя, обеспечения полного сгорания топлива и уменьшения его расхода, увеличение надежности и долговечности двигателя.
Это достигается тем, что в предлагаемом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с цилиндром, поршень, системы подачи топлива и воздуха в камеру сгорания, систему смазки, устройство для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала,
выполненное в виде фасонной рейки, с внутренним зацеплением с зубчатым колесом, жестко связанным с
выходным валом двигателя, и механизм обеспечения постоянного контакта зубчатого колеса и рейки, согласно изобретения, последний выполнен в виде жестко закрепленных на торцах зубчатого колеса цилиндрических полуколец, расположенных в направляющих, выполненных на прямых и закругленных участках
фасонной рейки, эквидистантно зубчатой рабочей поверхности последней, причем количество зубьев фасонной рейки вдвое больше количества зубьев зубчатого колеса.
В предлагаемом варианте двигателя нижняя полость цилиндра под поршнем снабжена перегородкой, отделяющей картер двигателя от полости цилиндра, причем шток поршня пропущен через втулку, расположенную в перегородке, и шарнирно связан нижним концом посредством пальца с фасонной рейкой, а верхним с составным поршнем, нижняя часть которого закреплена на штоке жестко, а верхняя часть, расположенная
со стороны камеры сгорания, установлена на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения и
удерживается головкой штока. Обе части поршня образуют между собой и стенкой цилиндра подвижную ка2
BY 3172 C1
меру сжатия, при этом в верхней части цилиндра, по его наружному диаметру, выполнена кольцевая полость,
соединенная посредством каналов с полостью цилиндра, а в нижней части цилиндра под поршнем - перепускные каналы, причем картер двигателя сообщен с впускным коллектором, расположенным в нижней части
цилиндра.
В предлагаемом варианте двигателя составной поршень снабжен впускным в камеру сгорания клапаном,
головка которого выполнена на верхней части штока поршня, а седло с каналами - в подвижной части поршня.
Выполнение механизма преобразования движения в виде фасонной рейки с внутренним зацеплением с
зубчатым колесом, на торцах которого закреплены цилиндрические полукольца, позволяет силу от воспламенения топливной смеси в камере сгорания максимально передать без потерь на создание крутящего момента на валу двигателя.
На фиг.1 изображен общий вид двигателя в разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - двигатель
с двумя поршнями на одном механизме преобразования движения; на фиг. 4 - двигатель с закрытой полостью цилиндра под поршнем, составным поршнем, системой смазки поршня и цилиндра; на фиг. 5 - двигатель с впускным в камеру сгорания клапаном в подвижной части поршня.
Двигатель содержит корпус 1 с цилиндром 2, поршнем 3, систему подачи топлива и воздуха 4 в камеру сгорания 5, систему смазки и устройство для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во
вращательное движение выходного вала, выполненное в виде фасонной рейки 6 с внутренним зацеплением с
зубчатым колесом 7, жестко связанным с выходным валом 8 двигателя, и механизм обеспечения постоянного контакта зубчатого колеса 7 и рейки 6, выполненный в виде жестко закрепленных на торцах зубчатого колеса
7 цилиндрических полуколец 9, расположенных в направляющих 10, выполненных на прямых 11 и закругленных участках 12 фасонной рейки 6, эквидистантно зубчатой рабочей поверхности последней. Фасонная
рейка 6 имеет противоположные разнесенные продольные зубчатые участки 13, 14, которые соединены с
двух сторон закругленными зубчатыми участками 15, обеспечивающими создание непрерывной рабочей поверхности. Установленное внутри фасонной рейки 6 зубчатое колесо 7 находится в зацеплении с продольным зубчатым участком 13, а с продольным зубчатым участком 14 зубья колеса 7 находятся с минимальным
зазором, равным радиальному зазору в зубчатой передаче, обеспечиваемым цилиндрическими полукольцами
9. Цилиндрические полукольца имеют на части наружной поверхности 16 радиус, равный радиусу делительной окружности зубчатого колеса 7, увеличенного на высоту ножки зуба, на оставшейся большей части наружной поверхности 17 указанный выше радиус увеличен еще на высоту зуба зубчатого колеса 7. Наружные
поверхности 17 по концам имеют плавные закругления 18, соединенные с наружными поверхностями 16 цилиндрических полуколец 9, при этом радиус делительной окружности закругленных зубчатых участков 15
фасонной рейки 6 равен радиусу делительной окружности зубчатого колеса 7, увеличенного на половину высоты зуба. Количество зубьев, расположенное по периметру внутри фасонной рейки 6, вдвое больше количества зубьев зубчатого колеса 7. Такое соотношение по количеству зубьев в механизме преобразования
движения сохраняет все четыре такта и механизм подачи топлива и воздуха современного классического
поршневого двигателя.
На фиг.3 показана установка на одной фасонной рейке 6 двух поршней 3.
В двигателе (фиг. 4) нижняя полость 19 цилиндра под поршнем снабжена перегородкой 20, отделяющей
картер 21 двигателя от полости 19 цилиндра, причем шток 22 поршня пропущен через втулку 23, расположенную в перегородке 20, и шарнирно связан нижним концом посредством пальца 24 с фасонной рейкой 6, а
верхним - с составным поршнем, нижняя часть 25 которого закреплена на штоке 22 жестко, а верхняя часть
26, расположенная со стороны камеры сгорания 5, установлена на штоке 22 с возможностью ограниченного
осевого перемещения и удерживается головкой 27 штока 22. Обе части образуют между собой и стенкой цилиндра подвижную камеру сжатия 28, при этом в верхней части цилиндра 2 по его наружному диаметру выполнена кольцевая полость 29, соединенная посредством каналов 30 с полостью 5 цилиндра, а в нижней
части цилиндра 2 под поршнем - перепускные каналы 31. Между нижней частью 25 и верхней частью 26
поршня может быть установлена пружина 32. Нижняя полость19 цилиндра 2 под поршнем закрыта впускным клапаном 33. Картер 21 двигателя через каналы в пальце 24, в штоке 22, в нижней части 25 поршня, паз
во втулке23, канал в перегородке 20 сообщен с впускным коллектором 34, расположенным в нижней части
цилиндра.
В двигателе (фиг.5) составной поршень снабжен впускным в камеру сгорания 5 клапаном, головка 27 которого выполнена на верхней части штока 22 поршня, а седло 35 с каналами - в подвижной части 26 поршня.
Двигатель работает следующим образом. Давлением воспламенившейся топливной смеси в камере сгорания 5 (фиг.1, 2) перемещают поршень 3 с фасонной рейкой 6 вниз, приводя во вращение через продольный
зубчатый участок 13 фасонной рейки 6 зубчатое колесо 7. В нижнем положении рейки зубчатое колесо 7 перекатывает по закругленному зубчатому участку 15 фасонную рейку 6, удерживаясь в зацеплении зубьями
фасонной рейки 6 и цилиндрическими полукольцами 9, переходит в зацепление с продольным зубчатым уча-
3
BY 3172 C1
стком 14 фасонной рейки 6 и поднимает ее вверх. При этом, цилиндрические полукольца 9 обеспечивают сохранение постоянного радиального зазора в зубчатой передаче.
Двигатель, дополненный составным поршнем (фиг.4), работает следующим образом. Подвижная камера
сжатия 28 в поршне за два такта «рабочий ход» и «всасывание» через перепускные каналы 31 заполняется
двойной порцией воздуха при нахождении поршня в нижней мертвой точке (Н.М.Т.). При подходе поршня к
верхней мертвой точке (В.М.Т.) в такте «рабочий ход» этот воздух давлением на верхнюю часть 26 поршня
воспламенившейся топливной смеси в камере сгорания 5 выталкивается в кольцевую полость 29 цилиндра 2,
которая открывается через каналы 30 в камеру сгорания 5 после опускания поршня.
Смазка зеркала цилиндра и поршня осуществляется следующим образом. Распыленные пары масла в картере 21 через каналы в пальце 24, в штоке 22, в нижней части 25 поршня, смазав поршень и цилиндр, поступают во впускной коллектор 34 через паз во втулке 23 и канал в перегородке 20. Смазка зубчатого колеса 7 и
фасонной рейки 6 обеспечивается нахождением их в масляной ванне.
В варианте подачи воздуха в камеру сгорания через впускной клапан в поршне (фиг. 5) двигатель работает
следующим образом. При подходе поршня к В.М.Т. в такте «рабочий ход» топливная смесь в камере сгорания
5 воспламеняется, возросшее давление перемещает подвижную верхнюю часть 26 поршня, уравнивая давление в подвижной камере сжатия 28 с давлением в камере 5. Приобретенная энергия подвижной части 26
продолжает двигать ее, вытесняя воздух из подвижной камеры сжатия 28 через каналы в седле 35 клапана в
камеру сгорания 5.
Минимальный зазор между зубьями колеса и зубьями второго прямого участка фасонной рейки обеспечивает вместе с цилиндрическими полукольцами постоянное зацепление зубчатого колеса с рейкой в мертвых точках при переходе его с одного прямого участка на другой, а также нахождение в зацеплении больше
половины зубьев зубчатого колеса.
Цилиндрические полукольца могут быть приварены в точках к торцам зубьев зубчатого колеса, что обеспечит достаточную прочность их на излом (изгиб) и ударные нагрузки. Закрытая перегородкой от картера
двигателя нижняя полость цилиндра под поршнем обеспечивает гашение вредных сил инерции фасонной рейки
и поршня в Н.М.Т. тактов «рабочий ход» и «всасывание» сжатием в ней воздуха и подачу его через подвижную камеру сжатия в воспламененную в камере сгорания топливную смесь. Это обеспечит получение максимальной степени сжатия и полное сгорание топлива.
В В.М.Т. такта «рабочий ход» подвижная камера сжатия в поршне является амортизатором, смягчающим
давление на зубья колеса и фасонной рейки от воспламенения топливной смеси в камере сгорания. Также в
В.М.Т. такта «рабочий ход» часть энергии от сгорания топливной смеси превращается в энергию сжатого
воздуха в подвижной камере сжатия с вытеснением его в кольцевую полость цилиндра, а после опускания
поршня эта энергия из кольцевой полости через каналы поступает в камеру сгорания, увеличивая давление
на поршень. Составной поршень постоянно охлаждается воздухом, подаваемым в подвижную камеру сжатия. Уравновешивание сил инерции в четырехцилиндровом двигателе обеспечивается движением фасонных
реек 6 в разные стороны: вверх-вниз, вправо-влево.
4
BY 3172 C1
Фиг. 4
Фиг. 2
Фиг. 3
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Фиг. 5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
242 Кб
Теги
by3172, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа