Двигатель

Двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к двигателест роению, а именно к транспортным энергетическим установкам с поршневыми двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано в компрессореи насосостроении, а также в двигателях Стирлинга. Цель изобретения - повышение эффективности работы путем регулирования степени сжатия. Двигатель содержит корпус 3, цилиндры 1 с поршнями 4 и шатунами 5, качающуюся шайбу 7 с зубчатым венцом 11 и внутренней сферической поверхностью 8, установленную на наклонном кривошипе 10 выходного вала 2, зубчатое колесо 12, сцепленное с зубчатым венцом 11 качающейся шайбы 7, неподвижную сферическую поверхность 9 контактирующую с внутренней сферической поверхностью 8 шайбы 7, приводной механизм 15, кинематически соединенный с зубчатым колесом 12, которое установлено с возможностью поворота относительно оси выходного вала, причем качающаяся шайба имеет возможность поворота относительно неподвижной сферической поверхности. Фиксатор 16 кинематически соединен с приводным мех низмом 15 При воздействии на поршни 4 рабочей среды качающаяся шайба соаеошает сферическое движение передавая вы ходному валу 2 крутящий момент При этом зубчатое колесо 12 остается неподвижным а эубия зубчатого ьенца 11 периодически входит в зацеппение с зубьями зубчатого ко/iecc 12 При необходимое и изменения степени сжатия приводной МР анизм 15 по ворачивэет зубчатое колесо 12 и качающуюся шайбу 7 вокруг оси наклонного кривошипа 10, что приводи к изменению степени сжатия 1 ил С/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4635767/06 (22) 12.01,89 (46) 30.12,91. Бюл, гв 48 (71) Ярославский политехнический институт (72) А.И.Яманин (53) 621,43 (088,8) (56) Патент США М 4781152, кл. F 01 Р 3/02, опублик, 1988. (54) ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к двигателестроению, а именно к транспортным энергетическим установкам с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, и может быть использовано в компрессоро- и насосостроении, а также в двигателях Стирлинга. Цель изобретения — повышение эффЕктивности работы путем регулирования степени сжатия. Двигатель содержит корпус 3, цилиндры 1 с поршнями 4 и шатунами 5, качающуюся шайбу 7 с зубчатым венцом 11 и внутренней сферической поверхностью 8, установленную на наклонном кривошипе 10 выходного вала 2, зубчатое колесо 12. сцепленное с зубчатым венцом

„„5U ÄÄ 1701945 А1 (s>)s F 01 В 3/00, F 02 В 75/04, 75/26

11 качающейся шайбы 7, неподвижную сферическую поверхность 9, контактирующую с внутренней сферической поверхностью 8 шайбы 7, приводной механизм 15, кинематически соединенный с зубчатым колесом

12, которое установлено с возможностью поворота относительно оси выходного вала, причем качающаяся шайба имеет возможность поворота относительно неподвижной сферической поверхности, Фиксатор 16 кинематически соединен с приводным механизмом 15. При воздействии на поршни 4 рабочей среды качающаяся шайба совершает сферическое движение, передавая выходному валу 2 крутящий момент, При этом зубчатое колесо 12 остается неподвижным, а зубья зубчатого венца 11 периодически входят в зацепление с зубьями зубчатого колеса 12, При необходимости изменения степени сжатия приводной механизм 1э поворачивает зубчатое колесо 12 и качающуюся шайбу 7 вокруг оси наклонного кривошипа 10, что приводи- к изменению степени сжатия. 1 ил.

1701945

Изобрсте11ие 0THucIn I са к двигателестp00HvIIG, а именнО к трансг10pTHbiM знеоГетическим установкам с,1сршневыми двигателями внутреннего сгорания, и может быть использовано в компрессора- и насасостроении, а также В дви1ателях Стирлинга.

Известны двигагели барабанногa типа, Отлича101циеся улучшен I!,!ми значениями массо-габарлтных хар".-ктеристик по сравненик> с традиционными конструкциями двигателей с кривошипно-шатунным механизмом. КрОме ТОГО, В lbèèiателях баОабан ного типа успешно могу бь1ть реализованы некоторые мероприятия, затрудненные 8 рамках конструкций традиционных ДВС, например, Оегулирова;;ие степени сжатия на ходу.

Известны двигатели с переменной степень10 сжатия, В том числе, барабанного типа, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является двигатель, принятый в качестве прототипа, в конструкции которо1.0 цилиндры с поршнями и шатунами установлены на неподвижном корп л:p вокоуг Выходного вала и параллельно ему. Бь1::Одной Вал имеет наклонный кривОшип., подвижно сопряГае мый с качак>щейся В айбой, кинематическл связанной с шатунами, Сгпряжения шайбы с шатунами, а также шатунов с поршнями выполнены В Виде шаровых шарниров, На неподвижном корпусе двигателя установлены неподви>кные сферическая поверхность и зубчатое колесо.

Качаюшаяся шайба имеет жестко свЯзанные с ней зуб.1атый венец, сцепленный с зубчатым колесом корпуса, и внутреннюю сферическу1о поверхность, опирающуюся на неподвижную сферическу10 поверхность корпуса. Выходной В;-л проходит через центр неподвижной сферической поверхности и подвижно сочленен с качающейся шайбой, Зубчатое колесо на корпусе установлено с00сН0 О(-и Воащения Выходн01 О вала, а зубчатый венец Hd качающейся шаибе — соосно оси наклонно1о кривошипа. Оси выходного вала и аклонного криьошипа пересекаются в одной: очке — в цен rpe неподвижной сферическол поверхности, При работе дВНГате 1Я кл !агощаЯсЯ шайба совершает сферическое движенле относительно центра неподви>хной сферической поверхности, При этом .Вайба имеет воэможность Совершать только укаэанное движение и не имеет Возмо>кности совершать вращения относительн э не 1одвижной сферической поверхности благодаря зацепле10

11

55 нию зубчатого венца шайбы с зубчатым колесом корпуса.

Недостатком конструкции прототипа является низкая эффективность работы, проявляющаяся в увеличенном расходе топлива при работе двигателя на переменных скоростнь1х и нагрузочных режимах. Увеличению расхода топлива способствует постоян нов значение степени сжатия, которое не является оптимальным на каждом режиме работы двигателя, Цель изобретения — повышение эффективности работы двигателя путем регулирования степени сжатия.

Укаэанная цель достигается эа счет того, что двигатель снабжен дополнительным приводным механлэмом" фиксатором, кинематически связанным с зубчатым колесом, установленным с возможностью поворота относительно оси выходного вала, а качающаяся шайба устанавливается с возможностью поворота относительно неподвижной сферической поверхности.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа наличием дополнительного приводного механизма с кинематической связью с зубчатым колесом, подвижность10 зубчатого колеса относительно оси выходного Вала, Возможностью поворота шайбы относительно неподвижной сферической поверхности.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Новизна

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с другими техническими решениями показывает, что оно отличается наличием подвижного зубчатого колеса и его кинематической связью с дополнительным приводным механизмом с фиксатором.

Это позволяет сделать вывод о соответстВии предлагаемого решения критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображена конструктивная схема двигателя барабанного типа с переменной степенью сжатия.

Цилиндры 1 двигателя расположены параллельно осл вращения Выходного Вала 2 и Вокруг него на неподвижном корпусе 3. В цилиндрах 1 дви>кутся поршни 4, подвижно соединенные с шатунами 5 посредством, например, шаровых шарниров 6. Шатуны 5 подвижно соединены с качающейся шайбой

7 также при помощи аналогичных шаровь1х шарниров 6. Качающаяся шайба 7 Выполнена в виде оболочки вращения и имеет внутреннюю сферическую поверхность 8. взаимодействующую с неподвижной сферической поверхностью 9,жестко связанной с

1701945

55 неподвижным корпусом 3, При помощи цилиндрического шарнира качающаяся шайба

7 подвижно сочленяется с наклонным кривошипам 10 выходного вала 2, На периферии качающейся шайбы неподвижно по отношению к ней установлен зубчатый венец 11, соосный с осью наклонного кривошипа 10.

Нэ неподвижном корпусе 3 двигателя подвижно по отношению к нему и cnncìо оси вращения выходного вала 2 установлено зубчатое колесо 12. Для обеспечения подвижности зубчатого колеса 12 относительно корпуса 3 на колесе 12 и корпусе 3 установлены подшипники 13.

На периферии зубчатого колеса 12 установлен дополнительный зубчатый венец

14, кинематически связанный с приводным механизмом 15 и фиксатором 16. Приводной механизм 15 выполнен B виде шестерни

17, соединенной с управляющим маховиком

18, Шестерня 17 входит в зацепление с дополнительным зубчатым венцом 14 и фиксатором 16.

Двигатель работает следующим образом.

При неизменном значении степени сжатия расширяющиеся в цилиндрах 1 продукты сгорания топлива действуют на поршни 4, Усилия со стороны поршней 4 через шатуны 5 передаются на качэюшуюся шайбу 7, которая, опираясь на центральную неподвижную сферическую поверхность 9, совершает сферическое движение относительно точки пересечения осей вращения выходного вала 2 и наклонного кривошипа

10, не проворачиваясь относительно последней вследствие зацепления зубчатого венца 11 и зубчатого колеса 12. Последнее в это время неподвижно относительно ",орпуса 3 и удерживается в этом положении за счет контакта с фиксатором 16, При сферическом движении качающейся шайбы ее точка, сопрягаемая с наклонным кривошипом 10 выходного вала, движется по окружности и приводит во вращение вал 2, При необходимости изменения степени сжатия фиксатор 16 выводят из контакта с шестерней 17. Управляющим маховиком 18 поворачивают шестерню 17. Пр этом благодаря зацеплению шестерни 17 с дополн:,— тельным зубчатым венцом 14 зубчатое колесо 12 поворачивается относительно неподвижного корпуса 3 двигателя вокруг оси вращения выходного вала 2. При этом качающаяся шайба 7 проворачивается относительно оси наклонного кривошипа 10 выходного вала 2, а точки сочленения шатунов с качающейся шайбой перемещаются относительно неподвижного корпуса 3.

Вследствие этого перемещения шатуны 5 при положении поршней 4 в верхних мертвых точках отклонены от осей цилиндров, благодаря чему нэдпоршневой зазор становится увеличенным, а степень сжатия уменьшается. Ло достижении требуемого значения степени сжатия движение зубчатого колеса 12 останавливается, а шестерня

17 застопоривается в данном положении фиксатором 16.

Максимальное значение степени сжатия достигается тогда, когда при положениях поршней в мертвых точках шатуны совпадают с осями цилиндров.

Указанная конструкция обеспечивает увеличение эффективности работы за счет повышения экономичности при подборе ofiтимальных значений степени сжатия для каждого режима работы двигателя, а также приводит к обеспечению многотопливноСтИ, УЛУЧШЕНИЮ ЗКОЛО ИНЕСКИХ СВОйСтВ И llP.

Формула 1зобретения

Двигатель, содсржащий неподви;кный корпус, выходнои "дл с наклонным кривошипом. цилиндрь, оси которых параллельны Оси выходi10ГО вала, поршни, расположенные в цилиндрах, качающуюся шайбу с зубчатым венцом и вггутренней сферической поверхностью, усгановленную на наклонном криво:иипе, зубчатое колесо, зубья которого входят в зацепление с зубьями зубчатого венца кэчакщейся шайбы, неподвижную сферическую поверxíîñòü, взаимодействую:дую с внутренней сферической поверхностью качающейся шайбы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности рабогы путем регулирования степени сж".òèÿ, двигатель дополнительно снэбже приводным механизм0 4 с фиксэтооом, кинематически сое" диненным с зубчатым колесом, установленным с возможностью 00ВОр0Т относительно оси выходного вэлэ, причем качающаяся шэй . а имеет возл1ожность поворота относ гельно неподвижной сферической поверхности.