Двигатель внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательного хода с кривошипом и множеством круговых блоков скольжения

Изобретение относится К двигателям внутреннего сгорания, в частности, К двигателю внутреннего сгорания с поршнями возвратнопоступательного хода, в котором соединительные Шатуны заменены Круговыми блоКами СКОЛЬЖСНИЯ.Существующие двигатели внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательНОГО ХОДа ИСПОЛЬЗУЪОТ КрИВОШИПНЪ 1 С СОСДИНИтельные Шатуны для обеспечения возвратнопоступательного движения поршней. Для преодоления существующих недостатков относительно сложной Конструкции, больших сил инерции возвратно-поступательного движения,массивного корпуса и тяжелого веса Кривошт/Шно-шатунного механизма был изобретен механизм, состоящий из Кривошипа и кругового скользящего блока для замены Кривошт/Шношатунного механизма путем замены соединительных шатунов Круговыми блоКами сКольжения, который раскрыт в СЫ 851 ОО 358 А под названием "Двигатель внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательного хода с Кривошипом и Круговыми сКользящими блоКами", заявленном изобретателем и опубликованным в Патентной газете Китайского патентного ведомства. Этот двигатель имеет более простую Конструкцию и меньший вес и использует круговой блок скольжения, снабженный передаточной трансмиссионной парой для замены меХЗНИЗМЗ СОСДИНИТСЛЬНОГО ШЗТУНЗ, НО СГО МОЯШО использовать тольКо в одноцилиндровом двигателе и его динамическое равновесие недостаточно хорошее.Поэтому задачей настоящего изобретения является создание многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с поршнями возвратнопоступательного хода с Кривошипом и множеством Круговых сКользящиХ блоков, Который характеризуется простой и Компактной КонструКцией, легКим весом, отличным динамичесКим равновесием, присущим ему желательным свойством использования обычных компонентов двигателя внутреннего сгорания и более Коротким временем изготовления.Двигатель внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательного хода с КривоШРШОМ И МНОЖССТВОМ КрУГОВЫХ СКОЛЬЗЯЩИХ блоков согласно настоящему изобретению(смотри приложенные чертежи) содержит механизм с Кривошипом и Круговыми блоКами скольжения, включающий цилиндрический Корпус, головКи цилиндров, цилиндры, поршни,Круговые блоКи сКольжения, маховиК, систему подачи топлива, систему смазки и систему охлаждения. В цилиндрическом корпусе предусмотрена скользящая направляющая скользящего типа, в которой расположен скользящий элеМСНГ ДИНЗМИЧССКОГО противовеса, И ПО МСНЬШСЙ мере, три Круговых скользящих блока, соединенных фиксирующими штифтами в единое целое со сдвигом фазы на 18 О между соседни 000287ми Круговыми блоКами сКольжения, Которые установлены с возможностью вращения, соответственно, в отверстиях поршней или сКользящего элемента динамического противовеса, при этом все эксцентрические осевые отверстия в Круговых скользящих блоках надеты на Коленчатый вал.Могут быть предусмотрены два цилиндра(10, 11), размещенные параллельно друг другу в форме Н; сКользящая направляющая (14) может иметь форму цилиндрического углубления, расположенного между двумя цилиндрами и перпендикулярно к цилиндрам, поршни (15, 16) являются поршнями двойного действия, скользящий элемент динамического противовеса (25) Шиеет цилиндрическую форму, соответствующую форме скользящей направлшощей, отверстия (22, 27) расположены в середине поршней и сКользящего элемента динамического противовеса, и центральная ось Коленчатого вала (30) расположена в середине цилиндров и перпендиКулярно К центральным осям цилиндров и скользящей направляющей, образуя таким образом четырехцилиндровый двигатель типа Н.Скользящая направляющая может быть КоротКим цилиндром, расположенным между двумя параллельными цилиндрами и перпендиКулярно К двум цилиндрам, установленным таК,что скользящая направляющая и два параллельных цилиндра образуют Конфигурацию в форме Н-Ц, образуя таким образом пятт/Щилиндровый двигатель типа Н-1, при этом скользящий элемент динамического противовеса является поршнем одностороннего действия.Скользящие направляющие могут быть КОрОТКИМИ цилиндрами, расположенными ПО обеим сторонам двух параллельных цилиндров,РЗСПОЛОЖСННЫМИ ТаК, ЧТО СКОЛЬЗЯЩИС направляющие и два параллельных цилиндра образуют Конфигурацию в форме Н-1, образуя таким образом шестицилиндровый двигатель типа Н-Щ,ПрИ ЭТОМ СКОЛЬЗЯЩИС ЗЛСМСНТЫ ДИНЗМИЧССКОГО противовеса явлшотся поршнями одностороннего действия.Два параллельных цилиндра и скользящая направляющая между ними могут быть все КоротКими цилиндрами и могут образовывать конфигурацию в форме Ч, и при этом поршни и скользящий элемент динамического противовеса являются все поршнями одностороннего действия и каждый из них имеет отверстие (59) на одном Конце, и центральная ось коленчатого вала (30) расположена в нижнем Конце цилиндров и скользящей направляющей. Таким образом, образуется трехцилиндровый двигатель типа У.Круговые блоки скольжения (37, 38, 39) могут иметь плоскую цилиндрическую форму с ОДИНЗКОВЫМ ВНСШНИМ диаметром И ОДИНЗКОВЫМ эксцентриситетом отверстий (40).Эксцентриситет отверстий (40) в круговых скользящих блоках (37, 38, 39) равен радиусу кривошипа коленчатого вала (30).(30) может быть расположен в пространстве,проходящем между главными шейками (32, 33) вдоль центральной оси, обеспечивая степень перекрытия кривошипа 100%.Круговые блоки скольжения (37, 38, 39) соединены неподвижно, образуя одно целое, с помощью двух фиксирующих штифтов (43, 44),расположенных симметрично по обе стороны от осевого отверстия.Круговой блок скольжения (38), установленный в скользящем элементе динамического противовеса, имеет аксиальную ширину, в два раза большую, чем ширина круговых блоков скольжения (37, 39), установленных в поршнях.Каждый круговой блок скольжения (37 , 38,39) имеет масляный проход (47), соединенный с осевым отверстием (40) и внешней цилиндрической поверхностью. На торцевых поверхностях круговых блоков скольжения (37, 39), соседних с кривошипом коленчатого вала, предусмотрены перекрещивающиеся масляные каналы (48),соединенные с осевым отверстием (40).(25) динамического противовеса шиетот масляные отверстия (24, 29, 62), соединенные с отверстиями (22, 27) и направляющими поверхностями (21, 26, 60), и предусмотрены масляные каналы (23, 28, 61) на направляющих поверхностях.Коленчатый вал (30) представляет собой коленчатый вал с одним кривошипом, который имеет только один кривоштшный палец, при этом все круговые блоки скольжения установлены на кривошршном пальце (31).Коленчатый вал (30) имеет масляный проход (35) вдоль оси кривошипного пальца (31) и масляные отверстия (36), соединенные с масляным проходом и поверхностью согласования кривошипного пальца, которая согласовывается с круговыми блоками скольжения.Круговые блоки скольжения, установленные в поршнях, имеют одинаковую массу и идентичное положение центра тяжести.Круговой блок скольжения (38), установленный в скользящем элементе динамического противовеса имеет массу, равную сумме масс двух круговых блоков скольжения (37, 39), установленных в двух поршнях двойного действия, и его центроида симметрична двум центрам осевых отверстий двух круговых блоков скольжения.Скользящий элемент динамического противовеса или узел скользящего элемента динамического противовеса в виде поршня одностороннего действия имеет массу, равную сумме масс двух поршней двойного действия или двух узлов поршней одностороннего действия, а его центроида расположена на центральной оси.Вес маховика на конце коленчатого вала МОЖСТ бЫТЬ УМСНЬШСН В СООТВСТСТВИИ СО статическим равновесием в направлет-Ши кривошипа.Шкив на выходном конце коленчатого вала может быть уравновешен в соответствии со статическим равновесием в противоположном направлении, в котором вес маховика был уменьшен.Принцип движения настоящего изобретения показан на фиг. 2. Дано, что радиус вращения центра кривошипного пальца, т.е. радиус кривошипа, равен е; все круговые блоки скольжения жестко соединены, образуя единое целое; осевые отверстия всех круговых блоков скольжения совпадают и надеты на один кривошипный палец; эксцентриситет всех осевых отверстий составляет е; и фазовый сдвиг соседних круговых блоков скольжения составляет 180. Круговые блоки скольжения в поршнях назЬ 1 ваются здесь рабочими круговыми блоками скольжения, а круговой блок скольжения в скользящем элементе динамического противовеса называется здесь противовесным круговым блоком скольжения. При работающем двигателе, поршни и рабочие круговые блоки скольжения совершают возвратно-поступательные движения вдоль оси Х в цилиндрах, а скользящий элемент динамического противовеса и противовесный круговой блок скольжения совершают возвратно-поступательное движение вдоль оси У в скользящей направляющей; ось Х перпендикулярна оси У. На фигуре точки М], М 2 и М 3 представляют собой точки перемещения центра кривошипного пальца, точки А 1, А 2 и АЗ являются точками перемещения центра рабочего кругового блока скольжения, и точки В 1,В 2 и ВЗ являются точками смещения противовесного кругового блока скольжения. Если коленчатый вал вместе с кривошт/Шом вращается с угловой скоростью ш, то рабочие круговые блоки скольжения и противовесный круговой блок скольжения будут вращаться в противофазе с угловой скоростью а), в то время как поршни и рабочие круговые блоки скольжения, а также скользящий элемент динамического противовеса и противовесный круговой блок скольжения двигаются сштусоидально и косинусоидально. Время движения составляет г. Если а) г = О, то центры кривошипного пальца, рабочих круговых блоков скольжения и противовесного кругового блока скольжения расположены, соответственно, в точках М 1, А 1 и В 1, как показано ШТрИХ ПуНКТИрНЫМИ ЛИНИЯМИ С ДВУМЯ ТОЧКЗМИ. При повороте кривошипного пальца на угол (х) г ЦСНТрЫ ТрСХ КОМПОНСНТОВ РЗСПОЛОЖСНЫ В ТОЧках М 2, А 2 и В 2, как показано штрихпунктирными линиями. При повороте кривошипного пальца на угол (о г = 90, центры трех компонентов расположены в точках М 3, АЗ и В 3, как поКЗЗЗНО СПЛОШНЪ 1 МИ ЛРШИЯМИ.Закон движения поршня может быть вЬ 1 ражен формулами:Закон движения скользящего элемента динамического противовеса может быть выражен формулами:Закон результирующего движения поршня и скользящего элемента динамического противовеса может быть выражен формулами:Так как угол поворота кривоштша 6 = а) г,то ускорение направлено к центру кривошипного пальца от центра главного вала, что означает,что результирующее ускорение поршня и скользящего элемента динамического противовеса является центробежным ускорением, а результирующая сила движения является центробежной силой.По этой причине все различные силы ИНСрЦИИ МСХЗНИЗМЗ ИЗ кривошгша И НССКОЛЬКИХ круговых блоков скольжения могут быть преобразованы в центробежную силу, сконцентрированную на кривошипном пальце, таким образом,механизм может достичь теоретически полного статического и динамического равновесия только снижением веса маховика и добавлением ПРОТИВОВССЗ К ШКИВУ на ДВУХ КОНЦЗХ ГЛШЗНОГО вала в соответствии со статическим равновесиСМ 663 ПРИМСНСНИЯ ДОПОЛНИТСЛЬНЫХ СПСЦИЗЛЬных устройств.Способ действия настоящего изобретения соответствует способу действия обычных двигателей внутреннего сгорания.Настоящее изобретение огШсано ниже на примерах выполнения с помощью чертежей, на которых изображено:на 1 - схематический вид двигателя внутреннего сгорания с поршнями возвратнопоступательного хода с кривошипом и множеством круговых блоков скольжения согласно настоящему изобретению, являющегося Нобразным четырехцилиндровым двигателем;на фиг. 2 - схематический вид перемещения рабочего кругового блока скольжения, противовесного кругового блока скольжения и кривошигшого пальца по фиг. 1;на фиг. 3 - схематический вид блока цилиндров по фиг. 1;на фиг. 4 - схематический вид сверху на конфигурацию по фиг. 3;на фиг. 5 - схематический вид блока цилиндров в /-образном трехцилиндровом двигателе внутреннего сгорания с поршнями возврат 000287но-поступательного хода с кривошипом и множеством круговых блоков скольжения согласно настоящему изобретению;на фиг. 6 - схематический вид сверху на конфигурацию по фиг. 5;на фиг. 7 - схематический вид поршня двойного действия по фиг. 1;на фиг. 8 - схематический вид сверху на конфигурацию по фиг. 7;на фиг. 9 - схематический вид поршня одностороннего действия по фиг. 5, а также скользящего элемента динамического противовеса поршневой конструкции согласно настоящему изобретению;на фиг. 10 - схематический вид сверху на конфшурацию по фиг. 9;на фиг. 11 - схематический вид скользящего элемента динамического противовеса по фиг. 1;на фиг. 12 - схематический вид сверху на конфшурацию по фиг. 11;на фиг. 13 - схематический вид справа на конфшурацию по фиг. 12;на фиг. 14 - схематический вид кругового блока скольжения (а именно рабочего кругового блока скольжения) в поршне по фиг. 1 и фиг. 5;на фиг. 15 - схематический вид слева на конфшурацию по фиг. 14;на фиг. 16 - схематический вид кругового блока скольжения (а именно противовесного кругового блока скольжения) в скользящем элементе динамического противовеса по фиг. 1 и кругового блока скольжения в скользящем элементе динамического противовеса в конструкции поршневого типа по фиг. 5;на фиг. 17 - схематический вид слева на конфшурацию по фиг. 16;на фиг. 18 - схематический вид единого целого, образованного соединением трех круговых блоков скольжения;на фиг. 19 - схематический вид слева на конфшурацию по фиг. 18;на фиг. 20 - схематический вид коленчатого вала по фиг. 1 и фиг. 5.Вариант 1. Двигатель внутреннего сгорания с поршнями возвратно-поступательного хода с кривошипом и множеством круговых блоков скольжения согласно настоящему изобретению, показанный на фиг. 1, 3, 4, 7, 8 и 1120, представляет собой четырехцилиндровый двигатель туша Н, содержащий механизм из кривошипа и множества круговых блоков скольжения, включающий цилиндрический корпус 1, аналогичный обычному блоку цилинДРОВ; СИСТСМУ ПОДЗЧИ ТОПЛИВЗ И МСХЗНИЗМ управления клапанами, который имеет обычную конструкцию, включая трубу(ы) впуска воздуха,карбюратор 2, распределительный вал 3 и т.д.; систему зажигания и электрическую систему,включая электрический распределитель 4 и передаточную шестерню 5, генератор 6 и т.д.; систему смазки, включая масляный насос 7 и т.д.;систему охлаждения, включая водяной насос 8 и т.д.; устройство запуска, включая стартер 9 и т.д.Мехаьшзм из кривошипа и множества круговых блоков скольжения состоит из цилиндров, головок цилиндров, скользящей направляющей (скользящих направляющих), поршней,скользящего элемента динамического противовеса, коленчатого вала, круговых блоков скольжения, маховша, шкива и т.д.Цилиндры 10 и 11 представляют собой две цилиндрические полости, расположенные параллельно друг другу горизонтально в блоке цилиндров 1, снабженном отверстиями 12 для установки опор главного подшипника, проходящими перпендикулярно через стеши двух цилиндров в середине полостей. В цилиндрах могут быть предусмотрены обычные гильзы цилиндров. Предусмотрены также головки 13 цилиндров обычной конструкции на обоих концах цилиндров, установленные на цилиндрическом корпусе.Скользящая направляющая 14 представляет собой цилиндрическую полость, расположенную между двумя параллельными цилиндрами в цилиндрическом корпусе и направленную перпендикулярно параллельным цилштдрам, при этом диаметр полости равен диаметру цилиндров. Таким образом, контур поперечного сечения полости может иметь четырехугольную форму, при этом две пары противоположных сторон являются, соответственно, дуговыми линиями и прямыми линиями.Поршни 15 и 16, как показано на фиг. 7 и 8, являются обычными поршнями двойного действия, работающими с двух сторон головками 17 и 18, на обоих концах поршней предусмотрены канавки 19 для установки поршневых колец. Средние части поршней являются направляющими частями 20, имеющими форму плоского прямоугольного параллелепгшеда и имеющими две направляющие поверхности 21 в виде дуговых цилиндрических поверхностей, согласованных с цилиндрами, в центре направляющей части предусмотрено отверстие 22, на двух симметричных направляющих поверхностях предусмотрены 4 аксиально вырезанных масляных канала, а между отверстием и масляными каналами предусмотрены 4 масляных отверстия 24. Поршни 15 и 16 размещены, соответственно, в цилиндрах 10 и 11, образуя четырехцилиндровую конфигурацию.Скользящий элемент динамического противовеса 25, как показано на фиг. 11-13, имеет форму плоского прямоугольного параллелепипеда с двумя направляющими поверхностями 26 в виде дуговых цилиндрических поверхностей,согласованных с внутренней цилиндрической поверхностью скользящей направляющей; в центре скользящего элемента динамического противовеса предусмотрено отверстие 27, на двух симметричных направляющих поверхно 000287стях вырезаны аксиально 4 масляных канала 28,а МСЖДУ ОТВСрСТИСМ И МЗСЛЯНЫМИ каналами предусмотрены 4 масляных отверстия 29. Скользящий элемент динамического противовеса размещен в скользящей направляющей 14. Масса скользящего элемента динамического противовеса равна сумме масс двух поршней 15-16, а его центр тяжести расположен на центральной оси.КоленчатЬцЙ вал 30, как показано на фиг. 20, имеет один кривошип, при этом один конец КрИВОШИГЦ-[ОГО пальцаВЫПОЛНСН как СДИНОС целое с главной шейкой 32 на одном конце коленчатого вала, а главная шейка 33 на другом конце коленчатого вала надета на другой конец кривошипного пальца 31 и жестко соединена с образованием единого целого с помощью обычного крепления 34, и при этом кривошипный палец 31 полностью заключен в пространстве между двумя главными шейками 32 и 33, т.е. степень перекрытия кривошт/Ша составляет 100%. В кривошипном пальце 31 предусмотрен масляный проход 35 вдоль центральной оси,глмеющглй пять масляных отверстий 36, ведущих к поверхности главной шейки 32 и к согласующей поверхности кривошипного пальца 31, которая согласована с круговыми блоками скольжения. Коленчатый вал 30 установлен в отверстии 12 для размещения главного подшипника в блоке цилиндров.В целом предусмотрены три круговых блока скольжения 37, 38 и 39, при этом круговые блоки скольжения 37 и 39 называют рабочими круговыми блоками скольжения, согласованными с отверстиями 22, соответственно,поршней 15 и 16, как показано на фиг. 14 и 15, а круговой блок скольжения 38, называемый противовесным круговым блоком скольжения, согласован с отверстием 27 скользящего элемента динамического противовеса 25, как показано на фиг. 16 и 17. Все три круговых блока скольжения представляют собой плоские цилиндры с одинаковым внешъшм диаметром, при этом круговые блоки скольжения 37 и 39 имеют одинаковую толщину, а круговой блок скольжения 38 рлмеет толщину, равную сумме толщин круговых блоков скольжения 37 и 39. Все три круговых блока скольжения снабжены осевыми отверстиями 40 с равным эксцентриситетом и равным диаметром. В каждом отверстии устаНОВЛСНЫ, СООТВСТСТВСННО, ПОДШИГШИКОВЫС вкладыши 45 и 46. На обеих горизонтальных сторонах осевого отверстия просверлены отверстия 41 и 42 для цилиндрических штифтов одинакового диаметра для жесткого соединения круговых блоков скольжения 37, 38 и 39 друг с другом с образованием единого целого с помощью фиксирующих штифтов 43 и 44 таким образом, чтобы фазовый сдвиг между круговыми блоками скольжения 37 и 38, 38 и 39 составлял 180, т.е. чтобы соседние круговые блоки скольжения находились в перевернутом поло