Что такое дезаксиальный кшм

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Разнообразие областей применения поршневых двигателей внутреннего сгорания обуславливает и разнообразие конструкций, размеров и массы их [2, стр.9-13].

Наиболее близким по технической сути или прототипом является тепловозный дизель 10Д100, рядный, двухтактный, бесклапанный, вертикальный, с противоположно движущимися поршнями, двумя коленчатыми валами, связанными через вертикальную передачу [1, стр.276-282]. Выпускные окна открываются нижними поршнями, а впускные окна верхними поршнями [1, стр.281, рис.165]. Нижний коленчатый вал опережает верхний на 12 градусов, что определяет режим выпуска, прямоточной продувки, дозарядки цилиндра воздухом давлением выше атмосферного и определяет, что нижний коленчатый вал развивает 70% мощности двигателя [1, стр.281, рис.165]. Угол запаздывания (опережения) определяет соотношение мощности верхнего и нижнего валов, при этом мощность запаздывающего всегда меньше опережающего. Верхний коленчатый вал развивает 30% мощности, но испытывает усилия, равные нижнему валу, следовательно, имеет соответствующую массу и размеры. Недостатком такого технического решения является снижение мощности на единицу массы двигателя за счет верхней, запаздывающей поршневой группы.

Задачей изобретения является при сохранении таких достоинств прототипа, как отсутствие клапанов, прямоточная продувка и дозарядка цилиндра воздухом давлением выше атмосферного, увеличить мощность на единицу массы.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый двигатель двухтактный, каждые два цилиндра его имеют один коленчатый вал и общую камеру сгорания, из них один цилиндр с поршнем, опережающим по фазе движения, а второй с поршнем, запаздывающим по фазе движения. Цилиндр с опережающим поршнем имеет выпускные окна, а с запаздывающим поршнем впускные окна. Для создания угла запаздывания (опережения) между поршнями в цилиндрах с общей камерой сгорания, по крайней мере, один из поршней должен иметь дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм. Цилиндры с общей камерой сгорания имеют один коленчатый вал, а оси этих цилиндров повернуты в параллельных плоскостях так, чтобы совместить положения верхних мертвых точек поршней в них полностью или частично. Диаметр и рабочий объем цилиндра с запаздывающим и опережающим поршнем примерно равны. Следовательно, мощности, развиваемые этими цилиндрами, примерно равные. Следовательно, повысится мощность на единицу массы двигателя.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый двигатель с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом будет иметь выше мощность на единицу массы двигателя в сравнении с прототипом. Автору не известна подобная конструкция двигателя с цилиндрами по два, имеющими общую камеру сгорания, в которых, по крайней мере, один из поршней имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».

Сущность технического решения подтвеждается чертежами (фиг.1, фиг.2), на которых представлена конструкция двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом с одним коленчатым валом для цилиндров с общей камерой сгорания и опережающими и запаздывающими по фазе движения поршнями.

На фиг.2 цилиндр 2 с запаздывающим поршнем 8, цилиндр 1 с опережающим поршнем 7. Поршень 8, запаздывающий по фазе движения, в цилиндре 2 имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм, а поршень 7, опережающий по фазе движения, в цилиндре 1 аксиальный кривошипно-шатунный механизм. Цилиндры 1, 2 имеют один коленчатый вал 6 и общую камеру сгорания 3. Положение шатуна 4 запаздывающего поршня 8 совмещается с положением шатуна 5 опережающего поршня 7. Требуемый угол запаздывания [3, стр.78] обеспечивается дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом поршня 8 в запаздывающем цилиндре 2 и углом 9 поворота оси цилиндра 2 относительно оси цилиндра 1. Это позволит совместить положение верхних мертвых точек поршней в цилиндрах 1, 2 с общей камерой сгорания 3, следовательно, мощности цилиндров будут примерно равными. Конструкция заявляемого двигателя с одним коленчатым валом значительно проще, чем у прототипа. Два цилиндра с общей камерой сгорания могут работать отдельно или объединяться в классические схемы компановки двигателей [2. стр.9-13]. Возможна конструкция заявляемого двигателя с частичным совмещением верхних мертвых точек поршней запаздывающих и опережающих по фазе движения, что уравняет мощности цилиндров этих поршней в большей степени, чем у прототипа. Возможна конструкция заявляемого двигателя, где поршни всех цилиндров имеют дезаксиальные кривошипно-шатунные механизмы.

Следовательно, конструкция двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом обеспечивает режим выпуска, прямоточной продувки и дозарядки цилиндров воздухом (смесью) давлением выше атмосферного, позволяет уравнять мощности цилиндров с опережающими и запаздывающими по фазе движения поршнями, при одном коленчатом вале конструкция двигателя упрощается в сравнении с прототипом. Следовательно, мощность на единицу массы двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом больше, чем у прототипа.

На фиг.1 цилиндр 2 с запаздывающим поршнем 8 и впускными окнами, цилиндр 1 с опережающим поршнем 7 и выпускными окнами. Поршень 8, запаздывающий по фазе движения, в цилиндре 2 имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм, а поршень опережающий в цилиндре 1 аксиальный. Цилиндры 1, 2 имеют общую камеру сгорания 3, шатун 4 запаздывающего поршня 8, шатун 5 опережающего поршня 7, общий коленчатый вал 6. Поршни в цилиндрах 1, 2 одновременно проходят верхние мертвые точки, следовательно, развивают примерно равную мощность. Требуемый угол запаздывания [3, стр.78] обеспечивается дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом поршня в цилиндре 2 и взаимным поворотом осей цилиндров 1, 2 для совмещения положений верхний мертвых точек их поршней. На фиг.2 цилиндр 2 с запаздывающим поршнем 8, цилиндр 1 с опережающим поршнем 7. Поршень 8, запаздывающий по фазе движения, в цилиндре 2 имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм, а поршень 7, опережающий по фазе движения, в цилиндре 1 аксиальный кривошипно-шатунный механизм. Цилиндры 1, 2 один коленчатый вал 6 и общую камеру сгорания 3. Положение шатуна 4 запаздывающего поршня 8 совмещается с положением шатуна 5 опережающего поршня 7. Требуемый угол запаздывания [3, стр.78] обеспечивается дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом поршня 8 в запаздывающем цилиндре 2 и углом 9 поворота оси цилиндра 2 относительно оси цилиндра 1. Это позволит совместить положение верхних мертвых точек поршней в цилиндрах 1, 2 с общей камерой сгорания 3, следовательно, мощности цилиндров будут примерно равными. Конструкция заявляемого двигателя с одним коленчатым валом значительно проще, чем у прототипа. Два цилиндра с общей камерой сгорания могут работать отдельно или объединяться в классические схемы компановки двигателей [2. стр.9-13].

Следовательно, конструкции двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом обеспечивает режим выпуска, прямоточной продувки и дозарядки цилиндров воздухом (смесью) давлением выше атмосферного при широком диапазоне мощностей и классических схем компановки [2, стр.9-13], позволяет уравнять мощности цилиндров с опережающими и запаздывающими по фазе движения поршнями. Конструкция заявляемого двигателя с одним коленчатым валом значительно проще, чем у прототипа.

Следовательно, мощность на единицу массы двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом больше, чем у прототипа, расширяется диапазон мощностей бесклапанных двигателей, имеющих такой режим выпуска, прямоточной продувки и дозарядки цилиндров воздухом (смесью) давлением выше атмосферного, что сделает производство двигателя с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом экономически эффективным.

Двигатель с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом двухтактный, каждые два цилиндра имеют один коленчатый вал и общую камеру сгорания, один цилиндр с поршнем, опережающим по фазе движения, а второй с поршнем, запаздывающим по фазе движения, отличающийся тем, что для создания угла запаздывания (опережения) между поршнями в цилиндрах с общей камерой сгорания, по крайней мере, поршень одного из цилиндров имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм и оси этих цилиндров повернуты в параллельных плоскостях так, чтобы совместить положения верхних мертвых точек поршней в них.

Источник

МЕХАНИЗМ

В некоторых автомобильных и тракторных двигателях применяется

кривошипно-шатунный механизм, у которого ось цилиндра не пересекает

ось коленчатого вала, а смещена относительно нее на некоторое расстоя-

ние e (рис. 11). Такой механизм называется дезаксиальным или смещен-

ным КШМ. Кроме параметра e, характеризуется величиной относительно-

бильных и тракторных двигателей параметр k находится в пределах 0,05..

.0,20. Смещенный КШМ в двигателях с нижним расположением распреде-

лительного вала применяется главным образом для выполнения требова-

ний конструктивной компоновки.

При ходе поршня от ВМТ до НМТ (за цикл расширения) угол откло-

нения __________шатуна β меньше, чем при обратном ходе. Как будет показано в гла-

ве ｫДинамика кривошипно-шатунного механизмаｻ, это приводит к сниже-

нию величины бокового давления поршня на цилиндр, а значит и умень-

шается величина износа цилиндра.

В двигателях, имеющих одинаковые величины r и λ, ход поршня sп д

немного больше, чем в случае центрального КШМ. Кроме того, возрастает

и время такта впуска, так как при движении поршня от ВМТ до НМТ угол

поворота коленчатого вала дезаксиального двигателя больше 180ｺ, что

улучшает его наполнение.

К преимуществам дезаксиального

КШМ следует отнести и меньшую, чем в

центральном механизме, скорость поршня

около ВМТ, благодаря чему улучшается

процесс сгорания, протекающий при ус-

ловиях, приближающихся к условиям сго-

рания при постоянном объеме. В зависи-

мости от расположения распределитель-

ного вала смещение оси цилиндра позво-

ляет или увеличить расстояние между ко-

ленчатым и распределительным валами и,

следовательно, пространство для беспре-

пятственного вращения нижней головки

шатуна или уменьшить это расстояние, а

вместе с тем и диаметры распределитель-

ных шестерен и габариты приводов.

Следует отметить, что силы инерции

масс в двигателе с дезаксиальным КШМ

несколько больше, чем в двигателе тех же

размеров с центральным КШМ. Однако

разница в величине этих сил для автомо-

бильных и тракторных двигателей так ма-

ла, что практически все расчеты на проч-

ность деталей двигателя можно вести, как для центрального КШМ.

Ось цилиндра в двигателях с дезаксиальным КШМ и направлением

вращения коленчатого вала по часовой стрелке обычно смещают вправо по

направлению вращения (рис. 10).

За нулевое положение дезаксиального кривошипно-шатунного меха-

низма принимается такое, при котором кривошип, находясь в вертикаль-

ном верхнем положении OB0, параллелен оси цилиндра.

Положения кривошипа, соответствующие ВМТ и НМТ, т. е. совмеще-

нию радиуса кривошипа и продольной оси шатуна по одной прямой, опре-

деляются углами φ1 и φ2, которые находятся из треугольников OАЕ и

Рис. 11. Схема дезаксиального

Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 15 | Нарушение авторских прав

Источник

Двигатель с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом

Владельцы патента RU 2488703:

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом содержит два цилиндра (1) и (2) с общей камерой (3) сгорания и один коленчатый вал (6). Двигатель выполнен бесклапанным, с прямоточной продувкой и дозарядкой цилиндров воздухом (смесью) давлением выше атмосферного. Поршень (7) в цилиндре (1) опережает по фазе движения поршень (8) в цилиндре (2), который запаздывает по фазе движения. Оси цилиндров (1) и (2) повернуты в параллельных плоскостях так, чтобы совместить положения верхних мертвых точек поршней (7) и (8) в них. Для создания угла запаздывания (опережения) между поршнями (7) и (8) в цилиндрах (1) и (2) с общей камерой (3) сгорания цилиндр (2) имеет поршень (8) с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом. Технический результат заключается в увеличении мощности на единицу массы. 3 ил.

Источник

Кривошипно-шатунный дезаксиальный механизм Советский патент 1958 года по МПК F16H21/18

Описание патента на изобретение SU114835A1

Кривошипно-шатунные дезаксиальные механизмы известны, однако они обладают тем недостатком, что закон изменения усилий на ползуне получается вполне определенный-усилия нарастают к концу хода ползуна.

В описанном механизме этот недостаток устранен тем, что кривошип снабжен профилированной поверхностью, проходящей через точку вращения кривошипа и взаимодействующей с плоскостью, перпендикулярной направлению движения ползуна.

На чертеже приведена схема механизма.

Ползун / шарнирно соединен с шатуном 2, который также шарнирно соединен с кривошипом 3, имеющим на конце профилированную поверхность 4, взаимодействующую с плоскостью 5.

При вращении кривошипа 3 поверхность 4 катится по плоскости 5, в связи с чем непрерывно изменяется положение центра вращения кривошипа 3 и его длина.

При соответствующем выборе параметров поверхности 4 можно получить оптимальный закон изменения усилий на ползуне для заданных условий работы механизма.

Кривошипно-щатунный дезаксиальный механизм, состояЩйй из ползуна, шатуна и кривошипа, поворотно соединенных друг с другом, о тличающийся тем, что, с целью получения наиболее благоприятного закона изменения усилий на ползуне, последний снабжен профилированной п оверхностью, проходящей через точку вращения кривошипа и взаимодействующей с плоскостью, перпендикулярной направлению движения ползуна.

Источник