ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки

На рис. 1 изображен поперечный разрез цилиндра двигателя внутреннего сгорания; на рис. 2 - поперечное сечение цилиндра с двумя ведущими валами.

Приводной механизм состоит из цилиндра 1, в котором размещены оппозитно расположенные верхний поршень 2 и нижний поршень 3, образующие камеры сгорания. Поршни 2 и 3 жестко соединены между собой зубчатыми рейками 4 и 5, размещенными друг против друга в вертикальной плоскости цилиндра. На противоположных внутренних сторонах реек выполнены проточки радиусом наружной окружности зубчатого сектора 6, установленного на ведущем валу 7. Центры радиусов проточек расположены на вертикальной оси цилиндра и отстоят друг от друга на величину хода поршня " s", а напротив радиусов проточек дуга проточки переходит в профиль зуба.

Зубчатый сектор 6 выполнен на полуокружности, длина которой равна ходу поршня "s", а на выходящей из зацепления с рейками стороне сектор срезан на толщину, равную высоте зуба под прямым углом к оси, соединяющей концы сектора.

Рабочий ход поршня 3 отстоит от рабочего хода поршня 2 на 180 градусов для двухтактного двигателя и на 360 градусов для четырехтактного.

Приводной механизм двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом (см. рис. 1).

Рис. 1

При положении верхнего поршня 2 в верхней мертвой точке (ВМТв) зубчатый сектор 6 не входит в зацепление с зубчатыми рейками 5 и 4 в связи с наличием проточки на рейке 5 и срезанной части зубчатого сектора 6 со стороны рейки 4, а зубья сектора 6 находятся выше линии, соединяющей его концы. Во время сгорания рабочей смеси за счет повышения давления поршень перемещается вниз и рейка 5 при начале движения поршня 2 входит в зацепление с зубчатым сектором 6. При перемещении поршня 2 вниз на ведущем валу 7 создается крутящий момент, действующий в направлении часовой стрелки и равный произведению давления газов на радиус полуокружности зубчатого сектора 6. Во время движения поршня 2 к нижней мертвой точке зубчатый сектор 6, вращаясь по часовой стрелке, находится в зацеплении с рейкой 4, а нижний поршень 3 одновременно движется к своей мертвой точке (ВМТн). Поршень 2 придет в положение нижней мертвой точки (НВМПв) после того, как зубчатый сектор повернется на 180 градусов, так как длина окружности зубчатого сектора равна ходу поршня (см. рис. 1), а нижний поршень 3 придет в верхнюю мертвую точку (ВМТн). В это время зубчатый сектор 6 выйдет из зацепления с рейкой 5, но еще не войдет в зацепление с рейкой 4, так как будет находиться в проточке рейки, которая к этому времени подойдет к оси ведущего вала.

Как только нижний поршень 3 придет в ВМТн, произойдет сгорание топлива в его камере сгорания и давление газов заставит его перемещаться вверх. Теперь рейка 4 войдет в зацепление с зубчатым сектором 6 и создаст крутящий момент на ведущем валу 7, направленный также по часовой стрелке, а рейка 5 в это время не сцепляется с зубчатым сектором. После прихода нижнего поршня 3 в НМТн зубчатый сектор 6 завершит полный оборот и возвратится в положение, соответствующее позиции 1. Затем процесс повторяется.

Работа приводного механизма описана для двухтактного двигателя. Для четырехтактного двигателя работа механизма аналогична, только такты выпуска и сжатия будут происходить за счет вращения ведущего вала 7 и перемещения поршней 2 и 3 за счет сил инерции и работы соседних цилиндров. В двигателе может быть необходимое количество цилиндров, установленных в ряд или с поворотом цилиндров относительно друг друга на заданный угол. В рядном двигателе расположение зубчатого сектора смещается на 180 градусов относительно соседнего цилиндра, в двигателях других типов заклинка сектора смещается на угол разворота цилиндров относительно друг друга.

Рис. 2

Приводной механизм двигателя внутреннего сгорания данного типа может быть использован в двигателях внутреннего сгорания или других поршневых машинах с длиной хода поршня, ограниченной длиной окружности зубчатого сектора, которая в свою очередь ограничена диаметром цилиндра. Для использования его в поршневых машинах с увеличенным ходом поршней необходимо зубчатый сектор разместить вне цилиндра. В этом случае приводной механизм состоит из двух зубчатых секторов (см. рис. 2), левого 6Л и правого 6П, расположенных на рабочих валах 7Л и 7П и вращающихся в одном направлении и попеременно входящих в зацепление со своими рейками 4 и 5. Для синхронизации вращения рабочих валов они соединяются между собой цилиндрическими шестернями через промежуточную шестерню.

Конструктивное исполнение зубчатых секторов и реек, а также принцип действия приводного механизма в этом случае аналогичен вышеописанному.

Конструкция приводного механизма проста и компактна, имеет меньший вес и большую мощность двигателя за счет более эффективного преобразования давления газов в цилиндре в крутящий момент на ведущем валу двигателя.