Двигун внутрішнього згорання

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с двухвальным кривошипным механизмом. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, цилиндр с поршнем и основным шатуном, шарнирно соединенным верхней головкой с поршнем, два параллельных коленчатых вала, связанных между собой при помощи кинематической связи с возможностью вращения через шейки кривошипов в противоположные стороны и изменения геометрического размера кривошипа ведущего коленчатого вала, две пары дополнительных шатунов, шарнирно соединенных с шейками кривошипов коленчатых валов, пару рычагов, шарнирно соединенных между собой и с дополнительными шатунами, причем оси шеек кривошипов коленчатых валов установлены зеркально относительно плоскости, проходящей через ось цилиндра и ось верхней головки основного шатуна, центры рычагов шарнирно соединены с нижней головкой основного шатуна, а плечи рычагов - с дополнительными шатунами, причем дополнительные шатуны, соединенные с плечами одного рычага, расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через оси шеек кривошипов коленчатых валов, а дополнительные шатуны, установленные на одной шейке кривошипа, размещены симметрично относительно последней плоскости. Геометрический размер кривошипа в данном двигателе определяется расстоянием от оси вращения ведущего коленчатого вала до оси нижней головки основного шатуна (А.с. СССР №1693272, кл. F02B75/32, 1992). Недостатками известного двигателя являются сложность и громоздкость конструкции, наличие значительного числа пар трения, что, в конечном итоге, ведет к потере литровой мощности двигателя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, цилиндр с поршнем и основным шатуном (толкателем), два параллельных коленчатых вала, связанных между собой при помощи кинематической связи через шейки кривошипов с возможность. вращения в противоположные стороны при помощи механизма передач, два дополнительных шатуна, каждый из которых одной из головок шарнирно соединен с соответствующим коленчатым валом, и основной шатун (толкатель), шарнирно соединенный верхней головкой с поршнем, а нижней - со вторыми головками дополнительных шатунов, причем геометрический размер кривошипа ведущего коленчатого вала определяется здесь расстоянием от оси вращения ведущего коленчатого вала до оси нижней головки основного шатуна (А.с. СССР №1733654, кл. F02B75/32, 1992). Недостатками известного двигателя являются сложность и громоздкость кривошипно-шатунного механизма, недостаточный крутящий момент на коленчатом валу по сравнению с возможностями двухвальных двигателей, а также, большие габариты и масса двигателя снижают в конечном итоге, литровую мощность двигателя. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования двигателя внутреннего сгорания, в котором путем выполнения кинематической связи между валами с возможностью вращения в одну сторону и увеличения геометрического размера кривошипа ведущего коленчатого вала обеспечивается упрощение конструкции кривошипно-шатунного механизма, увеличение крутящего момента на ведущем коленчатом валу и за счет этого увеличение литровой мощности двигателя. Поставленная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер, цилиндр с поршнем и шатуном, шарнирно соединенным верхней головкой с поршнем, два параллельных коленчатых вала, связанных между собой при помощи кинематической связи с возможностью вращения через шейки кривошипов и изменения геометрического размера кривошипа ведущего коленчатого вала, причем цилиндр смещен относительно вертикальной плоскости, проведенной по оси вращения ведущего коленчатого вала, согласно изобретению кинематическая связь коленчатых валов выполнена в виде коромысла с кривошипными головками, соединяющими его с шейками кривошипов и с нижней головкой шатуна, длина коромысла равна расстоянию между осями вращения коленчатых валов, а цилиндр установлен на вертикали, проведенной через ось вращения второго коленчатого вала. Выполнение кинематической связи коленчатых валов через шейки кривошипов в виде коромысла с кривошипными головками, соединяющими его с шейками кривошипов, и длиной, равной расстоянию между осями вращения коленчатых валов, позволяет упростить конструкцию кривошипношатунного механизма и уменьшить механические потери внутри самого механизма. Установление цилиндра на вертикали, проведенной через ось вращения коленчатого вала, второго по отношению к ведущему, и шарнирное соединение шатуна своей нижней головкой с коромыслом позволяет увеличить геометрический размер кривошипа ведущего коленчатого вала пропорционально длине коромысла, а само коромысло предотвратить от поперечного изгиба, обеспечив ему простую технологию производства. Указанные признаки в совокупности позволяют упростить конструкцию кривошипно-шатунного механизма, уменьшить габариты и массу двигателя и путем многократного увеличения геометрического размера кривошипа соответственно увеличить величину крутящего момента на ведущем коленчатом валу, и, за счет всего этого увеличить литровую мощность двигателя. На фиг.1 схематично изображен предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с одним цилиндром, продольный разрез; на фиг.2 двигатель с двумя оппозитными цилиндрами, продольный разрез. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий картер 1, цилиндр 2 с поршнем 3 и шатуном 4, шарнирно соединенным верхней головкой 5 с поршнем 3, два параллельных коленчатых вала 6 и 7, связанных между собой через шейки 8 и 9 кривошипов 10 и 11 при помощи кривошипных головок 12 и 13 коромысла 14. Длина коромысла 14, определяемая расстоянием между осями и кривошипных головок 12 и 13, равна расстоянию между осями вращения и коленчатых валов 6 и 7. Цилиндр 2 установлен на вертикали А - А, проведенной через ось вращения коленчатого вала 6, а шатун 4 своей нижней головкой 15 - на шейке 9 кривошипа 11 коленчатого вала 6 рядом с коромыслом 14. Нижняя головка 15 шатуна 4 может иметь вильчатую конструкцию, а кривошипная головка 13 коромысла 14 установлена, соответственно, в развилке шатуна 4. Таким образом, цилиндр 2 установлен на вертикали проведенной через ось вращения коленчатого вала 6, а оси вращения и коленчатых валов 6 и 7, оси и шеек 8 и 9 кривошипов 10 и 11 образуют шарнирный параллелограмм, который в предложенном двигателе выполняет функцию кривошипного механизма, в котором коленчатый вал 7 является ведущим, функцию силового рычага выполняет расстояние от оси вращения этого вала до оси кривошипной головки 13 коромысла 14, являющейся геометрическим размером кривошипа 10, а базовым является размер кривошипа 10, определяемый радиусом равным расстоянию между осью вращения коленчатого вала 7 и осью шейки 8 кривошипа 10. Двигатель может содержать в ряду несколько цилиндров, а коленчатый вал 6 может быть расчленен по серединам коренных шеек на отдельные колена под каждый цилиндр или группу цилиндров. Двигатель внутреннего сгорания на фиг.2 снабжен вторым цилиндром 16, расположенным оппозитно первому цилиндру 2. Цилиндр 16 смещен относительно вертикальной плоскости проведенной по оси вращения коленчатого вала 6, на расстояние Ведущим здесь является коленчатый вал 6, функцию силового рычага выполняет расстояние являющееся геометрическим размером кривошипа 11. Поршень 17 через верхнюю головку 18 шатуна 19 и его нижнюю головку 20 шарнирно соединен с кривошипной головкой 12 коромысла 14. Двигатель работает следующим образом. В шарнирном параллелограмме с неподвижным звеном при вращении кривошипа 11 движение оси по окружности с радиусом r обуславливает изменение величины силового рычага или геометрического размера кривошипа 10 на величину диаметра этой окружности При движении поршня 3 вниз геометрический размер кривошипа 10 увеличивается и достигает наибольшего значения, когда кривошип 10 и коромысло 14 вытянуты в одну линию, а при движении поршня 3 вверх наименьшего, когда кривошип 10 накладывается на коромысло 14. Под действием рабочих газов, перемещение поршня 3 в цилиндре 2 через шатун 4 воздействует на кривошипную головку 13 коромысла 14, то есть на конец силового рычага и обеспечивает вращение коленчатого вала 7, создавая на нем крутящий момент, зависящий от величины геометрического размера кривошипа 10. Таким образом, в нужный момент, когда геометрический размер кривошипа 10 оказывается наибольшим, крутящий момент на ведущем коленчатом валу получается максимальным. При наличии двух оппозитно установленных цилиндров 2 и 16 рабочие процессы в них протекают попеременно. Использование изобретения позволяет путем выполнения кинематической связи между коленчатыми валами с возможностью вращения в одну сторону и увеличения геометрического размера кривошипа ведущего коленчатого вала упростить конструкцию кривошипно-шатунного механизма, уменьшить габариты и массу двигателя, многократно увеличить величину крутящего момента на ведущем коленчатом валу при неизменных прочих параметрах и за счет всего этого увеличить литровую мощность двигателя.