Двухпоршневой двигатель



Двухпоршневой двигатель
Двухпоршневой двигатель
Двухпоршневой двигатель
Двухпоршневой двигатель

 


Владельцы патента RU 2539230:

Сергеев Святослав Михайлович (RU)

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является упрощение конструкции, улучшение экономичности, надежности и снижение уровня шума. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит цилиндр, с торцов которого навстречу друг другу вставлены поршни (3, 4). Они соединены с шатунами (5, 6), опирающимися на коленчатые валы (7, 8). Вращение валов синхронизировано механической передачей так, что поршни могут двигаться или оба вправо или оба влево. При этом ширина зазора между поршнями непостоянна из-за изменения горизонтальных проекций периодически наклоняющихся шатунов. Ближе к одному краю цилиндра расположена свеча зажигания 1, а ближе к другому - впускное окно с обратным клапаном (9), соединенное с каналом (10) подачи горючей смеси, и выпускное окно с обратным клапаном (11), присоединенное к выхлопному каналу (12). Технический результат заключается в простоте. 4 ил.

 

Относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

На сегодняшний день предложено огромное разнообразие конструкций двигателей внутреннего сгорания с различным исполнением образующих расширительную камеру рабочих органов. Из них можно вычленить небольшую группу, отличающуюся встречным расположением двух поршней в одном цилиндре. Основное преимущество таких моторов состоит в увеличении удельной мощности и снижении вибраций за счет противофазного движения поршней [1]. Однако неизбежное усложнение конструкции не компенсируется получаемыми выгодами.

Есть примеры неординарного подхода в данном направлении, где с целью упрощения газораспределения движение поршней осуществляется по сложному закону, задаваемому их сопряжением с коленчатым валом через промежуточные элементы [2]. Существенным недостатком такого технического решения являются повышенные требования к прочности упомянутых промежуточных элементов, испытывающих ударные нагрузки от поршня.

Задачей предлагаемого изобретения была разработка предельно простого двигателя внутреннего сгорания с парным размещением поршней в цилиндрах без принудительной системы газораспределения.

В качестве прототипа был взят простейший бесклапанный двигатель с расположением двух поршней в одном цилиндре [3].

Суть изобретения проиллюстрирована на фиг.1, где показаны разные стадии работы двигателя, а снизу обозначены основные элементы. Свеча зажигания 1 пропущена сквозь стенку корпуса 2 до цилиндрической полости, с торцов которой вставлены поршни 3 и 4, шарнирно соединенные с шатунами 5 и 6, у которых через отверстия на концах проходят коленчатые валы 7 и 8, связанные между собой механической передачей (не показано), позволяющей поршням 3 и 4 двигаться только в одинаковом направлении: оба вправо или оба влево. В корпусе имеются впускные и выпускные окна, соответственно соединяющие указанную полость через обратный клапан 9 с каналом подачи горючей смеси 10 и через обратный клапан 11 с выхлопным каналом 12.

Устройство работает следующим образом. При условно исходном угле синхронного поворота коленчатых валов φ=0° поршни 3 и 4 находятся в крайних левых положениях, и между ними остается незначительный промежуток. При повороте коленчатых валов 7 и 8 по часовой стрелке поршни движутся вправо, а углы наклона шатунов 5 и 6 возрастают. Это ведет к укорочению их горизонтальных проекций и, как следствие, относительному расхождению поршней. Возникающее разрежение открывает клапан 9 для поступления горючей смеси из канала 10. Происходит такт «Впуск», заканчивающийся при φ=90°, когда ширина промежутка достигает максимального значения.

При последующем повороте коленчатых валов поршни продолжают движение вправо, но уже приближаясь друг к другу и сжимая горючую смесь. Происходит такт «Сжатие», заканчивающийся при φ=180°, что соответствует крайним правым положениям поршней. Полость между поршнями оказывается напротив свечи 1, которая воспламеняет горючую смесь, приводя к резкому росту давления образовавшихся продуктов сгорания. Очевидно, что в простейшем случае искровое напряжение может подаваться непрерывно.

Из общих принципов механики следует, что хотя газы и давят на оба поршня, они обязаны изменять состояние системы в направлении увеличения объема, т.е. расширения промежутка между поршнями, которое как раз и начинается после прохождения крайних правых положений. Данное утверждение легко доказать, подробно рассматривая разницу действующих на коленчатые валы вращательных моментов. Происходит такт «Рабочий ход», заканчивающийся при φ=270°, когда достигается второй максимум относительного расхождения поршней.

Затем при повороте до φ=360° (что эквивалентно φ=0°) происходит «Выпуск». Сжимаемые между поршнями газы открывают клапан 11 и уходят в выхлопной канал 12.

Таким образом, один возвратно-поступательный цикл движения поршней охватывает четыре стандартных такта традиционного двигателя внутреннего сгорания. Для большей наглядности на фиг.2 изображены изменения горизонтальных координат x внутренних краев левого (Л) и правого (П) поршней во всем диапазоне углов φ.

Если радиус кривошипа у правого коленчатого вала сделать больше, чем у левого, то легко задать очень близкое схождение поршней в крайних левых положениях независимо от размера промежутка между ними в крайних правых положениях (фиг.3). Это позволяет обеспечить предельно возможную полноту всасывания и выпуска.

Введением небольшого отставания по углу правого коленчатого вала от левого можно сделать так, что степень расширения при рабочем ходе будет больше, чем степень сжатия горючей смеси. Это видно на фиг.4, где отставание составляет 10°, а угол φ относится к левому валу. Данное обстоятельство дает возможность увеличить КПД двигателя.

Горючая смесь образуется в карбюраторе или смесителе для газообразного топлива. Выхлопной канал соединен с выхлопной трубой. В корпусе двигателя можно расположить ряд цилиндрических полостей, окруженных единой рубашкой жидкостного охлаждения. Для них будут общими канал подачи горючей смеси, выхлопной канал и коленчатые валы. Вращение коленчатых валов может быть не только одинаковым (как показано на фиг.1), но и противоположным при условии совпадения моментов горизонтального расположения каждой пары шатунов (за вычетом возможного отставания).

Отсутствие принудительной системы газораспределения приводит к значительному снижению уровня шума, повышению надежности и упрощению эксплуатации двигателя.

Технический результат изобретения заключается в простоте, экономичности, высокой надежности и низком уровень шума.

Источники информации

1. Патент США №1308400 от 01.07.1919 г.

2. Патент РФ №2009347 от 16.07.1990 г.

3. Патент США №898913 от 15.09.1908 г.

Двухпоршневой двигатель, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, в стенках которого имеются свеча зажигания, впускные и выпускные окна, а с противоположных торцов вставлены поршни, шарнирно соединенные с шатунами, через отверстия на концах которых пропущены коленчатые валы, связанные между собой механической передачей, отличающийся тем, что оба поршня имеют возможность движения только в одинаковом направлении, а впускные и выпускные окна содержат обратные клапаны.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Соосный двигатель (1) внутреннего сгорания без коленчатого вала содержит по меньшей мере один цилиндр (3), имеющий продольно расположенную ось (XX), пару поршней (5) и (6), установленных для совершения возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль продольной оси (XX) цилиндра (3) и два вала (10) и (12).

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания включает, по меньшей мере, пару соосно расположенных цилиндров (1) и (2), сопряженных с общей головкой (7), в которой размещены камера (8) сгорания колоколообразной формы и камера (11) сгорания полусферической формы.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус, имеющий, по крайней мере, пару сопряженных цилиндров (1), к торцам которых примыкают разъемные картеры (2) с размещенными в них коленчатыми валами (3), перпендикулярно расположенными к оси цилиндра (1), и передачу, включающую три цилиндрических зубчатых колеса (4), (5) и (6), оси которых лежат в одной плоскости.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) содержит цилиндры (1, 2, 3, 4) сгорания, включающие, по меньшей мере, два комплекта цилиндров сгорания, в каждом из которых поршни двух противоположных цилиндров (1, 2, 3, 4) сгорания взаимосвязаны общим штоком (5, 6) поршня.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Прямодействующий симметричный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, по крайней мере, пару соосно расположенных рабочих цилиндров, между которыми образован компрессорный цилиндр, выполненный с кольцевым пазом в средней части и связанный при помощи каналов с системой продувки рабочих цилиндров.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями. Техническими результатами заявленного изобретения являются улучшение экономичности, повышение надежности и ресурса двигателя, повышение удельной мощности и снижение токсичности продуктов сгорания.

Изобретение относится к механике и может быть использовано в конструкциях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему:приводной вал, имеющий центральную ось;по меньшей мере одну камеру сгорания; по меньшей мере первый и второй поршни, расположенные с возможностью перемещения вдоль осей, параллельных центральной оси приводного вала, и расположенные в одной и той же камере сгорания,причем первый поршень имеет шток, предназначенный для вращения приводного вала посредством качающейся шайбы, содержащей центральный узел с кольцом и, по меньшей мере, один расположенный на указанном кольце по существу сферический соединительный элемент, с которым соединен шток первого поршня или элемент, прикрепленный к нему, и который находится на расстоянии от центральной оси, а второй поршень имеет шток, предназначенный для вращения приводного вала посредством качающейся шайбы, содержащей центральный узел с кольцом и, по меньшей мере, один расположенный на указанном кольце по существу сферический соединительный элемент, с которым соединен шток второго поршня или элемент, прикрепленный к нему, и который находится на расстоянии от центральной оси.

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих один вид энергии в другой, например в двигателях внутреннего сгорания. Теплообменная металлическая поверхность (1) имеет углубления (2), заполненные материалом с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность материала поверхности (1). Углубления (2) нанесены лазером и имеют следующие размеры - диаметр от 0,001 мм до 1 мм, глубина от 0,2 до 10 вышеуказанных диаметров. Раскрыты варианты выполнения двигателей, поверхности цилиндров, поршней и головок которых выполнены с теплообменной металлической поверхностью (1) с углублениями (2). Технический результат заключается в уменьшении потерь тепла. 3 н.п. ф-лы, 19 ил., 1 табл.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение потерь на трение. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель состоит из четырех блоков. Блок содержит два оппозитных цилиндра, размещенных на общем для двух цилиндров разъемном картере. Поршни в цилиндрах соединены штоками, снабженными пальцами, симметрично расположенными по отношению к осям штоков. Блоки размещены на плоской четырехугольной раме так, что оси четырех цилиндров находятся на одной линии. Два блока образуют четырехцилиндровый двигатель. Между блоками на раме размещены валы: первичный, промежуточный, соединительный, отбора мощности, газораспределительный. Первичный и промежуточный валы снабжены зубчатыми колесами и маховиками с эксцентрично установленными пальцами, соединенными с пальцами поршней шатунами. Валы соединительные снабжены сцепными муфтами и обеспечивают точно фиксированное по углу поворота соединение. Зубчатые колеса соединительных и первичных валов находятся в постоянном зацеплении. Первичный и промежуточный валы постоянно соединены зубчатыми колесами. Валы вращаются в противоположные стороны, соответственно поршни двигаются встречно или противоположно. На валах отбора мощности установлены сцепления. Валы отбора мощности блоков соединены соединительной муфтой. Возможность работы каждого четырехцилиндрового блока по отдельности обеспечивает повышенную надежность, экономию горючего и снижение вредных выбросов. Совместная работа блоков обеспечивает снижение вибраций. 4 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневое устройство (100) предназначено для двигателя внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня. Двигатель внутреннего сгорания содержит один или более двухэлементных поршней, каждый из которых включает в себя первую часть поршня и вторую часть поршня, работающие в разных циклах. Поршневое устройство содержит элемент (110) рычага поршня, механически соединенный со второй частью поршня, и множество узлов кулачковых следящих устройств для управления работой второй части поршня. Кулачковые следящие устройства включают в себя множество кулачковых выступов (121a) и (121b) для поршня, множество пальцев (122a) и (122b) рокера, установленных с возможностью поворота, для кулачкового взаимодействия с кулачковыми выступами (121a) и (121b), и селективно отводимые и выдвигаемые оси (123a) и (123b) пальца рокера. Узлы кулачковых следящих устройств выполнены с возможностью селективного соединения с элементом (110) рычага поршня для управления работой второй части поршня. Раскрыты способ управления работой второй части поршня двигателя внутреннего сгорания и устройство поршневого механизма для двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в упрощении конструкции и снижении веса. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. В поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), содержащем герметично перекрытую с одного торца цилиндрическую гильзу с концентрически размещенным в ней поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, впускными и выпускными клапанами в гильзе для подачи горючей смеси и отвода отработавших газов, свечи зажигания, плавающий поршень, с целью повышения мощности ДВС плавающий поршень концентрически установлен в полости гильзы между головкой гильзы и поршнем так, что при этом образуются две камеры для последовательного сжигания горючей смеси, в гильзе выполнены дополнительные клапаны: впускной для подвода горючей смеси в дополнительную камеру и выпускной для отвода из нее отработавших газов. Применение изобретения позволит увеличить мощность ДВС, увеличить полезную работу цикла двигателя. 2 ил.
Наверх