Спосіб роботи двигуна і двигун внутрішнього згоряння (варіанти)

Реферат: Винахід належить до способу роботи двигунів, а також до двигунів внутрішнього згоряння, багатопаливним, переважно з безшатунним механізмом перетворення зворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух робочого валу. Спосіб роботи двигуна: стиснення і згоряння суміші здійснюють в двох сполучених камерах - з низьким ступенем стискання і з високим ступенем стискання, згідно винаходу, в процесі розширення продуктів згорання і здійснення роботи зменшують дроселювання газів. Двигуни внутрішнього згоряння: багатопаливні, переважно безшатунні, з інтенсивним змішуванням палаючих газів за допомогою тангенціального каналу і подальшим розширенням продуктів згорання зі зменшенням дроселювання. У разі двотактного циклу газообмін проводять без використання кривошипної камери, вільним всмоктуванням і вільним продувом, поршневим нагнітачем, за типом чотиритактного газообміну. Винахід дозволяє підвищити потужність і знизити втрати енергії, а для двотактного двигуна забезпечити повноту і якість згоряння, знизити насосні втрати, здійснити змащення двотактного двигуна за типом чотиритактного, чим знизити токсичність і підвищити економічність, при збереженні таких переваг, як висока літрова потужність і можливість безклапанного виконання. UA 99712 C2 (12) UA 99712 C2 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способу роботи двигунів, а також до двигунів внутрішнього згоряння, багатопаливним, переважно з безшатунним механізмом перетворення зворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух робочого валу. Найближчим по технічній суті і досягнутому ефекту до заявленого способу є відомий спосіб 7 роботи двигуна (патент РФ №2008478, МПК F02B75/32, опубл. 1994.02.28), в якому в камеру з низьким ступенем стиснення після займання суміші вводять додаткову кількість суміші, стисненої в камері з високим ступенем стиснення, з інтенсивним перемішуванням палаючої суміші, з подальшим розширенням продуктів згорання і здійсненням роботи в обох камерах. Недоліком відомого способу є втрати енергії з-за дроселювання потоку газів, особливо при розширенні, причому швидкість перетікання газів, що розширюються, може досягати швидкості звуку, що є обмежуючим чинником - прототип способу. Задача винаходу - зниження втрат енергії і підвищення потужності. Поставлена задача винаходу досягається тим, що, у відомому способі процес стиснення і згоряння паливної суміші здійснюють в двох сполучених камерах із змінними об'ємами, причому одна з камер має низький ступінь стиснення, а інша - високий ступінь стиснення, при цьому камеру з низьким ступенем стиснення наповнюють паливною сумішшю і, після стиснення суміші, проводять її займання, після чого в камеру з низьким ступенем стиснення вводять додаткову кількість суміші, стисненої в камері з високим ступенем стиснення, з інтенсивним перемішуванням із створенням вихрових рухів палаючої суміші в камері з низьким ступенем стиснення, а розширення продуктів згорання і виконання роботи здійснюють в обох камерах, після чого очищають обидві камери від відпрацьованих газів, згідно винаходу, після закінчення згорання паливної суміші зменшують дроселювання газів, що перетікають в процесі газообміну між камерами. Переважним є спосіб, в якому зменшують дроселювання газів сполученням камер за допомогою перепускного каналу із збільшеним перетином або за допомогою додаткового перепускного каналу. Іншим переважним є спосіб, в якому зменшують дроселювання за допомогою вільного, без каналу, сполучення камер, шляхом їх злиття в одне ціле, після згорання суміші. Винахід дозволяє знизити втрати енергії, зважаючи на зменшення дроселювання газів при розширенні і при очищенні камер від відпрацьованих газів, скоротити тривалість процесу розширення і процесу очищення від відпрацьованих газів, підвищити потужність за рахунок скорочення тривалості циклу перетворення енергії, чим забезпечений технічний результат. Відомий двигун, (а.с. СРСР №80445 і № 128231), в якому в циліндр з низьким ступенем стиснення після займання в ньому суміші вводять додаткову кількість повітря, стисненого в циліндрах з високим ступенем стиснення, і уприскують додаткове паливо, яке займається палаючими газами, з подальшим розширенням продуктів згорання в циліндрах з високим і низьким ступенем стиснення, що діють спільно і сполучені в процесі згоряння і розширення, з похило або паралельно розташованими циліндрами, з двома групами поршнів, що рухаються із зміщенням по фазі за допомогою кривошипно-шатунного механізму та мають сполучені камери стиснення для пари циліндрів і примусове запалення робочої суміші. Недоліки двигуна - низький механічний ККД і обмеження оборотів, особливо у разі двотактного циклу, оскільки перетікання газів в процесі їх розширення з циліндра з низьким ступенем стиснення в циліндр з високим ступенем стиснення, із здійсненням роботи, відбувається по тангенціальному каналу обмеженого перетину, що призводить до підвищених втрат енергії при високих оборотах двигуна. Відомий двигун (а.с. СРСР № 956828, 1982 р.), в якому робочий процес також може відбуватися з інтенсивним перемішуванням палаючих газів завдяки розділенню камери стиснення перегородкою, в якій виконаний канал для інтенсивного перемішування палаючих газів. Недоліком є незмінне співвідношення об'ємів розділених порожнин камери згорання в процесі стиснення, тому перетікання газів викликане тільки розширенням при згорянні суміші в одній з порожнин камери, що знижує інтенсивність перемішування палаючих газів, а перегородка в камері стиснення віддає тепло відпрацьованим газам при випуску (продуву), що знижує термічний ККД. Найближчим по технічній суті і досягнутому ефекту до заявлених двигунів є двигун (патент 7 РФ №2008478, МПК F02B75/32, опубл. 1994.02.28) з безшатунним механізмом перетворення руху, з паралельно розташованими циліндрами, з двома групами поршнів, що рухаються із зсувом по фазі за допомогою зміщення фази руху валів безшатунного механізму та мають сполучені камери стиснення для пари циліндрів і примусове запалення робочої суміші. Недоліки двигуна - співвідношення розмірів ходу поршнів, діаметру циліндрів, з урахуванням обмежень в розміщенні балансирів, діаметрів колін і цапф валів, несприятливі для отримання стійкого і ефективного процесу згоряння палива, мінімуму теплових втрат, оскільки необхідно 1 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 застосовувати або збільшений діаметр поршня відносно його ходу або подовжувати перепускний канал, що сполучає камери стиснення. Це збільшує теплові втрати і знижує ККД, а також обмежує обороти з-за підвищеної швидкості перетікання газів при газообміні, особливо у разі двотактного виконання двигуна, а необхідність застосування спарених циліндрів є обмеженням - прототип. Задача винаходу - підвищення потужності, швидкості двигуна, зменшення габаритів, наближення показників токсичності і економічності двотактного двигуна до рівня 4-тактних, в т.ч. при організації двостороннього робочого процесу. Поставлена задача винаходу досягається тим, що двигун, що містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями, з утворенням камер стиснення, сполучених між собою перепускним каналом, і кривошипно-шатунним механізмом перетворення руху, в якому поршні в циліндрах зі сполученими камерами стиснення зміщені до 35° по фазі руху, а в одній з камер встановлений засіб займання, згідно винаходу, перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривають і відкривають частинами поршнів таким чином, що, на відстані до 0,2 ходу поршня від верхньої мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площі поршня. Переважним є двигун, в якому перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою або виконаний у вигляді двох чи більше каналів, а перепускний канал перекривають і відкривають частинами поршня у вигляді циліндричних стінок або козирків заввишки до 0,2 ходу поршня, виконаних як одне ціле з поршнем або закріплених на ньому. Іншим варіантом досягнення поставленої задачі винаходу є двигун, що містить корпус, щонайменше один циліндр з поршнем і головкою циліндра з утворенням камери стиснення, кривошипно-шатунний механізм перетворення руху, а в камері стиснення встановлений засіб займання, згідно винаходу камеру стиснення, на відстані менше 0,2 ходу поршня від його мертвої точки, розділяють виступаючими частинами поршня і головки циліндра щонайменше на дві порожнини по ходу руху поршня так, що у верхній мертвій точці об'єм однієї з розділених порожнин менший, ніж в іншій, при цьому розділені порожнини камери стиснення сполучені між собою щонайменше одним перепускним каналом, з сумарним перетином в межах 0,01-0,04 площі поршня. Переважним є двигун, в якому камеру стиснення розділяють кільцевою стінкою на днищі поршня і відповідною по формі і глибині виїмкою в головці циліндра, при цьому перепускний канал виконаний в кільцевій стінці тангенціально, а кільцева стінка виконана як одне ціле з поршнем або закріплена на ньому. Третім варіантом досягнення поставленої задачі винаходу є двигун, що містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями, з утворенням камер стиснення, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді опорних шийок зі щоками, в яких ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастих валів, синхронізованих між собою за допомогою шестерень, причому кожен з вказаних валів кінематично з'єднаний з одним з поршнів, з кутовим зміщенням одного з валів по відношенню до іншого до 35°, а камери стиснення сполучені між собою перепускним каналом і в одній з камер встановлений засіб займання, згідно винаходу, опорні шийки обох колінчастих валів встановлені уздовж однієї осі, вказані вали розміщені в опорних шийках послідовно, а перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривають і відкривають частинами поршнів таким чином, що на відстані до 0,2 ходу поршня від верхньої мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площ поршня. Переважним є двигун, в якому коліна валів, з'єднані з поршнями з циліндрами, які мають сполучені камери стиснення, розміщені ближче до внутрішніх, суміжних, опорних шийок, останні сполучені між собою або виконані як одне ціле, а перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою або виконаний у вигляді двох чи більше каналів, причому перепускний канал перекривають і відкривають частинами поршня у вигляді циліндричних стінок або козирків заввишки до 0,25 ходу поршня, закріплених на поршні або виконаних як одне ціле, а вали забезпечені поршневими нагнітачами, зміщеними на 90° до циліндра, що продувають. Четвертим варіантом досягнення поставленої задачі винаходу є двигун, що містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями і головками циліндрів з утворенням камер стиснення, які сполучені між собою перепускним каналом, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді синхронізованих за допомогою шестерень опорних шийок зі щоками, в яких ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастих валів, причому вказані вали встановлені паралельно і кожен з валів кінематично з'єднаний за допомогою штока з одним з поршнів, а в одній з камер встановлений засіб займання, згідно винаходу, поршні виконані двосторонньої дії, циліндри мають головки циліндрів з обох боків, з отворами і ущільненнями для штоків, а опорні шийки одного з валів встановлені із зсувом від опорних шийок іншого валу в горизонтальній площині на відстань не менше суми розмірів висоти 2 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поршня плюс діаметр шийки коліна валу плюс подвоєний хід поршня, і у вертикальній площині на відстань не більше 1,3 діаметра циліндра, причому поршні в циліндрах зі сполученими камерами стиснення зміщені по ходу руху так, що проходять свої спільні мертві точки поблизу сполучених камер стиснення із зміщенням до 35° по куту повороту валів, при цьому перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривають і відкривають частинами поршнів таким чином, що на відстані до 0,2 ходу поршня від мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площі поршня. Переважним є двигун, в якому поршні мають, зверху і знизу на днищах поршнів, циліндричні козирки, а перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою або виконаний у вигляді двох чи більше каналів, при цьому кожен вал має щонайменше один поршневий нагнітач, переважно двосторонньої дії, розміщений під кутом 90° до циліндра, що продувають. П'ятим варіантом досягнення поставленої задачі винаходу є двигун, що містить корпус, щонайменше один циліндр з поршнем і головкою циліндра з утворенням камери стиснення, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді синхронізованих за допомогою шестерень опорних шийок із щоками, в яких ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастого валу, коліно валу за допомогою штока з'єднане з поршнем, а в камері стиснення встановлений засіб займання, згідно винаходу, камеру стиснення, на відстані менше 0,2 ходу поршня від його мертвої точки, розділяють виступаючими частинами поршня і головки циліндра щонайменше на дві порожнини по ходу руху поршня так, що, у верхній мертвій точці, об'єм однієї з розділених порожнин менший, ніж в іншій, при цьому розділені порожнини камери стиснення сполучені між собою щонайменше одним перепускним каналом, з сумарним перетином в межах 0,01-0,04 площі поршня. Переважним є двигун, в якому камеру стиснення розділяють кільцевою стінкою на днищі поршня і відповідною їй по формі і глибині виїмкою в головці циліндра, а колінчастий вал має поршневий нагнітач, зміщений на 90° до циліндра, що продувають, при цьому, за Х-подібної компоновки, переважним є двигун, в якому поршні мають підпоршневі камери, шляхом розміщення під поршнем нерухомої перегородки з отвором і ущільненням для штока й утворення таким чином нагнітача, зміщеним на 90° до циліндра, що продувають. Технічна суть винаходу підтверджена фігурами графічного зображення і прикладами конкретного виконання. На Фіг. 1-6 показано приклад реалізації заявленого способу роботи при виконанні робочого процесу в двох камерах, в парі суміжних циліндрів, шляхом розділення перепускного каналу між камерами стиснення і управління його перетином, поблизу верхньої мертвої точки, за допомогою козирків на поршнях; на Фіг. 7-9 приведений приклад реалізації заявленого способу роботи при виконанні робочого процесу також в двох камерах, але в одному циліндрі, з розділенням його камери стиснення на дві порожнини, що стискаються нерівномірно, з каналом між ними, а на Фіг. 10-16 показані варіанти виконання двигунів внутрішнього згоряння. На Фіг. 1 показано положення робочих поршнів в парах циліндрів поблизу верхньої мертвої точки, на Фіг. 2 - рух газів через тангенціально направлену частину перепускного каналу, в подовжньому і поперечному розрізі. На Фіг. 3 показано положення робочих поршнів в парах циліндрів поблизу нижньої мертвої точки, Фіг. 4 - рух газів через повністю відкритий перетин перепускного каналу. На Фіг. 5 показано взаємне розташування козирків і прорізів в козирках на парі поршнів, в аксонометричному вигляді. На Фіг. 6 показаний варіант поршня з козирком у вигляді кільцевої стінки по всьому периметру днища поршня, в аксонометричному вигляді в розрізі, з прорізом для пропуску газів через тангенціальну частину перепускного каналу. На Фіг. 7 зображений поршень з циліндром на початку розділення камери стиснення на дві порожнини, Фіг. 8 - поперечний розріз по кільцевій стінці поршня. На Фіг. 9 зображений поршень з циліндром у верхній мертвій точці, коли гази із зовнішньої кільцевої порожнини камери стиснення повністю витіснені у внутрішню порожнину камери стиснення. На Фіг. 10, 11 схематично зображений 2-тактний 4-циліндровий двигун з двома парами горизонтально розташованих спільно діючих робочих циліндрів і двома поршневими нагнітачами двосторонньої дії, розташованих вертикально, з колінчастими валами безшатунного механізму, встановленими послідовно, в поперечному (Фіг. 10) і подовжньому (Фіг. 11) розрізі. На Фіг. 12, 13 схематично зображений в двох проекціях 4-циліндровий 2-тактний двигун з протилежними горизонтальними циліндрами, з 2-циліндровим поршневим нагнітачем двосторонньої дії і безшатунним механізмом, що має один колінчастий вал, встановлений 3 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ексцентрично на двох кривошипах, на відстані 1/4 ходу поршня від осі двигуна, з синхронізацією обертання опорних шийок кривошипів і колінчастого валу за допомогою шестерень зовнішнього і внутрішнього зачеплення з передатним відношенням 1:2, з центральною проміжною опорою колінчастого валу, з напрямними ковзання (не показані), в поперечному (Фіг. 12) і подовжньому (Фіг. 13) розрізі. На Фіг. 14 зображений 4-циліндровий Х-подібний двотактний двигун з підпоршневими камерами, як нагнітачів для продування циліндрів, зміщених на 90° до відповідних нагнітачів. На Фіг. 15, 16 зображений двотактний, з поршневими нагнітачами, блоковий двигун з горизонтально лежачими циліндрами подвійної дії, з двох 4-циліндрових блоків, причому при з'єднанні двох 4-циліндрових блоків в єдиний блок такий двигун може виконуватися 8, 10 і 12циліндровим без істотного збільшення габаритів двигуна, в поперечному (Фіг. 15) і подовжньому (Фіг. 16) розрізі. Нижче описані варіанти двигунів внутрішнього згоряння, їх пристрій і робота, які розкривають також і суть способу, що заявляється. Двигун (Фіг. 10, 11) містить пари циліндрів 1, 2, розташованих горизонтально уздовж подовжньої осі 3 корпусу 4, по обидві сторони корпусу 4. Пари циліндрів 1, 2 мають камери стиснення у вигляді порожнин більшого 5 і меншого (мінімального) 6 об'ємів, які сполучені між собою перепускним каналом 7, що містить направляючу розділову перегородку (вставку) 8. Камера стиснення більшого об'єму 5 містить свічку запалення 9 і форсунку (не показана). При необхідності реверсу двигуна форсунка може бути встановлена і в камері стиснення мінімального об'єму 6. У корпусі 4 розташовується безшатунний механізм перетворення руху, що містить дві пари поршнів 10, 11 зі штоками 12 іпідшипниковими головками 13, два колінчасті вали 14 з цапфами, колінами і щоками, два поршневі нагнітачі 15 двосторонньої дії, опорні шийки 16 з щоками з отворами для цапф валу 14 і шестерні 17 із сполучним валом 18 для синхронізації обертання опорних шийок 16. На кожній опорній шийці 16 змонтовані противаги 19. Напрямні корпусу 20 (напрямні ковзання) виконані у вигляді циліндрових поверхонь і дозволяють здійснювати зворотнопоступальний рух підшипникових головок 13 і сполучених з ними робочих поршнів і поршнів нагнітачів. Поршні 10, 11 мають козирки 21, які розміщені над днищем поршнів 10, 11 по периметру днища, для почергового перекриття частини каналу 7 під час руху поршнів 10, 11 поблизу верхньої мертвої точки. Поршень 11 з більшою камерою стиснення 5 може мати козирок у вигляді кільцевої стінки 22 по всьому периметру днища, яка має мінімальний зазор із стінками камери стиснення 5 і частково перериває їх від нагріву палаючими газами. Поршні циліндрів 2 зміщені по ходу їх руху так, що вони випереджають поршні 1 на величину до 35° по куту повороту валів, для інтенсивного перетікання повітря з камери стиснення мінімального об'єму 6 в камеру стиснення 5 більшого об'єму під час процесу згоряння через тангенціально направлену частину 23 перепускного каналу 7. Канал 7 розділений за допомогою вставки 8 на декілька частин або каналів, що перекриваються по ходу руху козирками 21 (22) поршнів. Сумарний прохідний перетин каналу 7 для продуву складає до 30 % площі поршня, причому один канал 23 (частина каналу 7), з перетином 2-8 % площі поршня, виконаний з тангенціальним напрямом у бік камери стиснення 5 більшого об'єму, і призначений для перемішування палаючих газів та не перекривається по ходу руху поршнів козирками 21 (22) завдяки прорізам 24(25) в козирках 21(22). Прорізи 24 (25) по перетину і напряму співпадають з тангенціальним каналом 23. Додатково для прискорення продуву може бути виконаний канал 26 між парою циліндрів 1 і 2, нижче за верхню мертву точку. Циліндри 2 з більшою камерою стиснення 5 мають випускні вікна 27, циліндри 1 з мінімальною камерою стиснення 6 - впускні вікна 28. Робочий процес здійснюється в парах циліндрів по двотактному циклу. Подача палива в циліндр 2 з камерою стиснення 5 більшого об'єму здійснюється з розрахунку для двох циліндрів 1, 2, переважно на початку стиснення повітря. Запалення палива здійснюється свічкою 8 до приходу поршня 11 у верхню мертву точку. Поблизу проходження поршнем 11 верхньої мертвої точки починається перетікання газів по каналу 23 (частині каналу 7) з камери стиснення 6 циліндра 1, які інтенсивно змішують палаючу суміш в камері стиснення 5, забезпечуючи її швидке і повне згорання без детонації. Процес згоряння палива практично закінчується, коли поршень 10 приходить у верхню мертву точку. Під час процесу розширення перетікання газів здійснюється по перепускному каналу 7 з повністю відкритим перетином, оскільки в положенні нижче за верхню мертву точку козирки 21 (або кільцеві стінки 22) на поршнях 10,11 відкривають канал 7 повністю, тоді як поблизу верхньої мертвої точки в процесі стиснення і згоряння козирки 4 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 21(22) поршнів 10, 11 по черзі перекривають частину перетину каналу 7 таким чином, що камери стиснення 5 і 6 сполучені тільки через канал 23, тобто через тангенціально направлену частину перетину каналу 7. Гази при згоранні створюють тиск на поршні 10, 11 циліндрів 1, 2 і через штоки 12 та їх підшипникові головки 13 передають зусилля на шийки колін двох валів 14 і далі на опорні шийки 16, примушуючи їх обертатися. Відбір потужності здійснюють від однієї з опорних шийок 16 або від сполучного валу 18. Потужність двигуна регулюється переважно без дроселювання зміною кількості палива в циліндрах 2, незначним дроселюванням потоку на режимах часткових навантажень, глибокий дросель застосовується на режимах, близьких до холостого ходу. Випуск відпрацьованих газів здійснюється через випускні вікна 27 циліндрів 2. Продув циліндрів 1 і 2 здійснюється послідовно від нагнітача 15, через впускні вікна 28 циліндра 1, потім паралельно через канали 7 і 26 і далі через випускні вікна 27 циліндра 2. Фази руху поршнів нагнітачів і робочих циліндрів зміщені на 90° по куту повороту валів 14 таким чином, що тривалість відкритого стану вікон робочих циліндрів при продуву відповідає тривалості фази нагнітання нагнітача, а об'єм повітря, що витісняється нагнітачем, відповідає сумарному об'єму сполучених з ним робочих циліндрів. При цьому продув здійснюється шляхом витіснення газів поршнем нагнітача вільно, так само як і всмоктування ним атмосферного повітря. Під час продуву, коли одна сторона поршня нагнітача витісняє відпрацьовані гази з порожнин суміжних робочих циліндрів, інша сторона поршня нагнітача в цей же час всмоктує атмосферне повітря для подальшого продуву другої пари суміжних робочих циліндрів. Таким чином забезпечений газообмін без перевищення тиску і без підвищеного розрідження, типового для двотактних двигунів з кривошипно-камерним продувом. Поршні нагнітача після закінчення продуву продовжують рухатися до своїх мертвих точок, до 35° по куту повороту валу двигуна, стискаючи повітря в надпоршневому просторі нагнітача, але при русі їх від мертвої точки стиснене повітря повертає більшу частину витраченої енергії. При цьому ступінь стиснення може бути більше 20 і вибирається з умови забезпечення оптимального співвідношення сил протитиску і сил інерції, а також мінімуму втрат енергії. У наведеному на Фіг. 10, 11 двигуні кожен поршень нагнітача з штоком і підшипниковою опорою має масу, що дорівнює масі двох робочих поршнів з штоками і підшипниковою опорою, а маси противаг двох опорних шийок з щоками врівноважують маси валу, двох поршнів і одного нагнітача з штоками і підшипниковими опорами. Завдяки цьому в двигуні повністю урівноважені сили інерції і моменти. Пари поршнів зі сполученими камерами стиснення можуть мати різний діаметр. При співвідношенні діаметрів циліндрів з більшою і мінімальною камерою стиснення 1:4 забезпечується якісне регулювання на всьому діапазоні навантажень практично без дроселювання паливоповітряної суміші. Циліндри зі сполученими камерами стиснення можуть виконуватися з впускними і випускними вікнами кожен, з індивідуальним продувом кожного циліндра. За горизонтальної компоновки двигуна, з розділенням камери стиснення кожного циліндра на дві порожнини (Фіг. 12, 13) двотактний 4-циліндровий двигун має один колінчастий вал 14 з додатковою центральною опорною шийкою 29, а камера стиснення розділяється на дві порожнини 5 і 6 за допомогою мінімального зазору циліндричної стінки 22 з поверхнею камери стиснення 30. Обертання опорних шийок 16 синхронізовано шестернями зовнішнього 31 і внутрішнього 32 зачеплення, з передатним відношенням 1:2, а поршневі нагнітачі 15, як і робочі поршні 10, можуть не мати напрямних ковзання. Робочий процес двигуна (Фіг. 12, 13) здійснюють також в двох камерах, аналогічно описаному вище двигуну, але в одному циліндрі, шляхом розділення його камери стиснення на дві порожнини, що стискаються нерівномірно, з інтенсивним перемішуванням палаючих газів за допомогою тангенціального каналу 23. При 4-тактному виконанні двигунів нагнітачі можуть бути відсутніми, тоді замість них на цих же колінах розміщують такі ж по масі балансири. Х-подібний двигун (Фіг. 14) містить поршневі розділові стінки 22, у вигляді циліндричних кілець, що мають мінімальний зазор з поверхнею камери стиснення 30 і розділяють її на дві концентричні порожнини, 5 і 6, причому у верхній мертвій точці зовнішня порожнина 6 має мінімальний об'єм, а внутрішня порожнина 5 - більший об'єм, відповідний ступеню стиснення. У порожнині 5, ближче до осі циліндра, розміщено засіб займання заряду (не показано). Порожнини 5 і 6 сполучені між собою тангенціально направленими каналами 23, виконаними у кільцевій стінці 22. Механізм перетворення руху виконаний безшатунним, шляхом установки цапф колінчастого валу 14 в отворах, виконаних в опорних шийках кривошипів 16 на відстані від осі шийок 0,25 радіуса кривошипу вала 14, а з колінами валу 14 кінематично сполучені поршні 5 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 10 із штоками 12. Обертання опорних шийок кривошипів 16 синхронізовано шестернями зовнішнього 31 і внутрішнього 32 зачеплення з передатним відношенням 1:2. Шестерні 31 співвісно жорстко з'єднані з цапфами валу 14, а шестерні 32 нерухомо з'єднані з корпусом двигуна. Поршні 10 мають підпоршневі камери 33, сполучені каналами 34 з наступними через 90° по ходу руху кривошипів 16 циліндрами. Двигун має впускні 28 і випускні 27 вікна в циліндрах, пелюсткові 35 і дискові 36 клапани управління газорозподілом, противаги 19 для урівноваження моментів і сил інерції. Робота Х-подібного двигуна (Фіг. 14) аналогічна за принципом з вищеописаними двигунами (Фіг. 10-13), при цьому робочий процес здійснюють також в двох камерах, утворених в результаті розділу камери стиснення кожного циліндра на дві порожнини 5 і 6, що стискаються нерівномірно і сполучені за допомогою тангенціального каналу 23, а продув здійснюють підпоршневими камерами зміщених на 90° поршнів. Робота двигуна з горизонтальними циліндрами із зустрічно-паралельним їх включенням (Фіг. 15, 16) також аналогічна за принципом з вищеописаними двигунами (Фіг. 10-13), але з двостороннім робочим процесом в циліндрах. Двигун може мати додаткову кількість робочих циліндрів подвійної дії за рахунок розміщення останніх замість нагнітачів на стику блоків. При цьому 12-циліндровий двигун має 8 горизонтальних циліндрів і 4 вертикальних (по два з кожного боку), а компоновка його подібна до фігури "І_І" і має найбільші можливості для форсування практично в межах початкових габаритів 8-циліндрового блокового двигуна. Можлива також компоновка у вигляді фігури «_І_І_», з 16 циліндрами подвійної дії, але із збільшенням габариту двигуна по ширині. Застосування заявленого способу роботи дозволить знизити втрати енергії і збільшити потужність за рахунок скорочення тривалості циклу перетворення енергії, а в двигунах дозволить збільшити потужність, швидкість, зменшити габарити, при цьому наблизити економічність і токсичність двотактного циклу двигуна до показників 4-тактного циклу при майже удвічі більшій питомій потужності і безклапанному виконанні, зокрема при двосторонньому робочому процесі, а компоновку адаптувати до автотранспорту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб роботи двигуна, який полягає в тому, що процес стиснення і згоряння паливної суміші здійснюють в двох сполучених камерах із змінними об'ємами, причому одна з камер має низький ступінь стиснення, а інша - високий ступінь стиснення, при цьому камеру з низьким ступенем стиснення наповнюють паливною сумішшю і, після стиснення суміші, проводять її займання, після чого в камеру з низьким ступенем стиснення вводять додаткову кількість суміші, стиснутої в камері з високим ступенем стиснення, з інтенсивним перемішуванням і створенням вихрових рухів палаючої суміші в камері з низьким ступенем стиснення, а розширення продуктів згорання і виконання роботи здійснюють в обох камерах, за допомогою газообміну між ними, з подальшим очищенням обох камер від відпрацьованих газів, який відрізняється тим, що, після закінчення згоряння паливної суміші, зменшують дроселювання газів, що перетікають в процесі газообміну між камерами. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дроселювання газів зменшують шляхом сполучення камер за допомогою перепускного каналу із збільшеним перетином або за допомогою додаткового перепускного каналу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дроселювання газів зменшують за допомогою вільного сполучення камер, без каналу, шляхом їх злиття. 4. Двигун, що містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями, з утворенням камер стиснення, сполучених між собою перепускним каналом, і кривошипно-шатунний механізм перетворення руху, в якому поршні в циліндрах зі сполученими камерами стиснення зміщені до 35° по фазі руху, а в одній з камер встановлений засіб займання, який відрізняється тим, що перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривається і відкривається частинами поршнів таким чином, що, на відстані до 0,2 ходу поршня від верхньої мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площі поршня. 5. Двигун за п. 4, який відрізняється тим, що перепускний канал перекривається і відкривається частинами поршня у вигляді циліндричних стінок або козирків заввишки до 0,25 ходу поршня, закріплених на поршні або виконаних як одне ціле з ним. 6. Двигун за п. 4, який відрізняється тим, що перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою, або виконаний у вигляді двох чи більше каналів. 7. Двигун, що містить корпус, щонайменше один циліндр з поршнем і головкою циліндра з утворенням камери стиснення, з кривошипно-шатунним механізмом перетворення руху, а засіб 6 UA 99712 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 займання встановлений в камері стиснення, який відрізняється тим, що камера стиснення, на відстані менше 0,2 ходу поршня від його мертвої точки, розділяється виступаючими частинами поршня і головки циліндра щонайменше на дві порожнини по ходу руху поршня так, що у верхній мертвій точці об'єм однієї з розділених порожнин менший, ніж в іншій, при цьому розділені порожнини камери стиснення сполучені між собою щонайменше одним перепускним каналом, з сумарним перетином в межах 0,01-0,04 площі поршня. 8. Двигун за п. 7, який відрізняється тим, що камера стиснення розділяється кільцевою стінкою на днищі поршня і відповідною по формі і глибині виїмкою в головці циліндра, при цьому перепускний канал виконаний в кільцевій стінці тангенціально, а кільцева стінка закріплена на поршні або виконана як одне ціле з ним. 9. Двигун, який містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями, з утворенням камер стиснення, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді опорних шийок з щоками, в яких ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастих валів, синхронізованих між собою за допомогою шестерень, причому кожен із вказаних валів кінематично сполучений з одним із поршнів, з кутовим зміщенням одного з валів по відношенню до іншого до 35°, а камери стиснення сполучені між собою перепускним каналом і в одній з камер встановлений засіб займання, який відрізняється тим, що опорні шийки обох колінчастих валів встановлені уздовж однієї осі, вказані вали розміщені в опорних шийках послідовно, а перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривається і відкривається частинами поршнів таким чином, що на відстані до 0,2 ходу поршня від верхньої мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площі поршня. 10. Двигун за п. 9, який відрізняється тим, що коліна валів, з'єднані з поршнями з циліндрами, що мають сполучені камери стиснення, розміщені ближче до внутрішніх, суміжних, опорних шийок, останні з'єднані між собою або виконані як одне ціле. 11. Двигун за п. 9, 10, який відрізняється тим, що перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою або виконаний у вигляді двох чи більше каналів. 12. Двигун за п. 9, 10, який відрізняється тим, що перепускний канал перекривається і відкривається частинами поршня у вигляді циліндричних стінок або козирків заввишки до 0,25 ходу поршня, закріплених на поршні або виконаних як одне ціле з ним. 13. Двигун за п. 9, 10, який відрізняється тим, що кожен вал має щонайменше один поршневий нагнітач, розташований під кутом 90° до циліндра, що продувають. 14. Двигун, що містить корпус, щонайменше два циліндри з поршнями і головками циліндрів з утворенням камер стиснення, які сполучені між собою перепускним каналом, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді опорних шийок зі щоками, синхронізованих за допомогою шестерень, в щоках ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастих валів, причому вказані вали встановлені паралельно і кожен з валів кінематично сполучений за допомогою штока з одним з поршнів, а в одній з камер встановлений засіб займання, який відрізняється тим, що поршні виконані двосторонньої дії, циліндри мають головки циліндрів з обох боків, з отворами і ущільненнями для штоків, а опорні шийки одного з валів встановлені із зміщенням від опорних шийок іншого валу в горизонтальній площині на відстань не менше суми розмірів висоти поршня плюс діаметр шийки коліна валу плюс подвоєний хід поршня, і у вертикальній площині на відстань не більше 1,3 діаметра циліндра, причому поршні в циліндрах зі сполученими камерами стиснення зміщені по ходу руху так, що проходять свої спільні мертві точки поблизу сполучених камер стиснення із зміщенням до 35° по куту повороту валів, при цьому перепускний канал, що має сумарну площу перетину до 0,3 площі поршня, перекривають і відкривають частинами поршнів таким чином, що на відстані до 0,2 ходу поршня від мертвої точки, відкритий перетин каналу складає 0,02-0,08 площі поршня. 15. Двигун за п. 14, який відрізняється тим, що перепускний канал перекривається і відкривається частинами поршня у вигляді циліндричних стінок або козирків, заввишки до 0,25 ходу поршня, розміщених зверху і знизу на днищах поршня, закріплених на поршні або виконаних як одне ціле з ним. 16. Двигун за п. 14, який відрізняється тим, що перепускний канал розділений щонайменше однією перегородкою або виконаний у вигляді двох чи більше каналів. 17. Двигун за п. 14, який відрізняється тим, що кожен вал має щонайменше один поршневий нагнітач, переважно двосторонньої дії, розташований під кутом 90° до циліндра, що продувають. 18. Двигун, що містить корпус, щонайменше один циліндр з поршнем і головкою циліндра з утворенням камери стиснення, безшатунний механізм перетворення руху у вигляді синхронізованих за допомогою шестерень опорних шийок зі щоками, в яких ексцентрично осі шийки виконані отвори, в отворах вільно розміщені цапфи колінчастого валу, коліно валу за 7 UA 99712 C2 5 10 15 допомогою штока сполучене з поршнем, а в камері стиснення встановлений засіб займання, який відрізняється тим, що камера стиснення, на відстані менше 0,2 ходу поршня від його мертвої точки, розділяється виступаючими частинами поршня і головки циліндра щонайменше на дві порожнини по ходу руху поршня так, що у верхній мертвій точці об'єм однієї з розділених порожнин менший, ніж в іншій, при цьому розділені порожнини камери стиснення сполучені між собою щонайменше одним перепускним каналом, з сумарним перетином в межах 0,01-0,04 площі поршня. 19. Двигун за п. 18, який відрізняється тим, що камера стиснення розділяється кільцевою стінкою на днищі поршня і відповідною їй по формі і глибині виїмкою в головці циліндра, а перепускний канал виконаний в кільцевій стінці тангенціально. 20. Двигун за п. 18, який відрізняється тим, що колінчастий вал має щонайменше один поршневий нагнітач, зміщений на 90° до циліндра, що продувають. 21. Двигун за п. 18, який відрізняється тим, що поршень з циліндром мають підпоршневу камеру, шляхом розміщення під поршнем нерухомої перегородки з отвором і ущільненням для штока й утворенням таким чином нагнітача, який зміщений на 90° до циліндра, що продувають. 8 UA 99712 C2 9 UA 99712 C2 10 UA 99712 C2 11 UA 99712 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12