Вільнопоршневий двигун

Винахід належить до двигунів внутрішнього згоряння. Відомий вільнопоршневий двигун (ВПД) з наддувальним агрегатом, що містить лінійний електрогенератор як найменше з одним статором, розташованим соосно циліндрам двигуна, та ротором, виконаним у вигляді поршневої групи, яка керує газорозподілом через продувальні та вихлопні вікна (Авт. свид. СССР № 628325, МПК 5 F02B 71/04, 1978). Недоліком відомої конструкції є втрата частини заряду через вихлопні вікна під час зворотнього руху поршнів до внутрішньої мертвої точки (ВМТ). Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є ВПД, що містить робочий циліндр з продувальними та вихлопними вікнами, продувальний та вихлопний поршні з зубчатими рейками, з'єднаними між собою синхронізуючою шестернею (Авт. свид. СССР № 1002634, МПК 5 F02B 71/00, 1983). Недоліком ВПД є значне ускладнення конструкції та порушення урівноваження роботи машини. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення конструкції ВПД шляхом запобігання втраті частини заряду через вихлопні вікна, яка зменшує тиск наддува, питому потужність, економічність ВПД та його пускові якості. Поставлена задача вирішується тим, що в конструкції ВПД, що містить робочий циліндр з продувальними та вихлопними вікнами, продувальний та вихлопний поршні, з'єднані з механізмом синхронізації, згідно до винаходу, новим є те, що ВПД споряджений кільцевою втулкою, яка встановлена так, що вона обіймає робочий циліндр з боку продувальних вікон та з'єднана з механізмом синхронізації, який забезпечує можливість її повздовжнього та зворотно-обертального руху. У кільцевій втулці виконані вікна. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено схему ВПД поблизу зовнішньої мертвої точки (ЗМТ), на фіг. 2, 3 відображено процес руху до ВМТ: на фіг. 2 - початкова фаза (продувальний поршень поблизу ЗМТ), а на фіг. 3 - проміжна фаза руху поршня. ВПД містить робочий циліндр 1 (фіг. 1) з продувальними вікнами 2 та вихлопними вікнами 3, які розташовані ближче продувальних до ВМТ, поршні: продувальний 4 та вихлопний 5, з'єднані з механізмом синхронізації 6, кільцеву втулку 7, яка встановлена так, що вона обіймає робочий циліндр 1 з боку продувальних вікон 2 та з'єднана з механізмом синхронізації 6, який забезпечує можливість її повздовжнього та зворотно-обертального руху, до того ж кільцева втулка 7 перекриває продувальні вікна 2 відповідно до фаз руху продувального поршня 4. У кільцевій втулці 7 виконані вікна 8, які утворюють зони перетину 9 з продувальними вікнами 2 відповідно до фаз руху продувального поршня 4 (фіг. 2, 3). ВПД працює наступним чином. Під час руху поршнів 4, 5 від ЗМТ до ВМТ в робочому циліндрі 1 (фіг.1) під дією механізму синхронізації 6 відбувається рух кільцевої втулки 7 так, що закривання продувальних вікон 2 відбувається не раніше моменту закривання вихлопних вікон 3. Це запобігає втраті частини заряду через вихлопні вікна 3 і таким чином підвищує тиск наддува, питому потужність, економічність ВПД та його пускові якості. Під час руху від ВМТ до ЗМТ відкриття продувальних вікон 2 продувальним поршнем 4 та кільцевою втулкою 7 відбувається синхронно. Під час руху від ЗМТ до ВМТ кільцева втулка 7 переміщується так, що зони перетину 9 продувальних вікон 2 та вікон 8 кільцевої втулки 7 рухаються попереду продувального поршня 4, починаючи з початкової фази (фіг. 2) до проміжної фази руху продувального поршня 4 (фіг. 3), яка відповідає кінцевому положенню зон перетину 9 продувальних вікон 2 та вікон 8 кільцевої втулки 7, таким чином закривання продувальних вікон 2 відбувається не раніше моменту закривання вихлопних вікон 3. При цьому геометрія зон перетину 9 змінюється, що змінює характеристики струменів впускного повітря, а це покращує масообмінні процеси в робочому циліндрі 1, а відтак і якість продувки.