Вільнопоршневий двотактний двигун внутрішнього згоряння “квант”

1 Вільнопоршневий двотактний двигун вн у трішнього згоряння, що включає корпус, циліндропоршневу гр уп у із не менше чотирьо х циліндрів з газорозподілом і перетворювач, який містить циліндричні елементи, що зна ходяться у зв'язку з вісімкоподібним елементом, з'єднаним з прямим валом двигуна, що встановлений в стінках корпусу поперечно циліндрам, який відрізняється тим, що циліндри виконані прямокутного перерізу та розта шовані взаємно паралельно, порожнина кожного циліндра розділена на дві робочі камери поршнем двосторонньої дії, перетворювач розміщений між циліндрами та оснащений шарнірним багатоланковиком з двоплечими траверсами, що вільно вста новлені на ва лу дви гуна з можливістю повороту і попарно об'єднують поршні через їх пальці з пов зунами, які р ухомо розміщені в напрямних на кін ця х тра ве рс, що шарнірно з в'яза ні з пер шо ю групою ланок багатоланковика, друга гр упа ланок якого шарнірно зв'язана з стінками корпусу, причому цилін дри чні е лементи виконані у ви гляді шестерен та встановлені на осях в вершинах багатоланковика, а вісімкоподібний елемент - у вигля ді зубча того колеса, яке сумісно з валом двигуна має можливість двостороннього обертання 2 Двигун по п 1, який відрізняє ться тим, що механізм газорозподілу двосторонньої ди розміщений в порожнині кожного поршня між його головками, з'єднаними боковими стінками, та виконаний у вигляді розміщених між згаданими боковими стінками поршня та встановлених на протилежних стінках циліндра перегородок з вікнами, в яких встановлені клапани автоматичної ди, сполучені спільним стержнем, на якому вільно розташований розподільний елемент, з'єднаний з боковими стінками поршня в середній частині, розміщеної між перегородками повітряної камери з вхідним вікном, розміщени х між головками поршня і пере городками камер стиску з перепускними каналами, і виконаних в стінках циліндрів газовипускних вікон, при цьому в головках встановлені паливні форсунки з електроприводом і свічки запалювання Винахід відноситься до двигунобудування Застосування можливо в галузях, в яких використовуються поршньові ДВЗ Відомий вільнопоршньовий двотактний двигун, що включає циліндричний корпус (картер), дві пари циліндрів якого розташовані на його поверхні взаємно перпендикулярно Кожний циліндр круглого перерізу розділений на камери, робочу і проміжну з перепускними каналами поршнем односторонньої дії, з'єднаного з штоком, який через перего ро дк у в цилін дрі ви ве ден ий в пор ожнин у картера, і на КІНЦІ КОЖНОГО штока встановлено два циліндричних елементи, осі яких послідовно сполучені дугоподібними елементами Останні в якості елементів розподілу паливної суміші в КІЛЬКОСТІ восьми розміщені в камерах стиску картера, в яких карбюратор подає паливну суміш через газорозподіл золотникового типу одностороннього обертання Циліндричні елементи (підшипники) знаходяться у вільном у з в'язку з к ула чковим елементом (із закругленими виступами і впадинами), який з'єднаний з прямим валом двигуна, що встановлений в бокових кришках картера поперечно циліндрам з можливістю тільки одностороннього обертання Аналіз прототипу а) складний коливальний рух восьми масивних дугоподібних елементів-шатунів обмежує частоту зустрічно-зворотного руху поршньової гр упи значної маси, що скаладається із масивного поршня, з'єднаного з штоком, на КІНЦІ якого встановлені два циліндричних елементи і чотири елементи-шатуни, б) малий і нерівномірний крутний момент тому, що сили газів, що розширюються, через поршньову гр уп у діють на кулачковий елемент під кутом = 180°, радіус плеча якого малий, змінюється при обертанні, в зонах виступів і впадин має мертві точки, тому на валу дви гуна встано влено ма хо ве коле со, в) мала корисна дія дви гуна том у, що зна чні ви тра ти енергії на подолання інерційних сил поршньової групи значної маси, а також значні насосні витрати ЇМ О CD О СМ 27496 енергії тому, що вісім елементів-ша тунів переміщають паливну суміш в камерах стиску картера; г) незадовільні габаритні розміри двигуна тому, що габари тні вузли перетвор юва ча розміщені в порожнині циліндричного картера збільшеного діаметру, на поверхні якого дві пари циліндрів розміщені взаємно перпендикулярно. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення вільнопоршньового двотактного двигуна внутрішнього згоряння шляхом зміни конструкції циліндро-поршньової групи, механізму газорозподілу і перетворювача, їх габаритних розмірів, взаємного розташування, зв'язку вузлів і елементів та їх взаємодії, що дозволить поліпшити технічний результат. Вільнопоршньовий двотактний двигун внутрішнього згоряння, що включає корпус, циліндропоршньову гр упу із не менше чотирьох циліндрів прямокутного перерізу з механізмом газорозподілу і перетворювач, який містить шарнірний рівносторонній багатоланковик з двоплечими траверсами і циліндричними шестернями, встановленими на осях в його вершинах, які знаходятся у зв'язку з вісімкоподібним зубчатим колесом, розташованим в центрі багатоланковика і з'єднаного з прямим валом двигуна, що встановлений в бокових стінках корпусу поперечно циліндрам з можливістю двосторонього обертання. Циліндри розташовані навколо подовжньої осі корпусу взаємно паралельно. Порожнина кожного циліндру розділена на дві робочі камери поршнем двосторонньої дії з коротким робочим ходом і збільшеного перерізу. Перетворювач менших габаритних розмірів розміщений між циліндрами в обмеженій порожнині корпусу. Двоплечі траверси багатоланковика вільно встановлені на валу двигуна з можливістю поворотів на малий кут, плечі яких попарно об'єднують поршні через їх пальці з повзунами, які рухомо розміщені в направляючих на плечах траверс. Останні шарнірно зв'язані осями з першою групою ланок багатоланковика в їх середніх частинах, які розташовані паралельно циліндрам і повторюють поступально-зворотний рух поршнів. Друга група його ланок розташована паралельно раверсам та в їх середніх частинах шарнірно зв'язана осями з боковими стінками корпусу і повторює повороти траверс на малий кут. Механізм газорозподілу двосторонньої автоматичної дії' розміщений в порожнині кожного поршня між його головок, з'єднаних боковими стінками. Механізм виконаний у вигляді розміщених між згаданими стінками поршня та встановлених на протилежних стінках циліндра перегородок з вікнами, в яких розміщені клапани автоматичної дії, сполучені спільним стержнем, на якому вільно розташований розподільний елемент, з'єднаний з боковими стінками поршня в середній частині. Повітряна камера з вхідним вікном розміщена між перегородок, а між головок поршня і перегородок розміщені камери стиску з перепускними каналами. На зовнішніх бокових стінках циліндрів виконані газовипускні вікна. В головках циліндрів встановлені паливні і охолоджувальної рідини форсунки з електроприводом і свічки запалювання. На фіг. 1 зображено схематичний вигляд конструкції двигуна в перерізі А-А фіг. 2. На фіг. 2 зображено схематичний вигляд конструкції двигуна в перерізі Б-Б фі г 1 . Двигун включає корпус 1, чо тири взаємно паралельних циліндри 2, які виконані прямокутного перерізу Кожний циліндр 2 розділений на дві робочі камери 16 поршнем двостороньої дії. Перетворюва ч розміщений між циліндрами 2 та оснащений шарнірним багатоланковиком з двоплечими траверсами 7, що вільно встановлені на валу 15 дви гуна і попарно о б'єдн ують пор шні через пальці 3 з повзунами 5, які рухомо розміщені в напрямних 6 на плечах траверс 7, що шарнірно зв'язані осями 8 з першою групою ланок 9 багатоланковика. Друга гр упа його ланок 10 шарнірно зв'язана осями 11 з боковими стінками корпусу 1. В вершинах шарнірного багатоланковика встановлені на осях 12 циліндричні шестерні 13, які знаходяться у зв'язку з вісімкоподібним зубчатим колесом 14, розташованим в центрі багатоланковика і з'єднаним з прямим валом 15 двигуна, встановленого в бокови х стінка х корп усу 1 поперечно циліндрам 2 з можливістю двостороннього обертання. Ме ханізм газорозподілу двосторонньої автоматичної дії розміщений в порожнині кожного поршня між його головок 21, з'єднаних боковими стінками 22 та встановлених на протилежних стінках циліндра 2 перегородок 23 з вікнами 24, в яких встановлені клапани 27 автоматичної дії, сполучені спільним стержнем 28, на якому вільно розташований розподільний елемент 29, з'єднаний з стінками 22 поршня в середній частині. Пові тряна камера 25 з вхідним вікном 26 розміщена між перегородок 23. Між головок 21 поршня 1 перегородок 23 розміщені камери стиску ЗО с перепускними каналами 31. На зовнішніх бокових стінках циліндрів 2 виконані газовипускні вікна 17. В головках 18 циліндрів 2 встановлені паливні і охолоджувальні рідини форсунки 19 електроприводом і свічки запалюваня 20. Робота двигуна. Від зовнішнього джерела вал 15 сумісно із зубчатим колесом 14 отримують обертальний рух. Одночасно шестерні 13 отримують обертальний і поступально-зворотний рух. Ланки 9 приводять двоплечі траверси 7 в повороти на малий кут і через повзуни 5 і пальці 3 приводять поршні в вільний постулально-зворотний рух із циклічною зміною об'ємів робочи х камер 16 і камер стиск у ЗО. Від зо вні шнього компресора через вхідне вікно 26 повітря заповнює камеру 25. Через клапан 27 автоматичної дії розподільний елемент 29 по черзі подає повітря в камери стиску ЗО. В фазі закінчення стиску в одній із камер ЗО поршень головкою 21 відкриває перепускний канал 31. Після завершення продувки і наповнення повітрям робочих камер 16 поршень в зворотному напрямі головкою 21 закриває газовипускне вікно 17. На початку такту стиску в робочу камеру 16 форсункою 19 подається розпилене паливо в суміші з мастилом (приблизно 1%). В такті стиску якісно утворена паливна суміш підпалюється свічкою 20 і швидко та достатньо повно згоряє. В тактах розширення двостороньої дії поршнів одночасно дві пари поршнів через пальці 3 і повзуни 5 діють на плечі траверс 7 під кутом приблизно = 90°, повторюючи цикл через кожні 90° повороту валу 15 двигуна. За один оберт валу 15 в кожній із восьми робочих камер 16 здійснюється по два такти розширення. Інтенсивна дія робочих-камер 16 охолоджується рідиною, яка в так ті розширення по 27496 дається в робочі камери 16 форсунками 19 з електроприводом, перехід якої в газовий стан продовжує такт розширення, що додатково збільшує потужність двигуна і його корисну дію. Водночас знижується температура газів, їх токсичність, шум і опір на виході. Технічні власти вості двигуна : а) має короткий робочий хід пор шня і знижене тертя в циліндро-поршньовій групі; б) збільшена частота руху поршнів; в) удвічі збільшена кількість робочих камер в кожному циліндрі; г) удвічі збільшена кількість одночасних тактів розширення; д) збільшена ступінь стиску в камерах згоряння напівсферичної фо рми ; є) з бі ль шен ий сере дні й ти ск том у, що двостороння дія тактів розширення; ж) збільшений крутний момент тому, що через поршні сила газів, що розширюються, діє на плечі траверс під кутом - 90°, а також використовується кінетична енергія обертального руху шестерен Можливий технічний результат двигуна. Збільшена потужність, крутний момент, корисна дія і паливна економічність. Зменшені габаритні розміри і вага. Екологічна чистота відпрацьованих газів на рівні сучасних вимог. Можливо в циліндропоршньовій групі застосування термокерамічного матеріалу, що звільнить двигун від системи змащення і додатково збільшить його потужність і корисну дію. А- А І*-* -21 Фіг. 1 27496 20 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03