Опозитний двигун внутрішнього згоряння

Опозитний двигун внутрішнього згоряння, що містить опозитно розташовані циліндри з загальною камерою згоряння, поршні, розміщені в циліндрах, колінчаті вали з зубчастими колесами, шатуни, що з'єднують поршні з колінчатими валами, вал відбору потужності, зв'язаний зубчастою передачею з колінчатими валами, який відрізняє ться тим, що вал відбору потужності з'єднаний приводними шестернями з колінчатими валами за допомогою керованих синхронізуючих фрикційних муфт, встановлених з можливістю переміщення і взаємодії з приводними шестернями або фіксації колінчатих валів в області верхньої мертвої точки. (19) (21) 20041109712 (22) 25.11.2004 (24) 10.01.2008 (72) ПАБАТ АН АТОЛІЙ ІВАНОВИЧ, UA, ПАБАТ АН АСТАСІЯ АН АТОЛІЇВН А, U A, ТАРАН ВІТАЛІЙ ГРИГОРОВИЧ, UA, МАЛАШКО СЕРГІЙ СЕРГІЙОВИЧ, UA (73) ДНІПРОДЗЕРЖИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, U A (56) D, A SU, 909250, F02B75/32, 01.03.1982 1 D, A SU, 1701958, F02B75/06, 30.12.1991 1 X DE, 3700052, F02B75/22, 14.07.1988 1 X GB, 286778, 08.03.1928 1 X GB, 409541, 03.05.1934 1 X GB, 401934, 23.11.1933 1 X GB, 507851, 21.06.1939 1 X US, 2199625, 04.06.1938 1 Y GB, 357690, 3 81410 і другого колінчатих валів з приєднаними масами [А.с. СРСР, №1701958 А1, F02B75/06, 1991]. Недоліком такого двигуна є занижені массогабаритні характеристики внаслідок наявності для зрівноважування оппозитного двохвального двигуна додаткової маси, що врівноважує, а також надлишкові витрата палива і рівень токсичних викидів у всіх часткових режимах внаслідок не оптимальної термодинамічної ефективності двигуна. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення оппозитного двигуна внутрішнього згоряння за допомогою застосування для сполучення колінчатих валів з валом відбору потужності керованих синхронізуючих фрикційних муфт із можливістю переміщення і взаємодії з приводними шестірнями або фіксації колінчатих валів в області вер хньої мертвої точки, що дозволяє збільшити термодинамічну ефективність двигуна внаслідок варіації ступеня стиску, коефіцієнт корисної дії двигуна у всіх режимах часткових навантажень за рахунок дискретизації використання наявної кількості циліндрів в залежності від необхідної потужності, що розвивається двигуном, внаслідок чого знижується витрата палива і рівень токсичних викидів насамперед у режимі часткових навантажень міського руху транспортного засобу. Поставлена задача реалізується тим, що оппозитний двигун внутрішнього згоряння, який містить оппозитно розташовані циліндри з загальною камерою згоряння, поршні, розміщені в циліндрах, колінчаті вали з зубчастими колесами, шатуни, які з'єднують поршні з колінчатими валами, вал відбору потужності, зв'язаний зубчастою передачею з колінчатими валами, а вал відбору потужності з'єднаний приводними шестірнями з колінчатими валами за допомогою керованих синхронізуючих фрикційних муфт, встановлених з можливістю переміщення і взаємодії з приводними шестірнями або фіксації колінчатих валів в області верхньої мертвої точки. Застосування валу відбору потужності, з'єднаного з колінчатими валами за допомогою керованих синхронізуючих фрикційних муфт, забезпечує в залежності від необхідної для руху транспортного засобу потужності двигуна послідовне включення певної кількості циліндрів, що забезпечує роботу активованих циліндрів з номінальною термодинамічною ефективністю. Застосування керованих синхронізуючих фрикційних муфт, встановлених з можливістю фіксації колінчатих валів в області верхньої мертвої точки забезпечує керовану зміну геометричного ступеня стиску двигуна, що дозволяє використовувати економічно доцільні низькооктанові види палива. Будова найбільш технологічно доцільного чотирициліндрового оппозитного двигуна представлена на Фіг.1, функціональна кінематична схема керованої синхронізуючої фрикційної муфти - на Фіг.2, принципова схема зміни геометричного ступеня стиску двигуна - на Фіг.3, 4, 4 принципова схема двигуна в режимі мінімальної потужності - на Фіг.5, 6, 7, 8, принципова схема двигуна в режимі середньої потужності - на Фіг.9, 10, 11, 12, принципова схема двигуна в режимі повної потужності - на Фіг.13, 14, 15, 16. Двигун має блок 1 з оппозитно розташованими циліндрами 2, кількість яких може становити 2,3,4,5,6,7,8 і колінчатими валами 3 з паралельними осями, які за допомогою шатунів 4 з'єднані з обладнаними дефлекторами поршнями 5 (Фіг.1.). Вал відбору потужності 6 за допомогою керованих синхронізуючих фрикційних муфт 7 з'єднаний з колінчатими валами 3. Керована фрикційна муфта 7 має конічний синхронізуючий фрикційний елемент 8, встановлений на осі колінчатого вала 3 за допомогою ковзного шліцьового сполучення з можливістю переміщення і взаємодії з приводною шестірнею 9 або пристроєм 10 фіксації положення колінчатого вала в області верхньої мертвої точки поршня (Фіг.2). Працює оппозитний двигун вн утрішнього згоряння таким чином. Для зміни геометричного ступеня стиску у випадку використання низкооктанового палива поворотом пристрою 10 фіксації колінчатий вал одного з непрацюючих у даний момент циліндрів встановлюють у положенні, коли поршень 4 не доходить до верхньої мертвої точки (Фіг.3), що зменшує діючу ступінь стиску двигуна на необхідну величину проти максимального значення (Фіг.4). У випадку використання двигуна з мінімальною потужністю працює тільки один циліндр, а всі інші за допомогою фрикційних елементів 8 керованих синхронізуючих фрикційних муфт 7 загальмовані в положенні верхньої мертвої точки поршнів пристроями 10 фіксації положення колінчатих валів (Фіг.5, 6, 7,8). При переході на середню потужність у режимі холостого ходу або вільного вибігу двигуна переміщенням фрикційного елемента 8 вліво (Фіг.2), фіксація колінчатого вала вимикається та внаслідок збільшення фрикційної взаємодії фрикційного елементу 8 з приводною шестірнею 9, що знаходиться в постійному зачепленні з валом відбору потужності 6, відбувається асинхронне збільшення швидкості обертання колінчатого вала 3 до досягнення синхронної швидкості і безударне сполучення колінчатого вала 3 з валом відбору потужності 6 тільки в одному синхронізованому положенні і ввімкнення в роботу другого циліндра двигуна (Фіг.9, 10, 11, 12). При переході на максимальну потужність аналогічним чином вмикаються всі циліндри двигуна, колінчаті вали 3 яких здійснюють обумовлене загальним валом відбору потужності 6 синхронне обертання (Фіг.13, 14, 15, 16). Робочий процес оппозитного двигуна внутрішнього згоряння може протікати як по двотактному, так і по чотиритактному циклу. Процеси впуску, стискання повітря або паливоповітряної суміші, робочого ходу, випуску відпрацьованих газів в циліндрах двигуна здійснюються звичайним чином. В режимі двигуна Отто або Дизеля часткової потужності один або 5 81410 декілька циліндрів можливо використовувати для наддуву повітря, а в камері згоряння досить просто здійснити економічно та екологічно доцільний двох або трьохстадійний процес вприску та згоряння палива. Працюючий на середній чи максимальній потужності двигун цілком урівноважений не тільки статично, але і динамічно завдяки конструкції вала відбору потужності незначної маси, але з великим моментом інерції, симетричним тиском у циліндрах і рухом поршнів. Таким чином, пропонований оппозитний двигун внаслідок застосування для з’єднання колінчатих валів з валом відбору потужності керованих синхронізуючих фрикційних муфт із можливістю переміщення і послідовної чи одночасної взаємодії з приводними шестірнями або фіксації колінчатих валів в області верхньої мертвої точки дійсно дозволяє збільшити термодинамічну ефективність двигуна внаслідок варіації ступеня стиску, коефіцієнт корисної дії двигуна у всі х режимах часткових навантажень в залежності від необхідної потужності, що розвивається двигуном, за рахунок дискретизації використання наявної кількості циліндрів та послідовного включення працюючих з номінальною термодинамічною ефективнністю різного числа циліндрів, що у свою чергу знижує витрату палива і рівень токсичних викидів насамперед у режимі міського руху транспортного засобу. 6 7 81410 8 9 81410 10