Вільнопоршневий двигун внутрішнього згоряння чаз

Вільнопоршневий двигун внутрішнього згоряння, який складається із корпуса в якому розташовані циліндри з поршнями що рухаються назустріч, попарно з'єднаними між собою, меха во «Патент» Гагаріиа, 101 нізма синхронізації руху поршнів і обгінних муфт, з'єднаних з вихідним валом який відрізняється тим, що поршні виконані у вигляді пар них кільцевих секторів, які встановлені жорстко на основних і допоміжних валах і замкнуті синхронізуючими механізмами за допомогою коніч них шестерен, де один гз пари кільцевих секторних поршнів закріплений на основному валу, другий - на порожнистому допоміжному валу утворюючи опозитні камери згоряння, при цьому порожнистий допоміжний вал розташований на основному валу на ковзній посадці Винахід відноситься до машинобудівництва, а саме - двигунобудівництва, зокрема до вільнопоршньових двигунів внутрішнього згоряння Відомий вільнопоршньовий двотактний двигун внутрішнього згоряння, який містить в собі двигунну t компресорну порожнини з поршньовими ФУ лами, обладнаних механізмом синхронізації, який має зубчасті рейки і шестірж, ресивер продувочного повітря і газову турбіну, розташовану в кожусі з вхідним валом, де двигун на і компресорна порожнини виконані у вигляді розташованих один над одним тороїдів, обладнаних глухою кришкою і кожухом для утворювання продувом* х о ресивера (див А С СССР № 1574869, МПК F 02 В 74/06. луб ЗО 06 90 Бюл № 24 "Свободнопоршневой двухтактный двигатель") Відомий двигун має слідуючи недоліки Двигун має надмірну масу та досить великі габарити У двигуна виконані поршні з дуговими штоками компресорні і двигунні, які рухаються назустріч і у процесі роботи пересуваються по траєкторії кола тому їх центр ваги міняє своє положення при кожному такті пересування поршнів, що негативно відбивається на роботі двигуна, при цьому розвивається досить велика вібрація, яка викликає нерівномірне швидке спрацювання поверхні, яка треться, узлів двигуна, а саме зубчастих зачеплень циліндричних і конічних, що знижує надійність роботи двигуна в цілому Найближчим технічним рішенням по технічній суп з заявлениям, взятим за прототип, яв двигун внутрішнього згоряння, який містить якнайменше два циліндри з прямоточною продувкою, назустріч рухаючимися поршнями, попарно з'єднаними поміж собою за Допомогою силових штоків і реєчио-шестеренчатим механізмом синхронізації руху поршнів систему паливаспоживання з наливною форсункою і пристроєм управління постачання палива, привід вихідного вапа а маховиком, де привід вихідного валу містить обгонні клинові муфти розташовані між силовими штоками і зовнішньою поверхньою маховика (див А С СССР Ne 1733649 МПК F 02 В 71/00 пуб 15 05 92 Бюл Ne 18 "Свободнопоршневой кольцевой двухтактный двигатель внутреннего сгорания") Цей двигун виконаний менш громіздким в порівнянні з попереднім, але й він має деякі недоліки В ньому також виконані поршні з дуговими штоками, які рухаються по колу назустріч одне одному і не мають постійного відносного центра ваги в період роботи двигуна, тому виникає розбалансування що приводить до значної вібрації двигуна яка викликає швидке зношення поверхнів, які ковзають, а саме внутрішні поверхні корпуса і ЗОВНІШНІ поверхні штоків, контактуючих з упираючими роликами А також у відомому двигуні обгонні муфти розташовані поряд з робочою зоною поршнів, що погано відбивається на їх надійності і ДОВГОВІЧНОСТІ Все це досить серйозно знижує експлуатаційну надійність та коефіцієнт корисної дн двигуна Метою винаходу є створення вільнопоршНЬОВОГО ДВИГУНа ВНУТОІШНЬОГО ЗГОПЯММО иатйипгп т со CD (О со згоряння, збільшити строк служби і 8 цілому підви* щити ККД двигуна за рахунок зниження зносу поверхні, яка треться і виключення нерівномірного зносу поверхні яка ковзає, РК В прототипі, шляхом конструктивного виконання двигуна з секторними поршнями, з обмеженою кількістю частин, які труться, і урівноваженим центром мас. за рахунок використання поршнів виконаних у вигляді кільцевих секторів зберігаючих практично незмінним центр мас двигуна на всіх режимах роботи. Рішення поставленої задачі досягається тим, що вільнопоршньовий двигун внутрішнього згоряння маючий корпус, в якому розміщені циліндри, з назустріч рухаючимися поршнями, попарно з'єднаними поміж собою, механізма синхронізації1 руху поршнів і обгонних муфт, з'єднаних вихідним валом, згідно винаходу, поршні виконані у вигляді парних кільцевих секторів, встановлених жорстко на основних і допоміжних вапах, замкнутих синхронізуючими механізмами за допомогою конічних шестірен, де один із пари кільцевих секторів закріплений на основному валу, другий на порожнистому допоміжному валу, при цьому порожнистий допоміжний вал встановлено на сковзаній посадці В пропонованому технічному рішенні відмінні ознаки не є характеристикою цілих частин цілого об'єкту, які самі можуть бути цілими і самостійними об'єктами за своїми функціями, тому у відриві від других частин (ознак) вони не класифікуються, а, совокупність ознак, відкладених у ВІДМІННІЙ частині формули не була знайдена у відомих технічних рішеннях, тому пропоноване рішення відповідає вимогам "винахідницького рівня" Виконання пропонованого устрою двигуна, в якому поршні мають вигляд парних кільцевих секторів, встановлених жорстко на основних і допоміжних валах, замкнутих синхронізуючими механізмами за допомогою конічних шестірен, де один з пари секторних поршнів закріплений на основному валу, другий на порожнистому допоміжному валу, при цьому порожнистий допоміжний вал розташований на основному валу на сковзяній посадці, забезпечує збереження незмінним центра мас, що практично знищує вібрацію на усіх режимах роботи. Таке виконання секторних поршнів і їх розташування забезпечує повну збалансованість двигуна, що виключає установку допоміжних балансерів. Заявлений устрій двигуна поданий на кресленні, де: на фіг 1 відображено схему, доигуна внутрішнього згоряння ЧАЗ, на фіг, 2 переріз А-А на фіг. 1; на фіг. З взаєморозташування кільцевих цевими секторними поршнями 8, 9 та 10, 11, які попарно створюють робочі опозитні камери 12, 13 та 14, 15 Секторні поршні 8, 9 та 10, 11 замкнуті конічними синхронізуючими шестірнями 16, 17 та 18, 19 відповідно через шестірні 20, 21 допоміжних порожнистих валів 22, 23 (встановлених по сковзаючій посаді на основних валах 2 та 3) і конічних шестірен 24, 25 основних валів 2 та 3. Розміщення кільцевих секторних поршнів 8. 9 на основному валу 2 та на допоміжному порожнистому валу 22 (див. фіг. 3) секторний, поршень 9 жорстко з'єднаний з основним валом 2, на якому встановлена шестірня 24, замкнута з синхронізуючою шестірнею 16, з'єднаною з шестірнею 20, закріпленою на допоміжному порожнистому валу 22. На допоміжному вапу 22 жорстко закріплений секторний поршень 8. Таким чином головний вал 2 І допоміжний порожнистий вал 22 з'єднані синхронізуючим механізмом із шестірен 17, 24, 16 та 20, забезпечуючим відхилення поршнів 8 та 9 на один кут від вертикалі Основні вали 2 та 3 на другій стороні зв'язані передаточним механізмом, виконаним на основі двох обгінних муфт 26. 27 почергово передаючих обертаючий рух через зубчасте зачіплений шестірен 28, 29 з шестірнею ЗО вихідного валу 31 І випускні вікна 32. призначені для продувки циліндрів 6, 7. Заявлений двигун працює слідуючим чином: ініціювання опозитних камер згоряння 12,13 та 14, 15 утворених парою секторних поршнів 8, 9 та 10, 11 приводить до хитаючого руху секторних поршнів 8, 9 та 10, 11 замкнутих попарно конічними шестернями 16, 17, 20, 24 та 18, 19, 21, 25. Жорстко зв'язані з основними валами 2 та 3. секторні поршні 9 та 11 з допоміжними порожнистими валами 22 і 23, секторні поршні 8 і 9 здійснюють хитаючий рух основних валів 2 та 3, які відхиляються на однаковий кут. Шестерні 4 і 5 синхронізують хитаючі рухи поршнів 8, 9 на основному валу 2 і поршнів 10, 11 на основному валу 3, тим самим забезпечуючи зберігання незмінним центру мас двигуна в усіх режимах роботи Хитаючийся рух основних валів 2 та 3 викликає почергове включення обгінних муфт 26, 27, які через зубчасті колеса на обіймах обгінних муфт 28 і 29 передають обертаючий рух на зубчасте колесо 30 вала відбору потужності 31. В двигуні, який пропонується, при додаванні допоміжних чотирьох поршнів (справа від обгінних муфт) фіг. 1 потужність двигуна зростає удвічі, при дуже незначно' му збільшенні габаритів і маси. Двигун, який пропонується, може працювати як у двотактному, так І в чотирьохтактиому виконанні. А /З УКРАЇНА (19) UA (ID 34683 аз, А (51) 6 F02B71/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) ВІЛЬНОПОРШНЕВИЙ ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ ЧАЗ (21)99010397 (22)26.01.1999 (24)15.03.2001 (46) 15.03.2001, Бюл. № 2, 2001 р. (72) Чернов Олександр Володимирович, Зоркальцев Олексій Миколайович (73) ЧЕРНОВ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ. ЗОРКАЛЬЦЕВ ОЛЕКСІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (57) Вільнолоршневий двигун внутрішнього згоряння, який складається із корпуса, в якому розташовані циліндри з поршнями, що рухаються назустріч.' попарно з'єднаними між собою, меха нізма синхронізації руху поршнів і обгінних муфт, з'єднаних з вихідним валом, який відрізняється тим, що поршні виконані у вигляді парних кільцевих секторів, які встановлені жорстко на основних і допоміжних валах і замкнуті синхронізуючими механізмами за допомогою конічних шестерен, де один із пари кільцевих секторних поршнів закріплений на основному валу, другий - на порожнистому допоміжному валу, утворюючи опозитні камери згоряння, при цьому порожнистий допоміжний вал розташований на основному валу на ковзній посадці. Винахід відноситься до машинобудівництва, а саме - двигунобудівництва, зокрема до вільнопоршньових двигунів внутрішнього згоряння. Відомий вільнопоршньовий двотактний двигун внутрішнього згоряння, який містить в собі двигунну і компресорну порожнини з поршньовими групами, обладнаних механізмом синхронізації, який має зубчасті рейки і шестірні, ресивер продувочного повітря і газову турбіну, розташовану в кожусі з вхідним валом, де двигунна і компресорна порожнини виконані у вигляді розташованих один над одним тороїдів, обладнаних глухою кришкою і кожухом для утворювання продувочг ото ресивера (див. А С . СССР № 1574869, МПК F 02 В 74/06, луб. 30.06.90. Бюл. № 24 "Свободнопоршневой двухтактный двигатель".). Відомий двигун має слідуючи недоліки. Двигун має надмірну масу та досить великі габарити. У двигуна виконані поршні з дуговими штоками: компресорні і двигунні, які рухаються назустріч і у процесі роботи пересуваються по траєкторії кола, тому їх центр ваги міняє своє положення при кожному такті пересування поршнів, що негативно відбивається на роботі двигуна, при цьому розвивається досить велика вібрація, яка викликає нерівномірне швидке спрацювання поверхні, яка треться, узлів двигуна, а саме зубчастих зачеплень циліндричних і конічних, що знижує надійність роботи двигуна в цілому. Найближчим технічним рішенням по технічній суті з заявлениям, взятим за прототип, являється вільнопоршньовий кільцевий двотактний двигун внутрішнього згоряння, який містить якнайменше два циліндри з прямоточною продувкою, назустріч рухаючимися поршнями, попарно з'єднаними поміж собою за допомогою силових штоків і реєчно-шестеренчатим механізмом синхронізації руху поршнів, систему паливаспоживання з наливною форсункою і пристроєм управління постачання палива, привід вихідного вала з маховиком, де привід вихідного валу містить обгонні клинові муфти, розташовані між силовими штоками і зовнішньою поверхньою маховика (див А.С. СССР N8 1733649, МПК F 02 В 71/00. пуб. 15.05 92 Бюл. № 18 "Свободнопоршневой кольцевой двухтактный двигатель внутреннего сгорания"). Цей двигун виконаний менш громіздким в порівнянні з попереднім, але й він має деякі недоліки. В ньому також виконані поршні з дуговими штоками, які рухаються по колу назустріч одне одному і не мають постійного відносного центра ваги в період роботи двигуна, тому виникає розбалансування, що приводить до значної вібрації двигуна, яка викликає швидке зношення поверхнів, які ковзають, а саме внутрішні поверхні корпуса і зовнішні поверхні штоків, контактуючих з упираючими роликами. А також у відомому двигуні обгонні муфти розташовані поряд з робочою зоною поршнів, що погано відбивається на їх надійності і довговічності. Все це досить серйозно знижує експлуатаційну надійність та коефіцієнт корисної дії двигуна. Метою винаходу є створення вільнопоршньового двигуна внутрішнього згоряння надійного в експлуатації, якнайменшої маси та габаритів і СО 00 (О со < 6Г 34683 збільшеного строку служби за рахунок конструкційного виконання двигуна з групою поршнів не змінюючих центра маси двигуна в усіх режимах роботи Пропонована конструкція двигуна дозволяє підвищити надійність роботи двигуна внутрішнього згоряння, збільшити строк служби і в цілому підвищити ККД двигуна за рахунок зниження зносу поверхні, яка треться і виключення нерівномірного зносу поверхи» яка ковзає, як в прототипі, шляхом конструктивного виконання двигуна з секторними поршнями, з обмеженою кількістю частин, які труться, і урівноваженим центром мас, за рахунок використання поршнів виконаних у вигляді кільцевих секторів зберігаючих практично незмінним центр мас двигуна на всіх режимах роботи Рішення поставленої задачі досягається тим, що вільнопоршньовий двигун внутрішнього згоряння маючий корпус, в якому розміщені циліндри, з назустріч рухаючимися поршнями, попарно з'єднаними поміж собою, механізме синхронізації руху поршнів і обгонних муфт, з'єднаних вихідним валом, згідно винаходу, поршні виконані у вигляді парних кільцевих секторів, встановлених жорстко на основних і допоміжних валах, замкнутих синхронізуючими механізмами за допомогою конічних шестірен, де один із пари кільцевих секторів закріплений на основному валу, другий на порожнистому допоміжному валу, при цьому порожнистий допоміжний вал встановлено на сковзаній посадці. В пропонованому технічному рішенні відмінні ознаки не є характеристикою цілих частин цілого об'єкту, які самі можуть бути цілими і самостійними об'єктами за своїми функціями, тому у відриві від других частин (ознах) вони не класифікуються, а . совокупність ознак, відкладених у ВІДМІННІЙ частині формули не була знайдена у відомих технічних рішеннях, тому пропоноване рішення відповідає вимогам "винахідницького рівня". Виконання пропонованого устрою двигуна, в якому поршні мають вигляд парних кільцевих секторів, встановлених жорстко на основних і допоміжних валах, замкнутих синхронізуючими механізмами за допомогою конічних шестірен, де один з пари секторних поршнів закріплений на основному валу, другий на порожнистому допоміжному валу, при цьому порожнистий допоміжний вал розташований на основному валу на сковзяній посадці, забезпечує збереження незмінним центра мас, що практично знищує вібрацію на усіх режимах роботи. Таке виконання секторних лоршнів і їх розташування забезпечує повну збалансованість двигуна, що виключає установку допоміжних балансерів. Заявлений устрій двигуна поданий на кресленні, де: на фіг 1 відображено схему, двигуна внутрішнього згоряння ЧАЗ; на фіг. 2 переріз А-А иа фіг. 1; на фіг. З взаєморозташування кільцевих секторів поршнів на основному і допоміжному валах Двигун містить у собі корпус 1, в якому розташовані два основних вала 2 та 3, з'єднаних шестірнями 4 та 5, в середній частині їх, на яких з одного боку встановлені циліндри 6, 7 (фіг. 2) з кільцевими секторними поршнями 8, 9 та 10, 11, які попарно створюють робочі опозитні камери 12, 13 та 14, 15 Секторні поршні 8, 9 та 10, 11 замкнуті конічними синхронізуючими шестірнями 16, 17 та 18, 19 відповідно через шестірні 20, 21 допоміжних порожнистих валів 22, 23 (встановлених по сковзаючій посаді на основних валах 2 та 3) і конічних шестірен 24, 25 основних валів 2 та 3 Розміщення кільцевих секторних поршнів 8, 9 на основному валу 2 та на допоміжному порожнистому валу 22 (див. фіг 3) секторний, поршень 9 жорстко з'єднаний з основним валом 2, на якому встановлена шестірня 24, замкнута з синхронізуючою шестірнею 16, з'єднаною з шестірнею 20, закріпленою на допоміжному порожнистому валу 22. На допоміжному валу 22 жорстко закріплений секторний поршень 8 Таким чином головний вал 2 і допоміжний порожнистий вал 22 з'єднані синхронізуючим механізмом із шестірен 17, 24, 16 та 20, забезпечуючим відхилення поршнів 8 та 9 на один кут від вертикалі. Основні вали 2 та 3 на другій стороні зв'язані передаточним механізмом, виконаним на основі двох обгінних муфт 26, 27 почергово передаючих обертаючий рух через зубчасте зачіплення шестірен 28, 29 з шестірнею 30 вихідного валу 31 і випускні вікна 32, призначені для продувки циліндрів 6, 7. Заявлений двигун працює слідуючим чином: ініціювання опозитних камер згоряння 12, 13 та 14, 15 утворених парою секторних поршнів 8, 9 та 10, 11 приводить до хитаючого руху секторних поршнів 8, 9 та 10, 11 замкнутих попарно конічними шестернями 16, 17, 20, 24 та 18, 19, 21, 25. Жорстко зв'язані з основними валами 2 та 3, секторні поршні 9 та 11 з допоміжними порожнистими валами 22 і 23, секторні поршні 8 і 9 здійснюють хитаючий рух основних валів 2 та 3, які відхиляються на однаковий кут Шестерні 4 і 5 синхронізують хитаючі рухи поршнів 8, 9 на основному валу 2 і поршнів 10, 11 на основному валу 3, тим самим забезпечуючи зберігання незмінним центру мас двигуна в усіх режимах роботи. Хитаючийся рух основних валів 2 та 3 викликає почергове включення обгінних муфт 26, 27, які через зубчасті колеса на обіймах обгінних муфт 28 і 29 передають обертаючий рух на зубчасте колесо 30 вала відбору потужності 31. В двигуні, який пропонується, при додаванні допоміжних чотирьох поршнів (справа від обгінних муфт) фіг. 1 потужність двигуна зростає удвічі, при дуже незначному збільшенні габаритів і маси. Двигун, який пропонується, може працювати як у двотактному, так і в чотирьохтактному виконанні. МІФ v-v І'ЦФ эг 34683 Фіг. З Тираж 50 екз. відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна. 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3