Прямодействующий симметричный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Прямодействующий симметричный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, по крайней мере, пару соосно расположенных рабочих цилиндров, между которыми образован компрессорный цилиндр, выполненный с кольцевым пазом в средней части и связанный при помощи каналов с системой продувки рабочих цилиндров. Рабочие поршни установлены в рабочих цилиндрах и жестко связаны между собой штоками. Компрессорный поршень жестко закреплен в средней части штока. Тормозные, соосно расположенные цилиндры имеют днища, в которые вмонтированы регулировочные винты. Тормозные поршни с общим штоком поочередно входят в тормозные цилиндры. Двигатель имеет коленчатый вал, ось которого перпендикулярна оси цилиндров, маятниковый рычаг, закрепленный на шейках коленчатого вала и другим концом шарнирно закрепленный на оси балки, систему подачи топливовоздушной смеси и систему зажигания. Балка жестко закреплена с рычагами, предназначенными для передачи движения поршневых групп рабочих и тормозных цилиндров. В тормозных цилиндрах выполнены атмосферные прорези. Двигатель снабжен цилиндрической камерой и тормозным двухсторонним поршнем, размещенным в цилиндрической камере. Тормозной двухсторонний поршень жестко закреплен на рычагах. Общий шток тормозных поршней жестко закреплен в средней части тормозного двухстороннего поршня. Цилиндрическая камера имеет цилиндрическую выточку и атмосферный канал, контактирующий с атмосферой. В продувочных каналах установлены перепускные клапана. Технический результат заключается в улучшении продувки и заполнении камеры сгорания. 17 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения, а точнее к двигателям прямодействующим симметричным двигателям внутреннего сгорания. Известные конструкции двигателей внутреннего сгорания, содержащий систему подачи топлива в цилиндры, систему зажигания смеси и систему продувки цилиндров от продуктов сгорания топлива (смотри например патент Российской федерации №2312237 «Прямодействующий симметричный двигатель внутреннего сгорания» Казаков В.В. Заявка №2006110407. Приоритет изобретения 03 апреля 2006 г. Зарегистрировано 10 декабря 2007 г. Обладает недостатком: при медленной скорости поршня возможна слабая продувка, и заполнение камеры сгорания воздушно бензиновой смесью, и слабая тормозная система поршня, в точках возврата направления движения последнего. Предлагается двигатель лишенный этих недостатков и имеет более высокий коэффициент полезного действия и надежности тормозной системы двигателя. Имеет перепускные клапаны, и более надежную тормозную систему поршня. Сущность предложения заключается в том, что с целью повышения коэффициента полезного действия за счет лучшей продувки и заполнения камеры сгорания, совмещения момента торможения компрессорного поршня с сжатием смеси, наличие усиленной тормозной системы с применением двойного торможения, применение коленчатого вала, оба рабочих поршня жестко соединены штоком, на середине которого жестко закреплен цилиндрический диск, являющийся компрессорным поршнем в цилиндрической компрессорной камере и выпален заодно с симметрично расположенными рычагами, установленными в направляющих отверстиях корпуса и шарнирно связанными с шатунами устройства, и маятниковый рычаг, шарнирно закрепленный на шейках коленчатого вала и другим концом шарнирно закрепленный на оси балки, балка жестко закреплена с рычагами, предназначенными для передачи движения поршневых групп рабочих и тормозных цилиндров, а цилиндрическая компрессорная камера, в которой расположен указанный компрессорный поршень, имеет цилиндрическую выточку и с помощью перепускных клапанов и продувочных каналов соединена как с системой подачи рабочей смеси в цилиндры двигателя, так и продувки их от продуктов сгорания топлива, а симметрично расположенными рычагами жестко соединены с предварительным цилиндрическим двух сторонним тормозным диском являющемся предварительным тормозным двух сторонним поршнем в предварительной тормозной цилиндрической камере, а в предварительной тормозной цилиндрической камере в которой расположен указанный предварительный тормозной поршень, имеет цилиндрическую выточку и с помощью атмосферного канала связана с атмосферой, в центре предварительного двух стороннего тормозного поршня жестко закреплен шток с жестко закрепленными окончательными тормозными поршнями, а в корпусе вмонтированы окончательные тормозные цилиндры и с помощью каналов контактируют с атмосферой, в торцах окончательных тормозных цилиндров на резьбе размещены винты.

На фиг.№1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17 показан возможный вариант выполнения двигателя в соответствие с данным предложением.

На фиг.1 - общий вид двигателя. (Из 8 комплектов)

На фиг.2 - разрез по К-К, с показом рабочий и тормозной группы и их взаимодействие через маятниковой рычаг с коленчатым валом.

На фиг.3 - разрез по А-А, подводящие каналы топлива.

На фиг.4 - разрез по Б-Б предварительный тормозной двух сторонний поршень со штоком, рычагами, и цилиндрической выточкой, атмосферным каналам.

На фиг.5 - разрез по В-В, регулировочный винт, шкала и рычаги

На фиг.6 - разрез рабочий группы поршня по линии с подводящим каналам, штокам, рычагами, рабочими цилиндрами и рабочими поршнями, продувочными и выхлопными каналами, компрессорном цилиндре, и компрессорном поршне и свечи.

На фиг.7 - разрез рабочий группы поршней по линии штока и рычагов с показом дизельного варианта, и подводящего канала.

На фиг.8 - рабочий ход двигателя с показом перепускных клапанов газа обмена

На фиг 9 - разрез тормозной группы поршней.

На фиг.10 - возможный вариант клапанной системы газообмена.

На фиг.11 - возможный вариант автоматического передвижения воздушной тормозной подушки и удержания поршневой группе в точке возврата, по мере изменения скорости вращения и нагрузки коленчатого вала.

На фиг.12 - вид по стрелкам Д-Д.

На фиг.13 - схема торможения поршневой группы в заданной точке.

На фиг.14 - разрез по К-К с показом четырех поршневых групп (8-группового двигателя) в момент рабочего хода четырех цилиндров в двух (попарно противоположных направлениях)

На фиг.15 - разрез по линии коленчатого вала с показом взаимодействия шатунов с коленчатым валом.

На фиг.16 - возможный дизельный вариант

На фиг.17 - монолитный многофункциональный двухсторонний поршень.

В корпусе двигателя 1 во втулках 2-3-4 вмонтирован шейками 5-6 коленчатый вал 7, с перпендикулярно и параллельно расположенными шейками коленчатого вала 8-9, на которых шарнирно закреплен маятниковый рычаг 10, который другим концом шарнирно закреплен на оси 11, балки 12, которая жестко закреплена на концах рычагов 13-14, рычаги предназначенные для передачи движения поршневых групп, рабочих и тормозных систем двигателя, и одновременно перемещаются в направляющих отверстиях 19-20-21-22-23-24 корпуса двигателя. В корпусе двигателя соосно вмонтированы рабочие цилиндры 25-26 в которые поочередно входят соответственно рабочие поршни 27-28 выполненные с общим штоком 29. На внешних торцах 30-31, рабочих цилиндров 25-26 установлены запальные свечи 32-33. На штоке 29 жестко закреплен цилиндрический диск 34 являясь компрессорным двух сторонним поршнем, который жестко закреплен между рычагами 13-14 и 15-16, и вмонтирован в цилиндрическую компрессорную камеру 35, и через перепускные клапана 37-38 и продувочными каналами 39-40, и с помощью прорезей соединены с рабочими цилиндрами 25-26 и выхлопными каналами 41-42, в компрессорной камере 35 выполнена кольцевая выточка 43 которая соединена с впускным каналом 44. В корпусе двигателя 1 соосно вмонтированы окончательные тормозные цилиндры 45-46, с резьбой в торцовой части цилиндров, в которые ввернуты винты 47-48 с контргайками 49-50. В окончательные тормозные цилиндры 45-46, в которые поочередно входят соответственно окончательные тормозные поршни 51-52 выполненные с общим штоком 53, который жестко закреплен на предварительном тормозном двух сторонним поршне 54, который жестко закреплен между рычагами 15-16 и 17-18. и контактирует с предварительной тормозной цилиндрической камерой 55 которая параллельно вмонтирована в корпус двигателя 1, и имеет цилиндрическую выточку 56, и атмосферным каналом 57 контактирующий с атмосферой. В окончательных тормозных цилиндрах 45-46 имеются атмосферные прорези 58-59 контактирующие с атмосферой. На рычагах 17-18 жестко закреплена стабилизирующая перемычка 60. В корпусе двигателя 1 выполнены каналы 61 прохождения дизельного топлива (дизельный вариант). Насос форсунка 62 работает от кулачка с рычагом 63. На торцах 64-65 нанесены деления 66. Имея в двигателе 1 тормозную систему его можно оборудовать клапанной системой четырехтактного двигателя 67 (четырехтактный вариант). На торцах 64-65 тормозной группы цилиндров можно оборудовать автоматическую систему 68, регулировки момента окончательной остановки окончательного тормозного цилиндра через передвижную воздушною подушку в радиусе движения шейки коленчатого вала, при возвратно поступательном движение окончательного тормозного поршня, в зависимости от количества оборотов коленчатого вала 7, путем ввинчивая или вывинчивая винта 47, управляемого компьютером слежения момента остановки окончательного тормозного поршня в заданной точке начала противоположного движения комплекта поршней. Механизм автоматической регулировки 68 имеет червячную пару 70-71 связанную как с мотором72, так и с винтом 47. На шейке 73, которого червячная шестерня 70 через шпонку 74 связана с шейкой 73 и фиксируется в обойме 75.

Работает двигатель следующим образом.

Происходит сжатие смеси в рабочем цилиндре 26 и от свечи 32 смесь воспламеняется. Рабочий поршень 28 имея большую массу за счет тормозной системы поршня, представляющий одно целое, своим весом помогает молекулам воздушно бензиновой смеси сгруппироваться и дружно навалится на днище рабочего поршня 28 создав необходимое давление. Рабочий поршень 28 от энергично расширяющихся газов двигается вдоль оси рабочего цилиндра 26. Открывается прорезь в выхлопном канале 41 и отработанные газы устремляются в окно этого канала. Продвигаясь далее происходит перемещение компрессорного поршня 34 вместе с 6 рычагами 13-14-15-16-17-18 в направляющих отверстиях 19-20-21-22-23-24. В начальной стадии движения компрессорного поршня 34 в следствие его резкого изменения направления смесь в продувочном канале 39 продолжает свое движение, имея силу инерционного эффекта, и продолжает продувать рабочий цилиндр 25. При дальнейшем перемещении компрессорного поршня 34 в цилиндрической компрессорной камере 35 к центру, закрывается перепускной клапан 37, и наблюдается разрежение с тыльной стороны компрессорного поршня 34 по ходу его движения. И далее перепускной клапан 38 открывается, и в момент прохода кольцевой выточки 43,которая необходима для лучшего заполнения цилиндрической компрессорной камеры 35 смесью, поступающий со всех сторон компрессорного поршня 34, сокращая момент заполнения компрессорной камеры 35, и создавая беспрерывное движение смеси в впускном канале 44, благодаря перепаду атмосферного давления возникающего в выточке 43, в то же время в ближайшем к центру (относительно движения компрессорного поршня 34) полости компрессорной камеры 35 происходит сжатие смеси, и через перепускной клапан 38 и продувочный канал 40 смесь начинает свае движение. Рабочий поршень 27 в своем движение закрывает, продувочный канал 39 и выхлопной канал 42 сжимая смесь в рабочем цилиндре 25. Продвигаясь смесь под давлением проникает через открытый перепускной клапан 38, и продувочный канал 40, и продувая рабочий цилиндр 26 заполняет его свежей смесью. Цикл повторяется.

Движение рабочих поршней 27-28 через компрессорный поршень 34, который жестко закреплен между рычагами 13-14-15-16 передается на жестко закрепленные рычаги 17-18 представляющих одно целое и двигающихся в отверстиях 19-20-21-22-23-24 корпуса двигателя 1, и передающие свае движение, как на балку 12, ось 11, в которую одним концом шарнирно вмонтирован маятниковый рычаг 10, другим концом которого шарнирно связан с шейкой 8, коленчатого вала 7, и на тормозную группу поршней параллельно двигающихся в корпусе двигателя 1, и через рычаги 13-14-15-16-17-18 передающие свае движение на предварительный двух сторонний тормозной поршень 54 который жестко закреплен между рычагов 15-16-17-18 и через шток 53 на окончательные тормозные поршни 51-52.В начальной стадии торможения поршневой группы, основную нагрузку берет на себя, предварительный двух сторонний тормозной поршень 54 (предварительно рассчитан на средние обороты) который двигаясь в предварительной тормозной цилиндрической камере 55 перекрыл выточку 56 и атмосферный канал 57 и стал сжимать воздух в предварительной тормозной цилиндрической камере 55 взяв на себя основной инерционный груз остановки комплекта поршней, в точке противоположного движения. Продвигаясь акочательный тормозной поршень 51 перекрыл атмосферное окно 58 и стал сжимать воздух в окончательном тормозном цилиндре 45, и винтом 48 стал настраивать на более тонкое торможение комплекта поршней в зависимости от положения педали газа, и компьютерному расчету системы зажигания, сосредотачивая сваи конечные усилие в радиусе вращения шейки 8 коленчатого вала 7, приводя близко к нулю момент инерционной перегрузки в точке обратного движения комплекта поршней. При двойном торможение комплекта поршней достигается более точная остановка комплекта поршней в точках возврата последних, за счет автоматического перемещения воздушной подушки связанной как с педалью газа, так и с компьютером зажигания. А при движении в противоположном направлении сжатый воздух подталкивает предварительный и окончательный тормозной поршень, как сжатая пружина, отдавая обратно анергию сжатия. В этот же момент когда тормозной поршень затормозив комплект поршней, изменяет направление своего движения в параллельно синхронно двигающимся рабочем поршне 27 в сжатой воздушно бензиновой смеси цилиндра 25 начинается стадия ее вспышки и движения комплекта поршней в противоположном направлении. А в перпендикулярном расположенном комплекте поршней происходит середина рабочего хода группы и через коленчатый вал (он является синхронизатором двигателя) помогает двигающему перпендикулярно комплекту выйти из точки возвратно-поступательного момента, способствуя главному ходу двигателя. Регулировкой торца цилиндра винтом 48 можно добиться эффекта при определенных количествах оборотов двигателя, с допустимыми пределами этих оборотов и их влиянии на шейку 8 коленчатого вала. При автоматическом изменении положения воздушной подушки путем ее перемещения в точке остановки торца поршня, в радиусе прохождения шейки коленчатого вала, в зависимости от его оборотов, можно не боятся ни массы поршневого комплекта, ни его скорости. Стабилизирующая перемычка 60 обеспечивает как скорость поршневой группы поршней, так и ее вес. Работу двигателя обеспечивает одна деталь двигателя, это монолитный двухсторонний, многофункциональный поршень, параллельно двигающейся в отверстиях 19-20-21-22-23-24 включает в себя, маятниковый рычаг 10, ось 11,балки 12, рычаги 13-14-15-16-17-18, рабочие поршни 27-28, шток 29, компрессорный поршень 34, окончательные тормозные поршни 51-52 со штоком 53, и главным тормозным поршнем 54. Эта деталь обеспечивает, как подачу бензиновой смеси в цилиндры двигателя, так и продувки его от продуктов сгорания топлива, как рабочего хода двигателя с передачей на коленчатый вал, так и торможение от перегрузки при возвратно поступательном движение комплекта. Набор из 8 комплектов деталей этой конфигурации в двигателе представленном в заявке обеспечивает 16 рабочих ходов двигателя за один оборот коленчатого вала.

(такова производительность труда за единицу времени).

Прямодействующий симметричный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, по крайней мере, пару соосно расположенных рабочих цилиндров, между которыми образован компрессорный цилиндр, выполненный с кольцевым пазом в средней части и связанный при помощи каналов с системой продувки рабочих цилиндров, рабочие поршни, установленные в рабочих цилиндрах и жестко связанные между собой штоками, компрессорный поршень, жестко закрепленный в средней части штока, тормозные, соосно расположенные цилиндры, в днище которых вмонтированы регулировочные винты, тормозные поршни с общим штоком поочередно входящие в тормозные цилиндры, коленчатый вал, ось которого перпендикулярна оси цилиндров, маятниковый рычаг, закрепленный на шейках коленчатого вала и другим концом шарнирно закрепленный на оси балки, систему подачи топливовоздушной смеси, систему зажигания, причем балка жестко закреплена с рычагами, предназначенными для передачи движения поршневых групп рабочих и тормозных цилиндров, а в тормозных цилиндрах выполнены атмосферные прорези, отличающийся тем, что двигатель снабжен цилиндрической камерой, тормозным двухсторонним поршнем, вмонтированным в цилиндрической камере, тормозной двухсторонний поршень жестко закреплен на рычагах, общий шток тормозных поршней жестко закреплен в средней части тормозного двухстороннего поршня, цилиндрическая камера имеет цилиндрическую выточку и атмосферный канал, контактирующий с атмосферой, а в продувочных каналах установлены перепускные клапаны.