ОППОЗИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК F01B3/04 F01B9/06 F02B75/32 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания без коленчатого вала.

Известен оппозитный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой общим штоком, несущим в своей центральной части кулачковый элемент, взаимодействующий с ответной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности, охватывающей шток цилиндрической выходной втулки, оснащенной зубчатым венцом для передачи момента потребителю (ДЕ, патент №3311021, кл. F 01 В 9/06, 1984).

Недостатком данной конструкции является смещение осей расположения штока и втулки. В связи с тем что смещение поршней вдоль оси штока вызывает появление силы при взаимодействии его пальца с канавкой на втулке, то возможно проворачивание поршней вместе со штоком вокруг оси втулки, а это приводит к заклиниванию, либо к принудительному повороту втулки, приводящему к неравномерному ее вращению.

Кроме того, технологически удобнее обрабатывать все кольцевые поверхности, если они совмещены. В известной конструкции после обработки поверхностей необходимо обеспечить переналадку для обработки посадочных поверхностей под втулку.

Выполнение профильной поверхности в виде сопряженных под углом прорезей приводит к созданию напряженной точки в месте сопряжения, где происходит резкая скачкообразная смена направления движения и смена действия сил раскладки, возникающих в результате взаимодействия кулачка с боковыми стенками втулки. В результате, вместо плавного перехода имеет место ударный эффект.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является оппозитный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой общим штоком, несущим в своей центральной части кулачковый элемент, взаимодействующий с ответной профильной канавкой, выполненной на внутренней поверхности цилиндрической выходной втулки, охватывающей шток и оснащенной зубчатым венцом для передачи момента потребителю, причем кулачковый элемент снабжен роликом, профильная канавка выходной цилиндрической втулки выполнена замкнутой синусоидальной, в ней размещен ролик кулачкового элемента, диаметрально противоположная часть которого оперта на внутреннюю поверхность втулки, расположенной соосно со штоком, установленным в направляющих опорах, при этом амплитуда размаха синусоиды канавки равна ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, а ее длина выполнена кратной ее периоду, причем выходная втулка установлена в торцевых опорах для предотвращения ее осевого перемещения. Шток кинематически связан с втулками, установленными с возможностью вращения и имеющими синусоидальные направляющие с длиной, равной двум ее периодам, и амплитудой размаха, равной ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, в направляющих расположены диаметрально направленные ответные элементы штока, при этом указанные втулки установлены в торцевых опорах и выполнены с элементами кинематической связи с распределительными валами управления клапанами цилиндров (Патент РФ, №2089733, Мкл. 6 F 01 В 3/4, 9/06, F 02 В 75/24, 75/32, 1977).

Недостатком известной конструкции является сложность изготовления конструкции. Кроме того, конструкция содержит две шестерни, одна для снятия крутящего момента, другая - для привода механизма газораспределения, что приводит к усложнению конструкции.

Изобретение решает следующие задачи: избавление от потерь, связанных с коэффициентом трения, получение двойного действия путем возможности планирования вращающего момента двигателя за счет изменения угла направления синусоидальной канавки.

Технический результат заключается в повышении надежности двигателя и его технологичности при простоте конструкции, увеличение кпд двигателя, обеспечение плавности хода вала отбора мощности синусоидального барабана с шестерней отбора мощности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в оппозитном двигателе, содержащем два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой штоками, крестовину, установленную с возможностью перемещения по замкнутой синусоидальной канавке с амплитудой размаха, равной ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, согласно изобретению в двух рабочих полостях каждого из цилиндров установлены механизмы газораспределения.

Крестовина выполнена с подвижным пальцем, проходящим через сквозной паз жестко закрепленного в картере неподвижного вала, при этом подвижный палец крестовины входит своими краями в паз подвижного полого синусоидального барабана, имеющего синусоидальную канавку.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично представлен продольный разрез оппозитного двигателя.

Оппозитный двигатель состоит из разборного картера 1, на котором установлены два оппозитно расположенных цилиндра 2, имеющие две головки: наружную 3 и внутреннюю 4. Внутренняя головка 4 имеет уплотнительное устройство высокого давления 5. В цилиндрах установлены поршни 6, для передачи усилия с газовых полостей на шток 7. Поршни 6 имеют на поверхности канавки, в которые установлены компрессионные кольца 8. Поршни 6 делят каждый цилиндр 2 на две газовые рабочие полости I, II, III, IV, соответственно. Компрессионные кольца 8 служат для герметизации рабочих полостей I, II, III, IV. В головках 3 и 4 каждого из цилиндров 2 установлены механизмы впуска и выпуска рабочей смеси 9 (показаны условно, чтобы не усложнять чертеж). Поршни 6 жестко соединены между собой с помощью штока 7 через установленную в центре крестовину 10 с подвижным пальцем 11. Крестовина 10 проходит через жестко закрепленный в картере 1 неподвижный полый вал 12 со сквозным пазом для прохода штока 7 и пальца крестовины 11, при этом подвижный палец крестовины 11, проходя через сквозной паз неподвижного вала 12, входит своими краями в паз подвижного синусоидального барабана 13. Внутренняя часть подвижного полого синусоидального барабана 13 имеет замкнутую синусоидальную канавку с амплитудой, равной ходу поршня 6 от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Высота синусоидальной канавки равна ходу поршня, а угол поворота синусоидального барабана равен 90°, т.е. за один оборот синусоидального барабана 13 поршень 6 будет совершать два возвратно-поступательных движения. На наружной части синусоидального барабана 13 установлена шестерня 14 для снятия вращающего момента и привода механизма газораспределения.

Оппозитный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. В зависимости от такта работы двигателя в рабочих полостях с I по IV образуется давление, обеспечивающее перемещение поршней 6 в осевом направлении. В рабочих полостях I, II, III, IV с каждым поворотом синусоидального барабана 13 через 90° последовательно со смещением на один такт в каждой полости осуществляется рабочий цикл двигателя, т.е. если в I рабочей полости на первый такт осуществляется впуск рабочей смеси, то во II рабочей полости осуществляется сжатие, в III рабочей полости осуществляется рабочий ход, в IV рабочей полости осуществляется выпуск.

На второй такт соответственно в I рабочей полости осуществляется сжатие рабочей смеси, во II рабочей полости осуществляется рабочий ход, в III рабочей полости осуществляется выпуск, в IV рабочей полости осуществляется впуск рабочей смеси.

На третий такт в I рабочей полости осуществляется рабочий ход, во II рабочей полости осуществляется выпуск, в III рабочей полости осуществляется впуск рабочей смеси, в IV рабочей полости осуществляется сжатие.

На четвертый такт в I рабочей полости осуществляется выпуск, во II рабочей полости осуществляется впуск рабочей смеси, в III рабочей полости осуществляется сжатие, в IV рабочей полости осуществляется рабочий ход.

Т.е. за один полный оборот синусоидального барабана 13 происходит четыре рабочих хода в четырех рабочих полостях с I по IV двух цилиндров 2. В зависимости от такта работы двигателя в камерах сгорания образуется давление, обеспечивающее смещение поршня 6 и штока 7 в осевом направлении. При перемещении в осевом направлении шток 7 своей крестовиной 10 скользит по направляющей канавке синусоидального барабана 13. Для предотвращения вращения крестовины 10 внутренняя часть крестовины идет по сквозному пазу неподвижного вала 12.

Заявленный двигатель позволяет увеличить кпд двигателя, уменьшить расход топлива, увеличить литровую мощность и уменьшить износ поршня.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания без коленчатого вала. Технический результат заключается в повышении надежности двигателя и в упрощении его конструкции. Согласно изобретению оппозитный двигатель содержит два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой штоками, и крестовину, установленную с возможностью перемещения по замкнутой синусоидальной канавке с амплитудой размаха, равной ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. В двух рабочих полостях каждого из цилиндров установлены механизмы газораспределения. Крестовина выполнена с подвижным пальцем, проходящим через сквозной паз жестко закрепленного в картере неподвижного вала. При этом подвижный палец крестовины входит своими краями в паз подвижного полого синусоидального барабана, имеющего синусоидальную канавку. 1 ил.

Оппозитный двигатель, содержащий два оппозитно расположенных в цилиндрах поршня, связанных между собой штоками, и крестовину, установленную с возможностью перемещения по замкнутой синусоидальной канавке с амплитудой размаха, равной ходу поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точки, отличающийся тем, что в двух рабочих полостях каждого из цилиндров установлены механизмы газораспределения, а крестовина выполнена с подвижным пальцем, проходящим через сквозной паз жестко закрепленного в картере неподвижного вала, при этом подвижный палец крестовины входит своими краями в паз подвижного полого синусоидального барабана, имеющего синусоидальную канавку