ПРЯМОДЕЙСТВУЮЩИЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02B75/28 F02B33/06 

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).

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.

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.