ПОРШНЕВОЙ ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к машиностроению. Известные поршневые двухтактные двигатели обычно состоят из: коленчатого вала, шатунов, поршней, цилиндров, маховика или выполняющих его назначение деталей. Недостатком таких двигателей является увеличенный ход поршней, малый диаметр цилиндров, шатуны, прижимающие поршни к цилиндрам. Такие двигатели изготовляются малой мощности при двух цилиндрах, не создающих высоких давлений из-за малых диаметров цилиндров. Ускоренный износ поршней из-за высокого температурного давления на цилиндры и трения в цилиндрах, приводит к ухудшению работы двигателя. Газы никогда не удаляются полностью из объема камеры сгорания в четырехтактных двигателях. В двухтактных двигателях продувка цилиндров осуществляется подачей в цилиндры свежей топливовоздушной смеси, приготовленной для сгорания, так как подаваемый объем смеси больше сжимаемого объема, то часть объема смеси уходит из цилиндров бесполезно. В четырехтактных двигателях применение распределительного вала, толкателей, коромысел, пружин и клапанов в крышках цилиндров усложняют конструкцию. В двухтактных двигателях нет клапанов, но потеря рабочей смеси недопустима. Общий недостаток двигателей: на каждой шейке коленчатого вала расположено по шатуну, прижимающего поршень то к одной то к другой стенке цилиндра, поэтому требуется нанесение и удаление смазки. Под поршневое пространство соединено с картером, в котором вращается коленчатый вал и в смазку картера попадает смазка с цилиндров, подгоревшая с ухудшенным смазывающим составом. Требуется периодическая замена смазки. В кулисных механизмах, перемещение эксцентрика по опорным поверхностям кулисы, вызывает нагрузку на штоки кулис и при износе опорных поверхностей возникает биение поршней, как и в шатунных двигателях. При уменьшении эксцентриситета нагрузки на штоки кулис быстро уменьшаются. Попытка С.С. Баландина - малым эксцентриситетом, получить большой ход поршней, привела еще к одной мертвой точке, в которой нет передачи вращения на вал, а давление заклинивает движение штока в опорном пазу. Стремление А.А. Зверева избежать заклинивания при движении применением эксцентриков, когда основной коленчатый вал при вращении в эксцентриках, вращается вместе с эксцентриками в корпусе. Во втором валу, выполняемом с двумя эксцентриками, создаются две точки передачи движения на одном валу, что приводит к колебаниям вала, во вращающихся опорах. Синхронизация вращения обоих валов осуществляется опорными пазами. При неточном изготовлении и увеличенном износе рабочих поверхностей происходит заклинивание механизма.

Изготовление такого двигателя не рентабельно и опасно при длительной эксплуатации. Достоинство двигателя А.А. Зверева в том, что поршни не касаются стенок цилиндров.

Изготовление простого поршневого двухтактного двигателя, из простых деталей надежного в эксплуатации и выгодного в изготовлении.

Предлагается двухтактный поршневой двигатель с проточной продувкой цилиндров и камер сгорания, расположенных в поршнях, чистым сжатым воздухом из под поршневых объемов и ресиверов, а так же воздухом, смешанным с паром, в конце продувки. На прямолинейном валу поршневого двухтактного двигателя расположены эксцентрики и квадраты на эксцентриках, для уменьшения удельного давления при трении плоскостей. В поршневом двухтактном двигателе перпендикулярно расположены штоки с пазом и опорными плоскостями под углом от 10° до 30° к оси штока.

Штоки расположены в опорных втулка корпуса, определяющих положение и направление движения штоков. На концах штоков расположены поршни с камерами сгорания, которые не касаются стенок цилиндров. При движении штоки с поршнями, двигая квадрат, вращают ось эксцентриков и обмениваются кинетической энергией движения. Квадраты передают движение на оси эксцентриков под углом к оси вала, и давление на ось вала нет. К корпусу поршневого двухтактного двигателя прикреплены корпуса цилиндров с ресиверами. При увеличенном диаметре цилиндров и коротком ходе поршней, при увеличенной частоте сгорания топлива, развивается большая мощность. Квадраты, необходимы для уменьшения удельного давления при передаче движения, когда на валу симметрично расположены эксцентрики с квадратами и дисбаланс одного эксцентрика с квадратом уравновешивается другим эксцентриком с квадратом, при этом газовая отдача в одном цилиндре, компенсируется газовой отдачей в другом цилиндре расположены симметрично. Как в оппозитных двигателях.

На фиг. 1

Показаны основные детали поршневого двухтактного двигателя с механизмом преобразования вращательного движения вала в прямолинейное движение штоков с пазом и опорами на квадрат, двигающийся в штоках, в котором вращается эксцентрик, передающий вращение на вал двигателя и с различными сечениями на фиг. 2. 3. 4. Поршневой двухтактный двигатель состоит из: корпуса 1, вала 2 с эксцентриками 3 на валу, квадратами 4 на эксцентриках, штоков 5 с пазами и опорными площадками под углом от 10°-30° относительно оси штоков, с опорными втулками 6 для штоков в стенках корпуса, цилиндров 7, к стенкам корпусов цилиндров прикреплены впускные камеры 8 и выпускные камеры 9, балансиры 10 расположены на валу и работают как маховик.

Работает поршневой двухтактный двигатель так: при вращении вала в половине всех цилиндров происходит сжатие и всасывание воздуха в ресиверы и в подпоршневые объемы, а во второй половине цилиндров происходит рабочий ход и сжатие воздуха в ресиверах и подпоршневых объемах для продувки цилиндров. При подходе поршней к нижней мертвой точке, открываются выпускные окна и из цилиндров и камер сгорания удаляются отработанные газы. При открытии впускных окон начинается продувка цилиндров и камер сгорания, расположенных в поршнях чистым сжатым воздухом из ресиверов и подпоршневых объемов. При достижении нижней мертвой точки цилиндры через открывающийся паровой клапан, под действием давления паров, поступают пары воды, охлаждая цилиндры и поршни. При движении поршней к верхней мертвой точке вытесняется продувочная смесь из продувочного объема до закрытия выхлопных окон. После закрытия выхлопных окон поршнями впрыскивается топливо и сжимается с воздухом. Около верхней мертвой точки смесь, сжатая при высокой температуре и давлении, детонационно воспламеняется, и поршни сжимают высокотемпературный газ до расчетного давления в мертвой точке. Такой процесс сгорания топлива происходит в каждом цилиндре, после поворота вала на 90°. Оси штоков не качаются, а прижимаются углом к опорным втулкам, создавая скользящее давление, поэтому нет заклинивания, нет давления на ось вращения в вале, а передается только вращающее давление на эксцентрик Малым количеством простых движущихся деталей, достигается надежная работа и простое изготовление. Один прямолинейный вал с двумя эксцентриками, вращающийся на эксцентрике квадрат, двигающий два штока по опорным плоскостям штоков, расположенных под углом к оси штоков. Штоки крестообразно расположены во втулках корпуса, на концах штоков закреплены поршни с кольцами и камерой сгорания расположенной на поршне. Такому двигателю не нужен маховик, так как штоки с поршнями обмениваются кинетической энергией движения, газовое давление поршней передается плоскостям штоков, расположенных под углом к оси штоков, квадрату, расположенному на эксцентрике, передающему движение оси эксцентрика, поворачивающей вал. Проточная продувка цилиндра и камеры сгорания воздушно паровой смесью охлаждает цилиндр и поршень. После впрыска топлива в цилиндр, вращающаяся топливовоздушная смесь, сжимаясь поршнем в камеру сгорания, увеличивает угловую скорость вращения вихря в центре цилиндра для улучшения смесеобразования и сгорания топлива. Увеличение диаметра цилиндра и поршня повышает мощность двигателя. Малый ход поршня уменьшает скорость движения поршня и площадь теплоотвода, допускает увеличение частоты сгорания, что увеличивает мощность двигателя. Один эксцентрик двигает два штока с четырьмя поршнями, не касающихся стенок цилиндров. Кольца не вибрируют от ударов о стенки цилиндров и отлично уплотняют зазор. Два эксцентрика двигают восемь поршней, и в поршневом двухтактном двигателе рабочий ход будет происходить одновременно в четырех цилиндрах, за один оборот вала рабочий ход происходит в восьми цилиндрах, а мощность развивается как в шестнадцати цилиндровом.

Так не работает не один поршневой двухтактный двигатель в мире.

Предлагаемый поршневой двухтактный двигатель относится к машиностроению. Поршневой двухтактный двигатель состоит из корпуса с цилиндрами, поршней, механизма преобразования вращательного движения вала в поступательное движение поршня и отличается тем, что на прямолинейном валу с эксцентриками и квадратами на эксцентриках, штоки с пазами и опорными плоскостями, расположенными под углом от 10 до 30° к оси штоков, двигаются в опорных втулках корпуса, определяющих положение и направление движения, поршни с камерами сгорания двигаются, не касаясь стенок цилиндров, штоки передают движение квадрату, вращающемуся на оси эксцентрика, и передают кинетическую энергию движения через квадрат оси эксцентрика и от одного штока к другому, продуваются цилиндры с камерами сгорания чистым сжатым воздухом, а охлаждаются воздухом, смешанным с водяным паром из ресивера и подпоршневого объема. При малом эксцентриситете создается высокая частота сгорания топлива и увеличение мощности двигателя. 4 ил.

Поршневой двухтактный двигатель, состоящий из корпуса с цилиндрами, поршней, механизма преобразования вращательного движения вала в поступательное движение поршня, отличающийся тем, что на прямолинейном валу с эксцентриками и квадратами на эксцентриках, штоки с пазами и опорными плоскостями, расположенными под углом от 10 до 30° к оси штоков, двигаются в опорных втулках корпуса, определяющих положение и направление движения, поршни с камерами сгорания двигаются, не касаясь стенок цилиндров, штоки передают движение квадрату, вращающемуся на оси эксцентрика, и передают кинетическую энергию движения через квадрат оси эксцентрика и от одного штока к другому, продуваются цилиндры с камерами сгорания чистым сжатым воздухом, а охлаждаются воздухом, смешанным с водяным паром из ресивера и подпоршневого объема.