Свободнопоршневой двигатель Советский патент 1983 года по МПК F02B71/00 

Изобретение относится к двигателя внутреннего сгорания. Известны свободнопоршневые двигатели (СПД), содержащие рабочий цилиндр с продувочными и выхлопными окнами, продувочный и выхлопной порш ни с зубчатыми рейками, связанными между собой синхронизирующей шестерней Г1 |. Для осуществления эффективной про дувки рабочего цилиндра линейное пре варение выпуска равно Д,5-0,6 высоты продувочного окна. При обратном движении поршневых групп к центру машин продувочные окна закрываются раньше, чем выхлопные, что, при определенных условиях, приводит к потере части заряда через выхлопные окна, это несколько снижает давление наддува и экономичность СПД и ухудшает его пусковые качества. Цель изобретения - улучшение наполнения и повышение экономичности СПД и улучшение его пусковых качеств. Поставленная цель достигается повышением давления наддува дизельной полости и осуществляется путем изменения фаз газораспределения при обратном ходе поршневых групп. Для достижения этого, рейка выхлопного поршня выполнена составной в виде подвижного зубчатого элемента, снабженного пружиной, и закрепленной на выхлопном поршне неподвижной направляющей, снабженной торцовым упором, в которой телескопически установлен подвижный зубчатый элемент, величина смещения продувочных окон от центра цилиндра меньше смещения выхлопных окон на половину максимального перемещения подвижного .зубчатого элемента относительно неподвижной направляющей. На фиг. 1 показана принципиальная схема СПД на фиг. 2 - составная рейка выхлопного поршня; на фиг. 3 взаимное расположение поршневых груп СПД и составной рейки при запуске; на фиг. t - то же, при движении порш ней от верхней мертвой томки (ВМТ к нижней .мертвой точке (ННТ) в фазе открытия продувочных OKOHJ на фиг,5 то же, при движении поршней от ВМТ к НМТ в фазе открытия выхлопных око на фиг. б - то же, при достижении поршнями зоны НМТ. Свободнопоршневой двигатель (фиг. содержит рабочий цилиндр 1 с продувочными окнами 2, внутренняя кромка которых смещена от центра 3 цилиндра 1 на меньшее, расстояние, чем кромка выхлопных окон 4 ( L), продувочный 5 и выхлопной 6 поршни с зубчаты ми рейками 7 и 8, связанными между с бой синхронизирующей шестерней 9. Ре ка 8 выхлопного поршня 6 выполнена составной 1ФИГ. 2) в виде подвижного зубчатого элемента 10, снабженного пружиной 11, и закрепленной на выхлопном поршне 6 неподвижной направляющей 12, снабженной торцовым упором 13, в которой телескопически установлен подвижной зубчатый элемент 9, причем величина смещения Д1 продувочных окон 2 относительно выхлопных 4 равна половине максимального перемещения подвижного зубчатого элемента 9 относительно неподвижной направляющей 12. Работает СПД следующим образом. В процессе запуска СПД при движении поршней 5 и 6 от НМТ к центру 3 машины в рабочем цилиндре Цфиг.З составная рейка 8 выхлопного поршня .6 сжата ), за счет пружины 11 и перераспределения усилий,осуществляемых через синхронизирующую шестерню 9- Это обеспечивает симметрич ное расположение поршней 5 и 6 относительно центра 3. При движении поршней в обратном направлении (от ВМТ к НМТ) осуществляется рабочий ход за счет сгорания топлива. При этом выхлопной поршень 6 несколько опережает продувочный 5, в частности за счет привода п следним топливного насоса и дубрикаtopa (не показаны). В результате вы хлопной поршень 6 первым подойдет к внутренней кромке выхлопных окон (фиг. ) .и при дальнейшем продвижении от центра 3 откроет их на вели чину равную 0,5 максимального перемещения Л1 зубчатого элемента 10 относительно направляющей 12 в тот момент, когда продувочный поршень 5 находится на линии продувочных окон 2 (фиг. 5). Прм остановке выхлопного поршня 6 в НМТ продувочный 5 все еще двигается и через свою рейку 7 и шестерню 9 перемещает зубчатый элемент 10 рейки 6 навеличину AL до упора 13 преодолевая сопротивление пружины 11 и сокращает ее длину (фиг. 6). Частично этому способствует перемена направления движения выхлопного поршня 6 в зоне НМТ. Таким образом, движение по(эшней 5 и 6 от НМТ происходит при их одинаковом положении относительно центра 3, что обуславливает предварительное перекрытие выхлопных окон k, последующее с запаздыванием на 0,5 АL закрытие продувочных окон 2 и наддув цилиндров. В принципе при смещении выхлопных окон 4 относительно продувочных 2 на расстоянии, больше 0,5Л1 (т.е. на величину, большую, чем, половина максимального перемещения зубчатого элемента 10 относительно каправляющей 12)., выхлопные окна 4 открываются с соответствующим линейным опережением, что обеспечивает требуемое предварение выпуска и качественную продувку и наддув цилиндра. Таким образом, регулируя длину составной рейки путем соответствующей настройки ее, можно оптимизировать процесс продувки и наполнения рабочего цилиндра-и, следовательно, несколько повысить экономичность СПД и улучшить его пусковые качества. Формула изобретения Свободнопоршневой двигатель, содержащий рабочий цилиндр с продувочными и выхлопными окнами, продувочный и выхлопной поршни с зубчатыми рейками, связанными между собой синхронизирующей шестерней, отличающийся тем, что, с целью улучшения наполнения, повышения экономичности и улучшения пусковых качеств, рейка выхлопного поршня выполнена составной в виде подвижного зубчатого элемента, снабженного пружиной, и закрепленной на выхлопном поршне неподвижной направляющей, снабженной торцовым упором, в которой телескопически установлен под5100вижный зубчатый элемент, причем величина смещения продувочных окон относительно выхлопных равна половине максимального перемещения подвижного зубчатого элемента относительно неподвижной направляющей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пульманов И.О. Дизель-компрессоры со свободно движущимися поршня 5 ми. М., Машгиз, 1959, с. 20-29, 60, 169-172. фуг,

/5/./ ftttrii / 5 фух.

/ 7

/фиг, J

IfaAA

г

J

л2%ллл