| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2133847
Безшатунного двотактний двигун
Ім'я заявника: 21 НДІ та АТ Міноборони Росії
Ім'я винахідника: Аристов А.М .; Арсеньєв Е.С .; Денисов А.В .; Добромир В.М .; Розновскій П.В .; Шолудько В.Ф.
Ім'я патентовласника: 21 НДІ та АТ Міноборони Росії
Адреса для листування: 140170, Бронниці Московської обл., 21 НДІ та АТ Міноборони Росії
Дата початку дії патенту: 1997.06.26
Винахід відноситься до двотактним поршневі двигуни внутрішнього згоряння. В одному циліндрі двигуна розташовані два поршня подвійної дії, з двома колінчатими валами, кінетично пов'язані між собою парою шестерень. Колінчастий вал і поршень з'єднані ланкою зв'язку, розміщеним в пазу поршня і охоплює шатунних шийку колінчастого вала, при цьому орієнтовані до один одному днища поршнів утворюють камеру згоряння, протилежні днища - продувну частина. Двигун оснащений поршнями, в яких паз для розміщення ланки зв'язку виконаний під кутом 80 o до осі поршня (похилий паз), а для поліпшення очищення циліндра або створення надлишкового тиску в ньому продувні частини циліндра мають більший діаметр, ніж діаметр його робочої частини. Технічний результат полягає в тому, що нерівномірність зворотно-поступального руху поршнів збільшується так, що в кінці такту стиснення і в кінці робочого ходу поршень зупиняється у верхній мертвій точці раніше, ніж центр шатунной шийки перетинає вісь циліндра. Зазначена особливість кінематики поршня використовується для організації сумішоутворення і згоряння основної частини палива, в розрахунковому обсязі камери згоряння, а й для поліпшення продувки циліндра і заповнення його свіжим зарядом повітря за відносно менший хід поршнів. Різниця в діаметрах циліндра в його робочої і продувочной частини забезпечує поліпшення продувки і наддув двигуна.
ОПИС ВИНАХОДИ
Справжнє технічне рішення відноситься до галузі двигунобудування, а більш конкретно до поршневих двигунів.
Відомий двигун з протилежно розташованими поршнями (патент Японії N 58-5317, МПК F 02 B 75/28, 1983).
Двигун містить блок циліндрів (або один циліндр) з розміщеними в циліндрі двома поршнями і встановленими з кожної сторони циліндра по колінчастого валу, кожен в автономному картері. У картері розміщені і опори корінних шийок колінчастого вала. Зв'язок між шатунной шийкою вала і поршнем реалізується звичайним шатуном.
До переваг такого двигуна відносяться взаємна врівноваженість поршнів, можливість виконання безклапанних і безгазових стику камери згоряння при двотактному циклі. Однак в цій схемі складний передавальний механізм між двома колінчатими валами, що складається з декількох пар шестерень, відповідно валики габаритні розміри двигуна по картеру одного і іншого колінчастого вала, значна частина робочого ходу поршнів припадає на процес продувки.
Кращими показниками за габаритними розмірами володіє відомий двигун з поршнями подвійної дії (патент Японії N 49-17962 МПК F 01 B 1/08, 1974).
У цього двигуна поршень і колінчастий вал з'єднані ланкою зв'язку, розміщеним в пазу поршня і охоплює шатунних шийку колінчастого вала. Обидва днища поршня робочі.
Масово-габаритні показники двигуна вище, ніж двигуна з шатунами, однак одиночний поршень подвійної дії має значну масу, для врівноваження якої необхідні відповідні противаги на колінчастому валу.
Найбільш близьким технічним рішенням до заявленого винаходу, прийнятим за прототип, є безшатунного двотактний двигун з протилежно розташованими в одному циліндрі двома поршнями подвійної дії, з двома колінчатими валами, кінематично пов'язаними між собою парою шестерень, в якому колінчастий вал і поршень з'єднані ланкою зв'язку, розміщеним в пазу поршня і охоплює шатунних шийку колінчастого вала, при цьому орієнтовані до один одному днища поршнів утворюють камеру згоряння, а протилежні днища - продувну частина, відомий із заявки ФРН N 3039536, МПК F 01 B 9/02, 1982.
Недолік відомого двигуна полягає в збільшеній швидкості поршнів перед верхньою і нижньою мертвими точками (ВМТ і НМТ), що погіршує ефективність роботи двигуна.
Завданням винаходу є підвищення ефективності роботи двигуна.
Поставлена задача вирішується тим, що безшатунного двотактний двигун з протилежно розташованими в одному циліндрі двома поршнями подвійної дії, з двома колінчатими валами, кінематично пов'язаними між собою однією парою циліндричних шестерень, колінчастий вал і поршень двигуна з'єднані ланкою зв'язку, розміщеним в пазу поршня і охоплює шатунную шийку колінчастого вала, орієнтовані один до одного днища поршнів утворюють камеру згоряння, протилежні же днища використовуються для продувки і заповнення циліндра свіжим зарядом повітря, причому паз для розміщення ланки зв'язку виконаний під кутом 80 o до осі поршня (похилий паз), а для поліпшення очищення циліндра, або створення надлишкового тиску в ньому в процесі продувки продувні частини циліндра мають більший діаметр в 1,2-1,3 рази більше, ніж діаметр його робочої частини.
Схема безшатунного двигуна приводиться на фіг. 1
 |
 |
Кінематика поршня безшатунного двигуна з похилим пазом в поршні
приведена на фіг. 2, а кінематика поршня з прямим пазом в поршні - на фіг. 3
Двигун (фіг. 1) містить роз'ємний з корінних опор циліндр 1; кришки циліндра 2, 12 з нагнітальним і зворотними клапанами (на фіг. 1 клапани не показані); продувальні порожнини циліндрів 3, 13; діаметром D 2 поршні 4, 14; колінчаті вали 5, 15; шатунні шийки колінчастих валів 6, 16; ланки зв'язку 7, 17; пази поршнів 8, 18; робочу порожнину циліндра діаметром D 1. 9; форсунку 10; водяну сорочку циліндра 11; (Продувні вікна і канали, а й шестерні кінематичного зв'язку валів, на схемі не показані).
Двигун працює в такий спосіб: при синхронному обертанні колінчастих валів круговий рух шатунной шийки вала за допомогою ланки зв'язку розкладається на зворотно-поступальний рух поршня вздовж осі циліндра і на рух ланки зв'язку з пазу поршня. При зустрічному русі поршнів в робочій порожнині циліндра здійснюється стиснення повітря, а в продувних порожнинах їх наповнення свіжим зарядом, на зворотному ходу, відповідно, робочий хід, продування і нагнітання продувочного повітря. Розрахунковий коефіцієнт надлишку повітря отримують прийняттям відносини D 1 / D 2 циліндра.
Розташування паза в поршні похилим збільшує нерівномірність зворотно-поступального руху поршнів, таким чином, що в кінці такту стиснення і в кінці робочого ходу поршень зупиняється в ВМТ раніше, ніж центр шатунной шийки колінчастого вала перетне вісь циліндра. Тим самим збільшується (за кутом повороту колінчастого вала) тривалість руху поршня з мінімальною швидкістю в кінці такту стиснення і в кінці робочого ходу. Відповідно підвищується швидкість руху поршня на такті робочого ходу. Викладене пояснюється діаграмою (фіг. 2).
На діаграмі (фіг. 2) позначено 
= (10) градусів - кут нахилу паза поршня щодо перпендикуляра до поздовжньої осі поршня, 
1 = 20 градусів - кут повороту колінчастого вала, що відповідає мінімальній швидкості руху поршня, а 
S 1 - хід поршня за кут повороту колінчастого вала, що дорівнює 20 o в кінці такту стиснення. відповідно 2 = 20 o і хід поршня S 2 в кінці робочого ходу.
Зазначені позначення збережені на діаграмі (фіг. 3), яка наводиться для порівняння при = 0 (прямий паз в поршні).
порівнюючи значення S 1 і 
а й S 2 і (фіг. 2 і 3), можна зробити висновок, що за останні 20 o повороту колінчастого вала до ВМТ (або НМТ) поршень з похилим пазом проходить шлях в кілька разів менший, ніж поршень з пазом під прямим кутом (фіг. 3) (замеленное рух поршня до ВМТ, наприклад, при частоті обертання валу двигуна 2000 хв -1) досить по часу для вприскування палива, підготовки паливо-повітряної суміші до займання, займання і згоряння основної його частини до моменту повороту колінчастого вала, що відповідає розрахунковому об'єму камери згоряння над поршнями.
Уповільнений рух поршня перед ВМТ (ділянка S 2) збільшує час на продувку циліндра при мінімальній втраті робочого ходу поршня, обумовленого необхідністю продувки.
Уповільнений рух поршня перед ВМТ і НМТ призводить до збільшення швидкості руху поршня під час робочого ходу і стиснення. Таке збільшення сприяє зниженню об'ємних втрат робочого тіла і повітря на зазначених тактах.
Таким чином, нахил паза в поршні сприяє підвищенню економічності двигуна і проявляється при збереженні можливості забезпечення високого ступеня врівноваженості і інших переваг двигуна з протилежним розташуванням поршнів і двома колінчатими валами, а й при збереженні компактності безшатунного двигуна з поршнями подвійної дії. Крім цього поршні подвійної дії шляхом варіації відносин діаметрів робочого і продувочного днищ поршнів дозволяють вибрати оптимальну ступінь очищення циліндра при розробці конструкції двигуна.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Безшатунного двотактний двигун з протилежно розташованими в одному циліндрі двома поршнями подвійної дії, з двома колінчатими валами, кінематично пов'язаними між собою однією парою шестерень, в якому колінчастий вал і поршень з'єднані ланкою зв'язку, розміщеним в пазу поршня і охоплює шатунних шийку колінчастого вала, при цьому орієнтовані до один одному днища поршнів утворюють камеру згоряння, протилежні днища - продувну частина, що відрізняється тим, що паз в поршні для розміщення ланки зв'язку виконаний похилим, під кутом 80 o до осі поршня, а діаметр продувних частин кожного циліндра в 1,2 - 1 , 3 рази більше, ніж діаметр його робочої частини.
Версія для друку
Дата публікації 24.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.