ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению и может применяться в качестве силовых агрегатов для мотоциклов, легковых автомобилей, моделей летательных аппаратов, двигателей судов.
Известен мотоциклетный двухтактный двигатель внутреннего сгорания http://www.motosvit.com/LikBes/dvigatel.htm, состоящий из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный поршневыми кольцами, вложенными в канавки на поршне. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, который соединяет поршень с шатуном.
Также известен поршневой двухвальный двигатель внутреннего сгорания с противоположно движущимися поршнями, выбранный нами за прототип (патент RU №2379531, МПК F02B 75/28, F01B 7/14, 2008), состоящий из цилиндра с продувочными окнами и форсункой для впрыскивания топлива, двух кривошипно-шатунных механизмов (КШМ), причем один КШМ - центральный, а второй КШМ - дезаксиальный, причем кривошип дезаксиального КШМ смещен относительно кривошипа центрального КШМ в направлении опережения перемещения поршня на угол Ф=15-30° поворота коленчатого вала.
Недостатком известных устройств является то, что в такте «рабочий ход» момент максимального давления шатуна на кривошип не преобразовывается во вращение коленчатого вала из-за того, что в этот момент приложение усилия от шатуна к кривошипу проходит по линии перпендикулярной линии движения кривошипа.
Основной технической задачей является создание поршневого двигателя, позволяющего максимально эффективно преобразовывать момент максимального давления шатуна на кривошип во вращение коленчатого вала.
Основным техническим результатом, решаемым предложенным решением, является возможность в такте «рабочий ход» передачи момента максимального давления шатуна на кривошип дезаксиального КШМ в тот момент, когда приложение усилия от шатуна к кривошипу проходит по линии, совпадающей с линией движения кривошипа.
Указанный технический результат решается предлагаемым поршневым двигателем, состоящим из цилиндра, двух картеров, центрального и дезаксиального кривошипно-шатунных механизмов (КШМ) с коленчатыми валами, кривошипами и поршнями.
Новизна предлагаемой конструкции поршневого двигателя заключается в том, что кривошип дезаксиального КШМ установлен с опережением кривошипа центрального КШМ на угол 90°.
Расположение кривошипа дезаксиального КШМ с опережением кривошипа центрального КШМ на угол 90° обеспечивает в такте «рабочий ход» в момент максимального давления шатуна на кривошип дезаксиального КШМ передачу усилия от шатуна к кривошипу по линии, совпадающей с линией движения кривошипа, что позволяет максимально эффективно преобразовывать момент максимального давления шатуна на кривошип во вращение коленчатого вала. У полезной модели в отличие от прототипа момент максимального давления шатуна на кривошип дезаксиального КШМ максимально эффективно преобразовывается во вращение коленчатого вала. Это обстоятельство увеличивает мощность. Так как мощность увеличилась при том же расходе топлива, то значит, увеличился КПД.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид поршневого двигателя в момент максимального сближения поршней; на фиг.2 -5 изображен рабочий цикл поршневого двигателя.
Предлагаемая конструкция поршневого двигателя состоит из цилиндра 1 с выпускным окном 2 и свечой 3, впускного окна 4, центрального кривошипно-шатунного механизма (КШМ) с коленчатым валом 5, кривошипом 6, шатуном 7, поршнем 8 с днищем 9, поршневым пальцем 10 и поршневыми кольцами 11, дезаксиального кривошипно-шатунного механизма (КШМ) с коленчатым валом 12, кривошипом 13, шатуном 14, поршнем 15 с днищем 16, поршневым пальцем 17 и поршневыми кольцами 18, картера 19 центрального КШМ, картера 20 дезаксиального КШМ, первого перепускного канала 21 и второго перепускного канала 22.
В предлагаемой конструкции поршневого двигателя используется схема продувки и смазки с поступлением топливной смеси в картер двигателя, а из картера в цилиндр.
При запуске двигателя внутри цилиндра 1 с выпускным окном 2 и свечой 3 в противоположные стороны движутся поршень центрального КШМ 8 с днищем 9 и поршень 15 дезаксиального КШМ с днищем 16, опоясанные поршневыми кольцами 11 и 18. Поршни 8 и 15 снабжены поршневыми пальцами 10 и 17 для соединения с шатунами 7 и 14. Шатуны 7 и 14 передают прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней 8 и 15 во вращательное движение коленчатых валов 5 и 12. Топливная смесь поступает в картер 20 дезаксиального КШМ через впускное окно 4, размещенное в картере 20 дезаксиального КШМ. Пройдя картер 20 дезаксиального КШМ, и смазав находящиеся в нем детали, топливная смесь через первый перепускной канал 21 поступает в картер 19 центрального КШМ. Пройдя картер 19 центрального КШМ и смазав находящиеся в нем детали, топливная смесь через второй перепускной канал 22 поступает в цилиндр 1. Воспламенение топлива и создание рабочего давления происходит в момент максимального сближения поршней 8 и 15 центрального и дезаксиального КШМ и в момент нахождения поршня 8 центрального КШМ в верхней мертвой точке (ВМТ). В момент нахождения шатунов 7 и 14 центрального и дезаксиального КШМ вдоль центральной линии цилиндра 1 (Фиг.1), поршень 15 дезаксиального КШМ находится на середине своего хода от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Отработанные газы поступают на выход через выпускное окно 2.
В момент нахождения поршня 15 дезаксиального КШМ на середине своего хода от ВМТ к НМТ (Фиг.1) максимально преобразовывается рабочее давление воспламененного топлива во вращательное движение коленчатого вала 12 дезаксиального КШМ, потому что в этот момент вектор передачи усилия от шатуна 14 к коленчатому валу 12 проходит по линии касательной к окружности вращения кривошипа коленчатого вала.
Возможность осуществления заявляемой полезной модели подтверждается использованием в ней известных элементов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками, используемыми в двигателестроении, с достижением технического результата, который заключается в возможности в такте «рабочий ход» передачи момента максимального давления шатуна на кривошип дезаксиального КШМ в тот момент, когда приложение усилия от шатуна к кривошипу проходит по линии, совпадающей с линией движения кривошипа.