Название изобретения - двигатель Скрыльникова. Изобретение относится к двигателестроению. Технический результат - повышение КПД двигателя. Применены качающиеся поршни, имеющие две рабочие поверхности, двигающиеся в общей камере и деля её на две камеры сгорания, для двухтактных двигателей, и четыре рабочие поверхности, двигающиеся в двух камерах и деля их на четыре камеры сгорания для четырёхтактных двигателей для того, чтобы при движении поршня как в одну, так и в другую сторону в одной из камер сгорания этого поршня происходило горение рабочей смеси, соответствующее такту "рабочий ход". Благодаря этому каждое движение поршня, передающееся через шатун на коленчатый вал двигателя, совершает полезную работу. Поэтому не происходит потерь энергии на такте "впуска-сжатия" у двухтактных двигателей и на тактах "впуска", "сжатия" и "выпуска" у четырёхтактных двигателей при преобразовании вращательного движения коленчатого вала в прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня посредством кривошипно-шатунного механизма.

[0001] Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один качающийся поршень сложной формы, имеющий место для крепления шатуна на одной из его сторон от оси качания и выгнутую стенку, обеспечивающую возможность формирования замкнутого объёма в камере сгорания, отличающийся тем, что на выгнутой стенке поршня имеется перегородка, расположенная перпендикулярно плоскости качания поршня и делящая камеру, в которой она находится, на две камеры сгорания, причём обе поверхности перегородки, расположенные зеркально относительно друг друга, являются рабочими поверхностями, при этом поршень симметричен относительно продольной оси, проходящей через плоскость качения, и эта ось симметрии проходит через центр перегородки, центр места для крепления шатуна и центр места для крепления поршня к двигателю.

[0002] Двигатель внутреннего сгорания по п.1, являющийся двухтактным двигателем внутреннего сгорания и отличающийся тем, что содержит качающиеся поршни с одной перегородкой, имеющие две рабочие поверхности, расположенные в одной камере, деля эту камеру на две камеры сгорания.

[0003] Двигатель внутреннего сгорания по п.1, являющийся четырёхтактным двигателем внутреннего сгорания и отличающийся тем, что содержит сдвоенные качающиеся поршни с одной перегородкой.

Область техники, к которому относится изобретение

Изобретение относится к двигателестроению.

Уровень техники

Существующие двигатели внутреннего сгорания в подавляющем большинстве имеют поршни круглой формы, совершающие возвратно-поступательные движения в камере сгорания цилиндрической формы, именуемой также цилиндром. Недостатком аналогов такой схемы является колебание поршня при движении относительно оси движения и как следствие удары и трение рубашки поршня об поверхность цилиндра. Особенно это заметно в момент, когда двигатель ещё не прогрет, и поршневые кольца имеют зазоры и неплотно сидят в посадочных местах на поршне.

Ближайшим аналогом является двигатель внутреннего сгорания новозеландской компании Pivotal Engineering (http://www.pivotalengine.com/index.html). Отличительным признаком аналога является качающийся вокруг оси поршень (фиг. 1). В отличие от других аналогов рабочая поверхность поршня квадратная (фиг. 2). Камера сгорания имеет сложную форму, не похожую на привычные цилиндры. Поршень качается на оси, лежащей в стороне от него. Между осью качения и рабочей поверхностью поршень имеет выгнутую (при виде в профиль) стенку, замыкающую объём этой нецилиндрической камеры сгорания. При движении вверх и вниз днище поршня описывает сектор, который и даёт требуемое изменение объёма. Снизу поршня находятся шатун и коленчатый вал. В остальном этот мотор работает как обычный двигатель внутреннего сгорания. Результатом такой механики стали заметно меньшие силы трения и нагрузки на детали в системе, хорошая герметизация цилиндра на такте сжатия, снижение требований к смазке уплотнительных элементов, именуемых в двигателях привычной конструкции ″поршневыми кольцами ″. Появляется также возможность охлаждать поршень, что может существенно повысить характеристики двигателя, снизить опасность детонации горючей смеси и открывает перспективы использования водорода в качестве топлива.

Недостатком всех вышеперечисленных аналогов является снижение КПД двигателей вследствие потерь энергии для каждого поршня на такте ″впуска-сжатия ″ у двухтактных двигателей и на тактах ″впуска ″, ″сжатия ″ и ″выпуска ″ у четырёхтактных двигателей, при преобразовании вращательного движения коленчатого вала в прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня посредством кривошипно-шатунного механизма. Приходится применять массивный маховик, который уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и способствует плавному троганью автомобиля с места. Это снижает динамические характеристики двигателя и повышает расход топлива.

Сущность изобретения

Задача изобретения - разработка двигателя внутреннего сгорания с повышенным КПД.

Для этого конструкция качающегося поршня изменена так, чтобы каждое движение поршня, передающееся через шатун на коленчатый вал, соответствовало такту рабочего хода как у двухтактных, так и четырёхтактных двигателей. Место крепления шатуна перенесено из места непосредственно находящегося под рабочей поверхностью поршня на противоположную от оси качения поршня сторону. Вторая рабочая поверхность поршня со стенкой, замыкающей объём камеры сгорания, зеркально скопированы относительно продольной оси поршня. Получившаяся конструкция может называться двухкамерным качающимся поршнем. На фиг. 3-5 приведена схема такого поршня, состоящего из двух рабочих поверхностей 1, выгнутой стенки замыкающей объём камеры сгорания 2, места для крепления к двигателю на оси качения поршня 3, места для крепления шатуна 4. Этот поршень пригоден для двухтактных двигателей. На фиг. 6 видно, как состоящий из двух рабочих поверхностей и двигающийся в единой камере такой двухкамерный качающийся поршень 5 делит эту камеру на две камеры сгорания 7 и 8. Таким образом, когда камера сгорания, соответствующая одной рабочей поверхности, вследствие движения поршня увеличивается, то камера сгорания, соответствующая зеркальной рабочей поверхности этого же поршня, уменьшается. Что соответствует тактам ″рабочий ход-выпуск ″ и ″впуск-сжатие ″ соответственно для двухтактных двигателей.

Соединённые попарно в единую деталь двухкамерные качающиеся поршни (фиг. 7, 8) или четырёхкамерные качающиеся поршни (фиг. 9, 10) для четырёхтактных двигателей (фиг. 11) позволяют, чтобы на каждую из четырёх камер сгорания в один момент времени приходились разные такты работы двигателя, соответственно ″впуск ″, ″выпуск ″, ″рабочий ход ″ и ″сжатие ″.

Вследствие такого конструктивного решения, при движении поршня как в одну, так и в другую сторону, в одной из камер сгорания этого поршня происходит горение рабочей смеси, соответствующее такту ″рабочий ход ″. Благодаря этому каждое движение поршня, передающееся через шатун на коленчатый вал двигателя, совершает полезную работу. Поэтому не происходит потерь энергии на такте ″впуска-сжатия ″ у двухтактных двигателей и на тактах ″впуска ″, ″сжатия ″ и ″выпуска ″ у четырёхтактных двигателей, при преобразовании вращательного движения коленчатого вала в прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня посредством кривошипно-шатунного механизма.

Перечень фигур чертежей и иных материалов

Фиг. 1 - схема двигателя внутреннего сгорания фирмы Pivotal Engineering;

фиг. 2 - фотография квадратного поршня фирмы Pivotal Engineering;

фиг. 3 - вид качающегося двухкамерного поршня сбоку;

фиг. 4 - вид качающегося двухкамерного поршня спереди;

фиг. 5 - вид качающегося двухкамерного поршня сверху;

фиг. 6 - схема двухтактного двигателя с качающимся двухкамерным поршнем;

фиг. 7 - вид качающегося сдвоенного двухкамерного поршня сбоку;

фиг. 8 - вид качающегося сдвоенного двухкамерного поршня сверху;

фиг. 9 - вид качающегося четырёхкамерного поршня сбоку;

фиг. 10 - вид качающегося четырёхкамерного поршня сверху;

фиг. 11 - схема четырёхтактного двигателя с качающимся четырёхкамерным поршнем;

фиг. 12 - схема работы двухтактного двигателя;

фиг. 13 - схема работы двухтактного двигателя;

фиг. 14 - схема работы двухтактного двигателя;

фиг. 15 - схема работы двухтактного двигателя;

фиг. 16 - схема работы четырёхтактного двигателя;

фиг. 17 - схема работы четырёхтактного двигателя;

фиг. 18 - схема работы четырёхтактного двигателя;

фиг. 19 - схема работы четырёхтактного двигателя.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 6 двухтактный двигатель содержит качающийся двухкамерный поршень 5, первую камеру сгорания 7, вторую камеру сгорания 8, шатун 11, форсунки для впрыска топлива 12, свечи зажигания 13, впускной воздушный канал 14 и выпускные каналы для отработавших газов 15.

Двухтактный двигатель работает следующим образом. На фиг. 12 видно, как в первую камеру сгорания через впускной воздушный канал поступает воздух, во второй камере сгорания в это время происходит горение рабочей смеси и рабочий ход. Далее на фиг. 13 в первую камеру сгорания впрыскивается топливо для образования топливовоздушной смеси и сжатие, во второй камере сгорания происходит выпуск отработанных газов. После этого на фиг. 14 в первой камере сгорания происходит зажигание рабочей смеси и рабочий ход, поршень качается в обратном направлении, во второй камере сгорания происходит впуск воздуха. И, наконец, на фиг. 15 в первой камере сгорания осуществляется выпуск отработанных газов, во второй камере сгорания происходит впрыск топлива для образования топливовоздушной смеси и её сжатие для дальнейшего воспламенения. Цикл повторяется.

На фиг. 11 четырёхтактный двигатель содержит качающийся четырёхкамерный поршень 6, первую камеру сгорания 7, вторую камеру сгорания 8, третью камеру сгорания 9, четвёртую камеру сгорания 10, шатун 11, свечи зажигания 13 и клапаны 16.

Четырёхтактный двигатель работает следующим образом. На фиг. 16 в первой камере сгорания такт ″впуск ″, во второй камере сгорания такт ″сжатие ″, в третьей камере сгорания такт ″рабочий ход ″, в четвёртой камере сгорания такт ″выпуск ″. Далее на фиг. 17 в первой камере сгорания такт ″сжатие ″, во второй камере сгорания такт ″рабочий ход ″, в третьей камере сгорания такт ″выпуск ″, в четвёртой камере сгорания такт ″впуск ″. После этого на фиг. 18 в первой камере сгорания такт ″рабочий ход ″, во второй камере сгорания такт ″выпуск ″, в третьей камере сгорания такт ″впуск ″, в четвёртой камере сгорания такт ″сжатие ″. И, наконец, на фиг. 19 в первой камере сгорания такт ″выпуск ″, во второй камере сгорания такт ″впуск ″, в третьей камере сгорания такт ″сжатие ″, в четвёртой камере сгорания такт ″рабочий ход ″. Затем цикл повторяется.

Таким образом, и на двухтактном, и на четырёхтактном двигателе каждое движение поршня, передающееся через шатун на коленчатый вал, совершает полезную работу.