двигатель семернина

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий в своей конструкции цилиндры с камерами сгорания, поршни и шатуны, объединенные пальцами в шатунные пары, при этом каждый из шатунов в шатунной паре своей нижней головкой посажен на один из двух соосно размещенных и вращающихся навстречу друг другу кривошипов, фланцы которых имеют конусные зубчатые венцы, входящие в зацепление с конусной шестерней вала отбора мощности, отличающийся тем, что цилиндры расположены оппозитно, а поршни попарно жестко связаны между собой соединительной штангой с выступами, которые имеют возможность упираться в один из двух шатунных пальцев, играющих роль ползунов на соединительной штанге, передающей энергию движения на два соосно размещенных кривошипа посредством двух шатунных пар.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, применяемым в автомобилестроении.

Из современного уровня техники известен двигатель симметричного действия, кривошипно-шатунный механизм которого состоит из двух коленчатых валов, расположенных параллельно или соосно и соединенных с поршнем двумя шатунами (см. патент Франции №1207362, МПК F01B 1/10, опубл. 16.02.1960, фиг.2 или 4). Техническое решение, примененное в упомянутом выше двигателе, направлено на снижение сил трения между поршнем и стенкой цилиндра.

Технический результат изобретения заключается в развитии потенциала, заложенного в двигателе по патенту Франции №1207362, с целью увеличения мощности двигателя при одновременном снижении его габаритов и массы.

Согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания содержит в своей конструкции цилиндры с камерами сгорания, поршни и шатуны, объединенные пальцами в шатунные пары. При этом каждый из шатунов в шатунной паре своей нижней головкой посажен на один из двух соосно размещенных и вращающихся навстречу друг другу кривошипов. Фланцы кривошипов имеют конусные зубчатые венцы, входящие в зацепление с конусной шестерней вала отбора мощности. Цилиндры двигателя расположены оппозитно. Поршни в цилиндрах попарно жестко связаны между собой соединительной штангой с выступами, которые имеют возможность упираться в один из двух шатунных пальцев, играющих роль ползунов на соединительной штанге, передающей энергию движения на два соосно размещенных кривошипа посредством двух шатунных пар.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено следующее.

На фиг.1 изображено устройство двигателя Семернина, где 1 - поршень; 2 - соединительная штанга; 3 - упорный выступ соединительной штанги; 4 - ползунковый шатунный палец; 5 - шатун; 6 - открытый кривошип с зубчатым венцом; 7 - шестерня вала отбора мощности.

На фиг.2 изображен график перемещения поршня: А - перемещение поршня вниз; Б - перемещение поршня вверх,

На фиг.3 изображена схема передачи потока мощности от поршня к кривошипу.

Предложенный двигатель имеет два оппозитно расположенных цилиндра, в которых размещены четыре камеры сгорания. Два поршня 1 жестко связаны между собой соединительной штангой 2 и являются одним узлом - поршневой парой. Эта поршневая пара «плавающего типа», т.к. она не имеет фиксированной связи с коленчатым валом двигателя, а лишь в определенные моменты движения упирается выступами 3 в один из двух шатунных пальцев 4, играющих роль ползунов на этой штанге, и передает возвратно-поступательное движение поршней на две шатунные пары, состоящие из шатунов 5. Каждая шатунная пара - левая и правая - своими нижними головками через роликовые подшипники посажена на два открытых кривошипа 6, соосно размещенных в блоке двигателя и вращающихся навстречу друг другу. Фланцы кривошипов имеют конические зубчатые венцы, передающие крутящий момент шестерне вала отбора мощности 7.

Такая компоновка наделяет двигатель новым качеством - ускоренным движением поршня в режимах тактов сжатия и выпуска отработавших газов. Как известно, при движении поршня вверх его перемещение значительно отстает от поршня, движущегося вниз, и лишь потом, приближаясь к ВМТ, «нагоняет» его. В итоге, как видно из графика на фиг.2, в любой момент времени при движении поршня от НМТ к ВМТ он отстает в пройденном расстоянии от поршня, двигающегося вниз. Если же, как в двигателе Семернина, нижний поршень жестко связан не с шейкой кривошипа, а с верхним поршнем, то в режиме «движение вверх» он пройдет то же расстояние с большим ускорением, передав больше энергии рабочему телу в такте сжатия и уменьшив потери тепла в систему охлаждения. А это влечет за собой «повышение эффективности превращения теплоты в работу», что согласно теории тепловых двигателей является одним из основных способов увеличения мощности двигателя.

Еще одним преимуществом двигателя Семернина является возможность использовать «двухкамерную» схему компоновки двигателя. Из-за особенностей кривошипно-шатунного механизма эффективно работать двигатель с двумя камерами сгорания - над поршнем и под ним - может только при очень длинном шатуне. Чаще всего это судовые дизели, где габариты двигателя не ограничены размерами подкапотного пространства. Об использовании двухкамерных двигателей на современных автомобилях мне не известно. А при использовании в моем двигателе «плавающей поршневой пары» длина шатуна не имеет значения, ведь рабочий ход в каждом из четырех тактов одного цикла происходит по оптимальной схеме передачи потока мощности от поршня к кривошипу - см. фиг.3

Немаловажным фактором в характеристике двигателя Семернина являются его габариты и масса, которые на 35-40% меньше, чем у аналогичного двигателя классической компоновки. Это достигается за счет уменьшения в размерах блока цилиндров и коленчатого вала, самых больших и тяжелых деталей двигателя.

В настоящее время изготовлен макет двигателя. Ведутся работы по созданию действующей модели.