Конкурентоспособный бесшатунный ДВС конструкции Иванова

Патентное ведомство страны приняло решение на выдачу петербургскому изобретателю Александру Михайловичу Иванову патента за №2022118 на бесшатунный двигатель оригинальной конструкции ("Бюлл." №20; 30.10.94).

Изобретенный Ивановым двигатель выгодно отличается от широко известного бесшатунного двигателя по а.с. СССР №118471 С. С. Баландина. Можно напомнить, что опытную партию двигателей Баландина еще в 1989 г. принял технический совет АвтоЗИЛа, но внедрению его в производство как раз и помешало появление бесшатунного двигателя Иванова. Дело в том, что новый двигатель был свободен от тех существенных недостатков, которые были присущи двигателю по а.с. №118471, так как по существу Баландину удалось только перенести трение поршня о зеркало цилиндра на боковое трение поршневого штока.

В новом бесшатунном двигателе нет линейных направляющих для поршневых штоков (крейцкопфного механизма), без которых двигатель Баландина работать не мог (см. книгу "Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания", "Машиностроение", 1972 г.).

Очень важно, что отсутствие крейцкопфного механизма для поршневых штоков создает предпосылки для создания керамического (адиабатного) двигателя, так как в цилиндрах нет перекидки поршня от одной стенки к другой и благодаря гармоническому линейному колебанию кривошипных шеек в корпусе отсутствует боковой прижим поршней к зеркалу цилиндров. Иначе говоря, керамика не работает на изгиб и растяжение. В конструкции японского керамического двигателя фирмы "Кето серамик", широко разрекламированного, демонстрировавшегося по телевидению и на ряде выставок, не было решения этой проблемы. Механизм перемещения поршней оставался его слабым местом и неудивительно, что он быстро вышел из строя — практически сразу после показа его в 1988 г.

Теперь появилась возможность выполнения решения, принятого на 41-м внеочередном заседании стран — членов СЭВ: обеспечить разработку керамического двигателя внутреннего сгорания до 2000 года. Сейчас эту задачу можно выполнить при наличии уже тех материалов, которые имеются — разработаны в разных странах, если на два оппозитно расположенных цилиндра использовать один поршень плунжерного типа из керамики или металлокерамики.

На схеме (рис. 1) показана сущность рассматриваемого изобретения на примере двухцилиндрового двигателя, хотя число цилиндров может быть и другим.


В корпусе 1 смонтирована свободно вращающаяся цилиндрическая втулка 2, несущая вал 3 с кривошипом 4. Вал 3 жестко связан с "малым" зубчатым колесом 6, находящимся во внутреннем зацеплении с "большим" неподвижным колесом 7, жестко связанным с корпусом 1. Шейка кривошипа 4 шарнирно связана с двухпоршневым штоком 8 или плунжером. Втулка 2 жестко связана с валом 5, выполняющим роль выходного звена (или входного, при использовании изобретения в варианте компрессора или насоса). На схеме (рис. 2) показан вид механизма с торцевой стороны.

Работает двухцилиндровый двигатель следующим образом.

Под действием давления газов на один из поршней шток 8 перемещается вдоль оси цилиндров, вращая вал 3 согласованно со втулкой 2 в корпусе 1. Эта согласованность обеспечивается путем обкатки зубчатым колесом 6 внутренней поверхности колеса 7. Вследствие того, что эксцентриситет отверстия во втулке 2 под вал 3 равен плечу кривошип ной шейки 4, шток 8 будет совершать возвратно-поступательное движение строго прямолинейно вдоль оси двух цилиндров по гармоническому закону — синусоидально. За два оборота вала 3 втулка 2 сделает один оборот. При этом, если плечо кривошипной шейки на валу 3 будет 10 мм, то линейный ход поршней (или плунжера) будет равен 40 мм.

В зубчатом механизме должно соблюдаться следующее условие: внутреннее колесо 6 не должно быть меньше половины диаметра наружного колеса 7, жестко связанного с корпусом 1. Однако с целью разгрузки зубчатых колес от реактивного давления целесообразно диаметр внутреннего колеса 6 делать даже больше половины диаметра наружного колеса 7.

На рис. 2 хорошо видно, что отношение плеча кривошипной шейки 4 к радиусу зубчатого колеса 7 создает условия для изготовления зубчатого колеса 6 не из металла, так как мощность снимается не с вала 3, а с вала 5, жестко связанного с втулкой 2, число оборотов которой в корпусе 1 в два раза меньше, чем вала 3.

Для любителей технического творчества, решивших сделать такой бес шатунный двигатель, нет необходимости начинать с нуля. Достаточно купить готовые или взять старые цилиндры и другие части, а сделать своими силами только механизм преобразования возвратно-поступательно го движения поршней (плунжера) во вращательное движение выходного вала 5. Так начинал и автор изобретения по патенту №2022118 — Александр Михайлович Иванов.

Что касается правовой стороны вопроса, то автор разрешает изготовлять без лицензии на продажу с коммерческой целью не больше 10000 (десяти тысяч) двигателей.