В двигателестроении известен принцип самоорганизации рабочих процессов, при котором для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленвала применяют механизм с двумя степенями свободы. Такой подход реализован в двухтактных двигателях с противоположно движущимися поршнями (ПДП). За счет избыточной степени свободы поршни движутся без жесткой кинематической связи с положением коленвала, что создает условия для автоколебаний и генерации дополнительных потоков кинетической энергии.
Изображение: ChatGPT
Параллельно существуют решения с гибким или «эластичным» шатуном, который накапливает потенциальную энергию упругости. Автор предлагает объединить оба принципа — аккумулирование и кинетической, и потенциальной энергии.
Это двухтактный ДВС с блоком из двух цилиндров. В каждом цилиндре поршни движутся навстречу друг другу, и каждый управляет своей продувкой или выпуском. Кривошипно-шатунный механизм преобразует их движение во вращение коленчатых валов, оси которых смещены в одну сторону относительно оси цилиндра. Зубчатый механизм синхронизации сходственных валов обеспечивает их противофазное вращение со сдвигом 180 градусов.
Изображение: Патент RU 2 870 467 C1
Главное отличие — синхронизация поршней в цилиндре выполняется кривошипно-рычажным механизмом с двумя степенями свободы. Он состоит из двух пар кривошипов однонаправленного вращения и пары составных тяг. Две части каждой тяги соединены шарниром с устройством, которое упруго сопротивляется сгибанию и разгибанию и способно накапливать и отдавать потенциальную энергию упругости механизму синхронизации при автоколебаниях поршней.
Устройство с упругим сопротивлением может быть выполнено как сайлентблок или как зубчатая муфта с полимерной вставкой между зубьями, где каждая полумуфта жестко связана со своей частью тяги. Зубчатый механизм синхронизации сходственных валов бывает двух видов: две главные шестерни с равным числом зубьев либо те же главные плюс две промежуточные с вдвое меньшим числом зубьев. Кривошипы каждой пары могут быть разнесены по разные стороны от плоскости осей цилиндров и иметь взаимное угловое смещение от 90 до 120 градусов.
Заявленный технический результат автор обозначает как рост топливной экономичности, снижение жёсткости работы и улучшение удельных массогабаритных показателей. Формула включает одиннадцать пунктов: сам двигатель, варианты синхронизации и исполнения упругого устройства, а также способ работы.
