RU141438U1

RU141438U1 - "NORMAS - MX-50" INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU141438U1
Application number: RU2013144641/06U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Дмитриевич Норкин; Лариса Сергеевна Маситина; Кристина Анатольевна Норкина; Юрий Эдуардович Багдасаров; Эльмир Октаевич Алиев; Юрий Геннадьевич Попов
Original assignee: Анатолий Дмитриевич Норкин; Лариса Сергеевна Маситина; Кристина Анатольевна Норкина; Юрий Эдуардович Багдасаров; Эльмир Октаевич Алиев; Юрий Геннадьевич Попов
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2014-06-10

Abstract

1. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), включающий сборный неподвижный корпус, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ), один вал отбора мощности, отличающийся тем, что в него введены не менее пары модулей с поршнем, причем у последних в центре днища каждого выполнено сквозное отверстие, как, впрочем, и в шаровом шарнире шатуна, проходное сечение которых при определенном отклонении шарового шарнира от вертикального положения перекрывается или сообщается с конусообразной полостью над внутренним поршнем, который как и подвижные тяги с шаровыми узлами сочленения и подпружиненный упор размещены внутри тела шатуна и выполнены с возможностью кратковременного ограниченного взаимодействия и перемещения, направленного по касательной в сторону вращения коленчатого вала, когда давление в камере сгорания преодолевает усилие пружин, кроме того, в ДВС обеспечивается и ограниченное осевое линейное возвратно-поступательное перемещение размещенных в камере сгорания двух качающихся полуцилиндрической формы заслонок, каждая в свою очередь соединена и взаимодействует с золотником, на котором размещен и смонтирован пустотелый поплавок и узел выхлопа поршневого типа с частично перфорированной поверхностью, причем, когда осуществляется период выхлопа и последующая продувка, каждая качающаяся заслонка своим телом открывает или перекрывает проходное сечение окон выпуска, размещенных на вращающейся боковой щеке эксцентричного вала, чтобы выхлопные газы и составляющие продувки в определенный период времени через перепускные газоходы поступили в полость продолженного расширения двухлопастных роторов, кстати, в каждый рот�1. An internal combustion engine (ICE), including a prefabricated stationary body, crank mechanisms (KShM), one power take-off shaft, characterized in that at least a pair of modules with a piston are inserted into it, and at the bottom in the center of each bottom there is a through an opening, as, however, also in the connecting rod ball joint, the passage section of which, with a certain deviation of the ball joint from a vertical position, is blocked or connected with a conical cavity above the internal piston, which, like movable rods with ball joints, the joints and the spring-loaded stop are located inside the connecting rod body and are designed for short-term limited interaction and displacement directed tangentially in the direction of rotation of the crankshaft when the pressure in the combustion chamber overcomes the force of the springs, in addition, a limited axial linear reciprocating axis is also provided in the ICE the movement of the two swinging half-cylindrical-shaped dampers placed in the combustion chamber, each in turn is connected and interacts with the spool on the cat A hollow float and a piston-type exhaust unit with a partially perforated surface are mounted and mounted on the rum; moreover, when the exhaust period and subsequent blowing are carried out, each swing shutter opens or closes the passage section of the exhaust windows with their body on the rotating side cheek of the eccentric shaft so that the exhaust gases and components of the purge in a certain period of time through the bypass ducts entered the cavity of the continued expansion of the two-blade rotors, by the way, in each mouth

Description

Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности к объемному двигателю внутреннего сгорания (ДВС), оснащенному устройствами, которые улучшают преобразование тепловой энергии в механическую работу и может быть использован в качестве стационарной или силовой установки на водном транспорте, а при наличии встроенной обмотки в районе движущихся частей двигателя является и источником электрической энергии т.е. - генератором, а при определенных небольших изменениях в конструкции возможен перевод его работы в режим компрессора-устройства для создания избыточного давления рабочего тела или детандера-устройства для редукции давления рабочего тела и попутного получения мощности на выходном валу.The utility model relates to power engineering, in particular to a volumetric internal combustion engine (ICE), equipped with devices that improve the conversion of thermal energy into mechanical work and can be used as a stationary or power plant in water transport, and if there is a built-in winding in the area of moving engine parts is also a source of electrical energy i.e. - a generator, and with certain small changes in the design, it is possible to transfer its operation to the compressor-device mode to create an excess pressure of the working fluid or an expander-device to reduce the pressure of the working fluid and simultaneously obtain power on the output shaft.

Уровень техники.The level of technology.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному ДВС, то есть прототипом, является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с возвратно - поступательно движущимися поршнями и головку, в которой размещен один, периодически сообщающийся с цилиндрами, газораспределительный цилиндрический золотник, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с валом отбора мощности при этом для обеспечения продолженного расширения продуктов сгорания, цилиндры выполнены разного объема, причем цилиндр меньшего объема снабжен воздуховпускными органами, а цилиндр большего объема - газовыпускными, и кривошип коленчатого вала цилиндра меньшего объема смещен в сторону опережения по ходу вращения коленчатого вала на 9-72* относительно кривошипа цилиндра большего объема (авт. свид. СССР №828780, кл. F02B 41/02, опубл. 07.04.82 г. бюллетень №13).The closest set of essential features to the declared ICE, that is, the prototype, is an internal combustion engine containing at least one pair of cylinders with reciprocating pistons and a head in which there is one gas-distributing cylindrical spool, periodically connected to the cylinders, equipped with a common combustion chamber for both cylinders and kinematically connected to the power take-off shaft while ensuring continued expansion of the combustion products, the cylinder are made of different volumes, with a cylinder of smaller volume equipped with air inlets and a cylinder of larger volume with gas outlets, and the crankshaft crank of the cylinder of smaller volume is shifted in the direction of advance in the direction of rotation of the crankshaft by 9-72 * relative to the crank of the cylinder of larger volume (auth. USSR No. 828780, class F02B 41/02, published on 07/07/82, Bulletin No. 13).

Недостатками выбранного двигателя - прототипа, являются то, что при продолженном расширении продуктов сгорания в цилиндрах разного объема не получается полностью направленно реализовать преимущества, которые связаны с использованием ДВС с разделенным термодинамическим циклом, а также и то, что в нем, как правило, не происходит улучшения процессов сгорания, повышения мощности и крутящего момента без увеличения рабочего объема, а если и происходит, то по весьма малоэффективному пути - за счет увеличения - частоты вращения вала, или с применением дорогостоящих редукторов, а не за счет прямого увеличения крутящего момента после каждого рабочего цикла, как в заявленной конструкции двигателя.The disadvantages of the selected engine, the prototype, are that with continued expansion of the combustion products in cylinders of different volumes, it is not possible to fully realize the advantages that are associated with the use of ICE with a divided thermodynamic cycle, as well as the fact that it usually does not occur improving combustion processes, increasing power and torque without increasing the working volume, and if it happens, then along a very ineffective path - due to the increase - the shaft speed, or using by expensive gearboxes, and not due to a direct increase in torque after each duty cycle, as in the claimed engine design.

В качестве прототипа конструкции применяемого ротора принят самый известный, самый древний и самый простой тип роторного нагнетателя, известный человечеству как нагнетатель Roots, запатентованный братьями Филандером и Фрэнсисом Рутc еще в далеком 1860 году, прототип которого легко усматривается и в патенте нагнетателя собственного производства немецкого инженера Геттлиб Даймлера, что в 1900 году был установлен на серийном автомобиле Daimler-Benz. Очень похожие конструкции нагнетателя Roots просматривается и в уже современном ротационном счетчике газа марки РТК-Ех с двумя восьмиобразными роторами, а также и в роторном компрессоре, объемных нагнетателях, вакуум-насосах, механических насосах серии ДВН или как их часто за рубежом называют - насосы Рутса. Суть работы нагнетателей состоит в следующем: внутри корпуса, составленного из двух полуцилиндров, вращаются в противоположных направлениях два двухлопастных ротора и «засасывают» воздух или другой компонент через входное отверстие, одновременно проталкивая эти потоки в так называемый распределительный отсек, обеспечивая при этом высокую производительность насоса, причем между корпусом и лопастями выдерживаются минимальные зазоры и почти полностью отсутствует трение.The prototype of the rotor used is the most famous, oldest and simplest type of rotary supercharger, known to mankind as the Roots supercharger, patented by the brothers Filander and Francis Roots back in 1860, a prototype of which is easily seen in the patent of the supercharger of its own production by the German engineer Gettlib Daimler that in 1900 was installed on a Daimler-Benz production car. Very similar designs of the Roots supercharger can be seen in the already modern rotary gas meter of the RTK-Ex brand with two eight-shaped rotors, as well as in a rotary compressor, volumetric superchargers, vacuum pumps, mechanical pumps of the DVN series, or as they are often called abroad - Roots pumps . The essence of the operation of the superchargers is as follows: inside the casing, made up of two half-cylinders, two two-bladed rotors rotate in opposite directions and “suck” air or another component through the inlet, while pushing these flows into the so-called distribution compartment, while ensuring high pump performance , and between the body and the blades are maintained minimal gaps and almost no friction.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

Конструкция заявленного двигателя основана на том, что энергия сгорания топливной смеси максимально эффективно преобразуется во вращение одного вала отбора мощности. Задачей на решение которой направлена разработка и технически грамотное конструирование заявленного ДВС являются критерии, которые при большем крутящем моменте на коленчатом валу, причем после каждого рабочего хода и без применения редуктора, обеспечивают и лучшую равномерность вращения, надежность, технологическую простоту сборки и компактность конструкции.The design of the claimed engine is based on the fact that the energy of combustion of the fuel mixture is converted as efficiently as possible into the rotation of one power take-off shaft. The task to which the development and technically competent design of the declared ICE is aimed is the criteria that, with greater torque on the crankshaft, and after each working stroke and without the use of a gearbox, provide better uniformity of rotation, reliability, technological simplicity of assembly and compact design.

Крутящий момент является важнейшим эффективным динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя. Он представляет собой произведение многих результирующих сил - среднего эффективного давления сгорания топлива, геометрических величин активной площади рабочего объема, трения, сил инерции, коэффициента тактности, частоты вращения и т.д., умноженное на радиус их приложения, который создает рабочий орган ДВС и передает его на вал отбора мощности двигателя. Понятно, что крутящий момент создается не постоянно, а только в период действия этой силы, то есть во время и после рабочего хода, если продолжается действие этой силы.Torque is the most important effective dynamic indicator and characterizes the traction capabilities of the engine. It is a product of many resulting forces - the average effective pressure of fuel combustion, the geometrical values of the active area of the working volume, friction, inertia forces, cycle coefficient, rotation speed, etc., multiplied by the radius of their application, which creates the internal combustion engine working body and transmits it to the engine power take-off shaft. It is clear that the torque is not created constantly, but only during the period of action of this force, that is, during and after the working stroke, if the action of this force continues.

Крутящий момент и мощность двигателя - два разных и порой несовместимых понятия. Мощность достаточно условный параметр, который отображает полезную работу, совершаемую газами при расширении в цилиндрах двигателя в единицу времени за вычетом затрат на преодоление сил трения и приведение в действие вспомогательных механизмов. Если попробовать объяснять совсем просто, то крутящий момент - это то, что на самом деле толкает машину вперед, а мощность - это то, что этот крутящий момент производит.Torque and engine power are two different and sometimes incompatible concepts. Power is a rather conditional parameter that displays the useful work done by gases when expanding in the engine cylinders per unit of time minus the cost of overcoming the friction forces and activating auxiliary mechanisms. If you try to explain quite simply, then the torque is what actually drives the car forward, and the power is what this torque produces.

Сущность получения увеличенного крутящего момента в заявленном ДВС, заключается в том, что необходимо увеличение активной площади движущих элементов ДВС (подобно парусу), воспринимающих попутное давление от расширения выхлопных газов и одновременно минимизация неактивной площади, при этом в ДВС полностью сохраняется отлаженная термодинамика проходящих процессов, а введение эффективных устройств, идей и элементов реализует технический аспект наиболее полно.The essence of obtaining increased torque in the declared ICE is that it is necessary to increase the active area of the ICE moving elements (like a sail), perceiving the associated pressure from the expansion of exhaust gases and at the same time minimizing the inactive area, while in the ICE the well-functioning thermodynamics of the processes under way and the introduction of effective devices, ideas and elements implements the technical aspect most fully.

В основу полезной модели поставлена техническая задача повышения эффективности работы двигателя, когда не только введение новых элементов в конструкцию, но и создание новых совмещенных связей между существующими элементами конструкции, обеспечивают полезную многофункциональность при протекании термодинамических процессов в ДВС и более полное удаления продуктов сгорания, причем также после каждого рабочего хода и при ярко выраженной тенденции увеличения активной площади движущих элементов конструкции по ходу движения выхлопных газов - подобно установке дополнительных парусов на яхте.The utility model is based on the technical task of increasing engine efficiency, when not only the introduction of new elements into the structure, but also the creation of new combined links between existing structural elements, provide useful multifunctionality during thermodynamic processes in internal combustion engines and more complete removal of combustion products, and also after each working stroke and with a pronounced tendency to increase the active area of the moving structural elements along the exhaust s - like the installation of additional sail on a yacht.

Поставленная техническая задача предопределило и выбор именно двухтактного ДВС, где усилие, необходимое для получения крутящего момента, создается после каждого второго хода поршня.The technical task also predetermined the choice of a two-stroke ICE, where the force required to obtain torque is created after every second piston stroke.

Известно, что при понижении или повышении оборотов бензиновых ДВС эффективное давлении, а значит и крутящий момент будет всегда уменьшаться из-за ухудшения условий газообмена. Дизель же работает в диапазоне средних оборотов коленчатого вала, когда эффективное давление достигает своего максимума- то есть дизельный вариант представляется оптимальным с точки зрения работы двигателя со средними оборотами. К тому же надо помнить, что частота вращения вала отбора мощности как правило любого ДВС определяется в основном от количества и качества сгорания топливной смеси. Особенность решаемой задачи несомненно сводится и к качественному сгоранию топливной смеси и как можно более полному удалению отработанных газов.It is known that when lowering or increasing the speed of gasoline ICEs, the effective pressure, and therefore the torque will always decrease due to the deterioration of gas exchange conditions. The diesel engine works in the range of average revolutions of the crankshaft, when the effective pressure reaches its maximum, that is, the diesel version seems optimal from the point of view of the engine at medium revolutions. In addition, it must be remembered that the frequency of rotation of the power take-off shaft as a rule of any ICE is determined mainly by the quantity and quality of combustion of the fuel mixture. The peculiarity of the problem to be solved undoubtedly boils down to high-quality combustion of the fuel mixture and removal of exhaust gases as completely as possible.

Отличительной особенностью использования газопоршневого или дизельного варианта ДВС является впрыск топливной смеси, растянутый по времени относительно угла поворота коленчатого вала, что тоже неплохо для протекания термодинамического процесса в двигателе.A distinctive feature of the use of a gas piston or diesel engine is the injection of the fuel mixture, extended in time relative to the angle of rotation of the crankshaft, which is also good for the thermodynamic process in the engine.

Наличие в заявленной конструкция ДВС «НОРМАС-МХ-50» новых конструктивных элементов, их взаимосвязь и взаиморасположение, обеспечивает полезной модели ДВС получение необходимых технических результатов, но об этом ниже.The presence in the claimed design of the engine NORMAS-MX-50 of new structural elements, their relationship and relative position, provides a useful model of the internal combustion engine to obtain the necessary technical results, but more on that below.

Решением поставленной технической задачи является ДВС, включающий сборный неподвижный корпус, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ), один вал отбора мощности при этом в него введены не менее пара модулей с поршнем, причем у последних в центре днища каждого выполнено сквозное отверстие, как впрочем, и в шаровом шарнире шатуна, проходное сечение которых при определенном отклонении шарового шарнира от вертикального положения перекрывается или сообщается с конусообразной полостью над внутренним поршнем, который как и подвижные тяги с шаровыми узлами сочленения и подпружиненный упор размещены внутри тела шатуна и выполнены с возможностью кратковременного ограниченного взаимодействия и перемещения, направленного по касательной в сторону вращения коленчатого вала, когда давления в камере сгорания преодолевает усилие пружин, кроме того в ДВС обеспечивается и ограниченное осевое линейное возвратно-поступательные перемещение, размещенных в камере сгорания двух качающихся полуцилиндрической формы заслонок, каждая в свою очередь соединена и взаимодействует с золотником, на котором размещен и смонтирован пустотелый поплавок и узел выхлопа поршневого типа с частично перфорированной поверхностью, причем, когда осуществляется период выхлопа и последующая продувка, каждая качающиеся заслонка своим телом открывает или перекрывает проходное сечение окон выпуска, размещенных на вращающейся боковой щеке эксцентричного вала, чтобы выхлопные газы и составляющие продувки в определенный период времени через перепускные газоходы поступили в полость продолженного расширения двухлопастных роторов, кстати, в каждый ротор введены одинаковые по размерам двухлопастные вращающие элементы с внутренними пустотами, выполненные в форме полуцилиндров и имеющие частично поверхности со сквозными отверстиями, обеспечивающие увеличение боковой активной площади роторов, причем вращающие лопасти роторов синхронно вращаются с коленчатым валом двигателя, обеспечивая увеличение крутящего момента на коленчатом валу от продолженного расширения выхлопных газов в роторах, причем после каждого рабочего хода.The solution to the technical problem is an internal combustion engine, which includes a prefabricated stationary body, crank mechanisms (KShM), one power take-off shaft and at least a couple of modules with a piston are introduced into it, and the latter have a through hole in the center of each bottom, as a matter of fact, and in the ball joint of the connecting rod, the passage section of which, with a certain deviation of the ball joint from the vertical position, is blocked or communicated with a conical cavity above the internal piston, which, like the movable rods, with the ball and articulation units and a spring-loaded stop are placed inside the connecting rod body and are configured for short-term limited interaction and displacement directed tangentially in the direction of rotation of the crankshaft when the pressure in the combustion chamber overcomes the force of the springs, in addition, a limited axial linear reciprocating axis is also provided in the ICE moving placed in the combustion chamber of two swinging semi-cylindrical shaped dampers, each in turn is connected and interacts with the spool, on a hollow float and a piston-type exhaust unit with a partially perforated surface are placed and mounted by the otor, and when the exhaust period and subsequent blowing are carried out, each swing shutter opens or closes the passage section of the exhaust windows with their body on the rotating side cheek of the eccentric shaft so that the exhaust gases and the components of the purge in a certain period of time through the bypass ducts entered the cavity of the continued expansion of the two-blade rotors, by the way, in each two-bladed rotating elements of the same size with internal voids are introduced, made in the form of half-cylinders and having partially surfaces with through holes, which increase the lateral active area of the rotors, and the rotor rotor blades synchronously rotate with the engine crankshaft, providing an increase in torque on the crankshaft from continued expansion of exhaust gases in the rotors, and after each working stroke.

Технический результат заключается в создании конструкции ДВС с более эффективным преобразованием тепловой энергии в механическую работу, за счет реализации конструктивных решений, когда происходит увеличение крутящего момента, причем после каждого рабочего цикла, без применения редуктора, а также за счет введения в ДВС элементов альтернативной экологически чистой Поплавковой Волновой Электростанции (ПВЭЛ), когда обеспечивается лучшая равномерность вращения, необходимый диапазон экологичности и уровень шума при работе.The technical result consists in creating a design of ICE with a more efficient conversion of thermal energy into mechanical work, due to the implementation of structural solutions when there is an increase in torque, after each working cycle, without the use of a gearbox, and also due to the introduction of alternative environmentally friendly elements in the ICE Float Wave Power Plant (PVEL), when it provides the best uniformity of rotation, the necessary range of environmental friendliness and noise level during operation.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Заявленный ДВС «НОРМАС - МХ-50» поясняется приложенными чертежами. На фиг.1 - представлена принципиальная кинематическая и конструктивная схема сборки. Для упрощения пояснений взаимодействия деталей и элементов, входящих в послойный разрез, а также для краткого описания взаимосвязи и последовательности их соосного расположения при сборке и предопределило введение модулей с их маркировкой. На фиг.2-8 - представлены разрез модулей, а когда позволяет формат чертежа и частичный задний вид, дополнительно поясняющие конструкцию и взаимодействие деталей, устройств, введенных в ДВС.Declared ICE "NORMAS - MX-50" is illustrated by the attached drawings. Figure 1 - presents the basic kinematic and structural diagram of the assembly. To simplify the explanation of the interaction of parts and elements included in a layered section, as well as to briefly describe the relationship and the sequence of their coaxial arrangement during assembly, it also predetermined the introduction of modules with their marking. Figure 2-8 shows a section of the modules, and when the format of the drawing and partial rear view allows, further explaining the design and interaction of parts, devices introduced into the internal combustion engine.

Введение модулей определяется устойчивой совокупностью похожих свойств, стоящих при конструировании ДВС и позволяющих при наборе необходимой мощности и крутящего момента обеспечить оптимальный вариант компоновки на любом современном моторном заводе, сохраняя простую технологию сборки, инфраструктуру и квалификацию персонала.The introduction of modules is determined by a stable set of similar properties that are used in the design of ICEs and which, when gaining the necessary power and torque, provide the optimal layout option in any modern engine plant, while maintaining a simple assembly technology, infrastructure and personnel qualifications.

Особенностью работы ДВС является размещение в камере сгорания двух полуцилиндрической формы качающихся заслонок 16, которые из-за взаимодействия эксцентричного колена 15 на валу 21 и паза 17 совершают качение с ограниченной амплитудой около центра вала 23 и одновременно совершают осевое линейное возвратно - поступательное перемещение, каждая из заслонок 16 взаимодействует с золотником 6, на котором размещено устройство 28 и смонтирован пустотелый поплавок 24 и узел выхлопа 25 поршневого типа с частично перфорированной поверхностью сквозными отверстиями 29.A feature of the internal combustion engine is the placement in the combustion chamber of two semi-cylindrical swinging dampers 16, which, due to the interaction of the eccentric elbow 15 on the shaft 21 and the groove 17, roll with a limited amplitude near the center of the shaft 23 and simultaneously perform axial linear reciprocating movement, each of the shutters 16 interacts with a slide valve 6, on which the device 28 is mounted and a hollow float 24 and a piston-type exhaust assembly 25 with a partially perforated surface through 29 versts.

Для обеспечения равномерности вращения заявленный ДВС снабжен парным количеством модулей с поршнем 4, где расположение осей и размеры элементов совпадают, а термодинамические двухтактные циклы, проходящие в них - обратно противоположны. На модуле 50-04 (фиг.5) изображен момент начала последующего рабочего такта, а на модуле 50- 06 (фиг.7) схематично изображен момент продувки цилиндра свежей порцией воздуха и как бы последующего начало процесса сжатия. Необходимое количество парных модулей зависит от требуемой мощности.To ensure uniform rotation, the claimed ICE is equipped with a pair of modules with a piston 4, where the axes and sizes of the elements coincide, and the thermodynamic push-pull cycles passing through them are opposite. On the module 50-04 (Fig. 5) the moment of the beginning of the next working cycle is shown, and on the module 50-06 (Fig. 7) the moment of blowing the cylinder with a fresh portion of air and the subsequent start of the compression process are schematically shown. The required number of paired modules depends on the required power.

Нагрузки от двух качающихся заслонок 16 к эксцентричному валу 21 передаются в основном через несколько обойм с шариками 3 качения, которые располагаются во встроенных в корпус каретках или в направляющих дорожках качения (на фиг.4, 5, 7 - условно представлен лишь один ряд шариков и специально увеличен размер зазора), причем, чем диаметр шариков 3 качения меньше, тем меньше и площадь контакта, и меньше потери на трение. Трение качения позволило значительно снизить площадь уплотнений, при этом даже возможные перетекания рабочего тела минимальны и не так существенны для создания необходимой компрессии.The loads from the two swinging dampers 16 to the eccentric shaft 21 are transmitted mainly through several cages with rolling balls 3, which are located in the carriages integrated in the housing or in the raceways (in Figs. 4, 5, 7 - only one row of balls and the clearance size is specially increased), and the smaller the diameter of the rolling balls 3, the smaller the contact area and less friction loss. Rolling friction has significantly reduced the area of seals, while even possible overflows of the working fluid are minimal and not so significant to create the necessary compression.

Для смягчения жесткого импульса выхода элементов КШМ из сектора «мертвых» углов и осуществления более эффективной передачи усилий от шатунно поршневой группы на элементы коленчатого вала 13 в центре днища поршня 4, выполнено сквозное отверстие 9, как впрочем, и в шаровом шарнире 5 шатуна 10, проходное сечение которых при отклонении шарового шарнира 5 от вертикального положения перекрывается или сообщается с конусообразной полостью 2 над внутренним поршнем 14, который как и подвижные тяги с шаровыми узлами 12 сочленения и подпружиненный упор размещены внутри тела шатуна 10 и выполнены с возможностью ограниченного взаимодействия и перемещения, направленного по касательной в сторону вращения коленчатого вала 13, когда давления в камере сгорания преодолевает усилие пружин 11.To mitigate the hard impulse of the output of the crankshaft elements from the “dead” angles sector and to implement a more efficient transfer of forces from the connecting rod-piston group to the elements of the crankshaft 13 in the center of the piston bottom 4, a through hole 9 is made, as well as in the ball joint 5 of the connecting rod 10, the cross-section of which, when the ball joint 5 deviates from the vertical position, overlaps or communicates with the conical cavity 2 above the internal piston 14, which, like the movable rods with the ball joint assemblies 12 and the spring-loaded stop p zmescheny rod 10 inside the body and arranged to move a limited interaction and directed tangentially in the direction of rotation of the crankshaft 13 when the pressure in the combustion chamber 11 overcomes the force of the springs.

Кратковременное и ограниченное перемещение внутреннего поршня 14 (подобно удару киянки по горлышку бутылки с водой, когда отваливается ее донышко) обеспечивается и подобранной величиной сжатия пружин 11, расчетным соотношением площадей днища внутреннего поршня 14 и днища поршня 4, расчетным диаметром сквозного отверстия 9 на днище поршня 4 и в шаровом шарнире 5, подвижными тягами и шаровыми узлами сочленения 12 с подпружиненным упором.Short-term and limited movement of the inner piston 14 (like a hit of a mallet on the neck of a bottle of water when its bottom falls off) is ensured by the selected compression ratio of the springs 11, the estimated ratio of the areas of the bottom of the inner piston 14 and the bottom of the piston 4, the estimated diameter of the through hole 9 on the piston bottom 4 and in the ball joint 5, movable rods and spherical joints of the joint 12 with a spring-loaded stop.

Чтобы в газопоршневом или дизельном варианте ДВС происходило эффективное сгорание в верхней части неподвижного корпуса, в центре поверхности сопряжения тел золотников 6 и двух полуцилиндрической формы качающихся заслонок 16 расположена цилиндрической формы форсунка или свеча 1. Для улучшения газообмена ДВС снабжен узлами 20, благодаря которым происходит процесс забора воздуха во внутрикартерную полость, когда поршень 4 и золотник 6 удаляются от узла 20, а когда наоборот, то происходит промежуточное сжатие воздуха или газовоздушной смеси, затем через впускные окна 18 эти компоненты поступают в цилиндр для продувки и для последующего их сжатия.So that in the gas-piston or diesel ICE variant, efficient combustion takes place in the upper part of the stationary housing, a nozzle or candle 1 is cylindrical in the center of the interface surface of the slide valve bodies 6 and two half-cylindrical swing flaps 16. To improve gas exchange, the ICE is equipped with units 20, due to which the process air intake into the intracranial cavity when the piston 4 and the spool 6 are removed from the node 20, and when vice versa, an intermediate compression of air or gas-air mixture occurs, Then, through the inlet windows 18, these components enter the cylinder for purging and for their subsequent compression.

С учетом того, что неактивная боковая площадь цилиндра при равных диаметрах и высоте всегда больше, чем полуцилиндрического, и учитывая аналогию работы керамических прокладок и картриджей, что расположены в различного рода кранах под давлением на наш случай, то очевидно, что в поперечном сечении поршень 4 в модулях 50-04 и 50-06 может быть выполнен полуцилиндрической формы исполнения с плоскими боковыми поверхностями и с возможностью перемещения с трением качения, при этом соседние модули разделены между собой плоскими торцевыми перегородками, на которых имеются элементы крепления, внутренние полости перепускных газоходов 27, вырезы окон для вращения валов и под необходимые постели подшипников. Все модули, в т.ч. разделительные перегородки на фиг.1-8 представлены неявно и с условной толщиной, так как толщина последних - всегда расчетная величина.Considering the fact that the inactive lateral area of the cylinder with equal diameters and heights is always greater than half-cylindrical, and taking into account the analogy of the ceramic gaskets and cartridges that are located in various valves under pressure in our case, it is obvious that the piston 4 in cross section in modules 50-04 and 50-06 can be made semi-cylindrical execution with flat side surfaces and with the possibility of movement with rolling friction, while adjacent modules are separated by flat end walls and on which there are fastening elements, the inner cavity of the bypass flues 27, cutouts for windows rotation shafts and bearings under the appropriate bed. All modules, including dividing walls in figure 1-8 are presented implicitly and with a conditional thickness, since the thickness of the latter is always the calculated value.

Отличительной особенностью двигателя заявленной компоновки от обычного ДВС является то, что эти две качающиеся заслонки 16 только в определенный момент, а именно - начало выпуска выхлопных газов и последующей продувки своим телом открывают или полностью перекрывают проходное сечение окна выпуска 7, размещенных непосредственно на вращающейся боковой щеке эксцентричного вала 21.A distinctive feature of the engine of the claimed layout from a conventional ICE is that these two swing shutters 16 only at a certain moment, namely, the beginning of the exhaust gas release and subsequent purging with your body open or completely cover the passage section of the exhaust window 7 located directly on the rotating side cheek eccentric shaft 21.

Введение в конструкцию шатунно-поршневой группы шарового шарнира 5 значительно уменьшило «вредную» составляющую при разложении воспринимающих поршнем сил, то есть появились условия, когда не очень требуется применение сложной системы смазки.The introduction of the ball joint 5 into the design of the connecting rod and piston group significantly reduced the “harmful” component during the decomposition of the forces sensing by the piston, that is, conditions appeared when the use of a complex lubrication system is not very required.

Конструкция заявленного двигателя выполнена таким образом, что по ходу движения выхлопных газов (подобно раскрытию дополнительного паруса на яхте) после каждого рабочего цикла обеспечивается увеличение крутящего момента на эксцентричных валах 21, а в синхронизирующем модулю 50-05 (фиг.6) с размещенным там шестеренчатым зацеплением происходит его плавная передача на коленчатый вал 13, на последнем еще соосно размещены центробежные роторы с радиальными лопастями 22.The design of the claimed engine is made in such a way that in the direction of the exhaust gases (like opening an additional sail on a yacht) after each working cycle an increase in torque is provided on the eccentric shafts 21, and in the synchronization module 50-05 (Fig.6) with the gear the gearing smoothly transfers it to the crankshaft 13, centrifugal rotors with radial blades 22 are still coaxially placed on the latter.

Присоединительные места стыковки и крепления модулей на фиг.1 не указаны и согласно осям вращения и расположены в той необходимой соосной последовательности (фиг.1), что обеспечило конструкции двигателя оптимально высокую технологичность при сборки и предопределило последовательное протекание термодинамических процессов в двигателе. Причем только расчетные размеры толщины каждого модуля в ДВС, обеспечивают наиболее полную реализацию превращения химической энергии от сгорания топливной смеси в механическую работу.The connecting points of the docking and fastening of the modules in figure 1 are not indicated and according to the axes of rotation and are located in that necessary coaxial sequence (figure 1), which ensured the engine design optimally high manufacturability during assembly and predetermined the sequential course of thermodynamic processes in the engine. Moreover, only the estimated thickness dimensions of each module in the internal combustion engine provide the most complete realization of the conversion of chemical energy from the combustion of the fuel mixture into mechanical work.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Заявленный ДВС работает по двухтактному циклу, то есть за один оборот коленчатого вала 13 происходит наполнение камеры сгорания воздухом или горючей смесью, сжатие ее, сгорание смеси и расширение.The claimed ICE operates on a push-pull cycle, that is, for one revolution of the crankshaft 13, the combustion chamber is filled with air or a combustible mixture, it is compressed, the mixture is burned and expanded.

Работа заявленного двигателя осуществляется следующим образом. При движении поршней 4 от ВМТ происходит расширении газов, а затем через сечение окон выпуска 7 и перепускной газоход 27 происходит сообщение объема цилиндра с полостями продолженного расширения двухлопастных роторов 8. Данное сообщение обеспечивается соединением в центре ДВС (на фиг.1-8 не показано) перепускных газоходов 27, синхронным вращением коленчатого вала 13 и вращающейся боковой щеки эксцентричного вала 21, на котором размещено сечение окон выпуска 7.The operation of the claimed engine is as follows. When the pistons 4 move from TDC, the gas expands, and then through the cross-section of the outlet windows 7 and the bypass duct 27, the cylinder volume communicates with the continued expansion cavities of the two-blade rotors 8. This message is provided by a connection in the center of the internal combustion engine (not shown in Figs. 1-8) bypass ducts 27, the synchronous rotation of the crankshaft 13 and the rotating side cheeks of the eccentric shaft 21, on which is located a section of the exhaust windows 7.

Когда вал отбора мощности поворачивается еще на определенный угол, но еще не закрылись окна выпуска 7, а телом поршней 4 еще не закрылись впускные окна 18 - начинается прямоточная продувка цилиндра свежей порцией воздуха, при этом также осуществляется и теплосъем излишнего тепла со стенок поршней 4. Прямоточная продувка-это лучший вариант продувки, при этом воздух, проходя через впускные окна 18, движется интенсивным потоком, лучше вытесняя продукты сгорания предыдущего рабочего цикла, при этом значительно улучшается процесс газообмена. Причем повышенное давление продувки увеличивает наполняемость цилиндра топливной смесью и способствует улучшению газообмена, что в конечном итоге несколько увеличивает крутящий момент.When the power take-off shaft is rotated by a certain angle, but the release windows 7 have not yet closed, and the inlet windows 18 have not yet closed with the body of the pistons 4, a direct-flow purge of the cylinder with a fresh portion of air begins, and heat removal from the piston walls 4 is also carried out. Direct-flow purging is the best option for purging, while the air passing through the inlet windows 18 moves in an intense flow, better displacing the combustion products of the previous working cycle, while the gas exchange process is significantly improved. Moreover, the increased purge pressure increases the filling of the cylinder with the fuel mixture and helps to improve gas exchange, which ultimately slightly increases the torque.

Когда поршень 4 своим телом наконец закрывают впускные окна 18, начинается процесс сжатия в камере сгорания - это обеспечивается выполнением сопряжения нижней части золотника 6 полуцилиндрической формы и плоскими боковыми поверхностями 19. Рабочий ход (такт расширения) начинается от давлением расширяющихся газов сгоревшей топливной смеси. С учетом расположения точек геометрического сопряжения выявлено, что воспламенение горючей смеси более целесообразно в сегменте угла поворота коленчатого вала 13 от вертикальной оси в районе угла 18*-31*, в противном случае суммарное усилие, возникшее при перемещении поршня 4, не столько преобразуется в механическую работу вращения коленчатого вала 13, потому что составляющая радиуса приложения сил очень мала, а лишь приводит к максимальным нагрузкам элементов шатунно-поршневой группы, а также к тепловым перегрузкам конструкции и уменьшение продолжительности рабочего цикла, характерное для двигателей внутреннего сгорания обычного исполнения.When the piston 4 with its body finally closes the inlet windows 18, the compression process in the combustion chamber begins - this is ensured by pairing the lower part of the spool 6 with a semi-cylindrical shape and flat side surfaces 19. The stroke (expansion stroke) starts from the pressure of the expanding gases of the burnt fuel mixture. Given the location of the points of geometric mating, it was found that ignition of the combustible mixture is more appropriate in the segment of the angle of rotation of the crankshaft 13 from the vertical axis in the region of the angle 18 * -31 *, otherwise the total force arising from the movement of the piston 4 is not so much converted into mechanical the work of rotation of the crankshaft 13, because the component of the radius of application of forces is very small, but only leads to maximum loads of the elements of the connecting rod-piston group, as well as to thermal overloads of the structure and reduce duty cycle characteristic for a conventional internal combustion engine performance.

Чтобы сгладить негативные моменты от приложения вышеперечисленных максимальных усилий после быстро протекающей реакции воспламенения (взрыва) горючей смеси и обеспечить сбалансированную работу заявленный ДВС оснащен внутренним поршнем 14, который как и подвижные тяги с шаровыми узлами 12 сочленения и подпружиненный упор размещены внутри тела шатуна 10 и выполнены с возможностью ограниченного взаимодействия и перемещения, направленного по касательной в сторону вращения коленчатого вала 13, когда давления в камере сгорания преодолевает усилие пружин 11, что способствует более уравновешенному приложению нагрузок на элементы шатунно-поршневой группы, смягчает жесткий импульс от взрывного и быстрого сгорания топливной смеси, растягивая продолжительность рабочего цикла и препятствует распространению детонации, когда в цилиндре протекают процессы расширения рабочего тела.In order to smooth out the negative moments from the application of the above maximum efforts after a rapidly occurring reaction of ignition (explosion) of the combustible mixture and to ensure balanced operation, the declared ICE is equipped with an internal piston 14, which, like the movable rods with ball joint assemblies 12 and a spring-loaded stop, are placed inside the body of the connecting rod 10 and are made with the possibility of limited interaction and movement, tangential to the direction of rotation of the crankshaft 13, when the pressure in the combustion chamber overcomes violence up spring 11, which contributes to a more balanced load on the application elements connecting rod-piston group, softens hard pulse from explosive and rapid combustion of the fuel mixture, stretching the length of the working cycle and prevents the spread of detonation in the cylinder occur when the expansion process of the working body.

При перемещении двух качающихся заслонок 16 наступает момент, когда они полностью перекрывают проходное сечение окна выпуска 7, размещенных на вращающейся боковой щеке эксцентричного вала 21 и все повторяется вновь. Наличие в плоских торцевых перегородках внутренних полостей перепускных газоходов 27 минимизирует неактивную площадь ДВС и при этом достигается лучшая компактность.When moving two swinging dampers 16, there comes a moment when they completely overlap the passage section of the exhaust window 7, located on the rotating side cheek of the eccentric shaft 21 and everything is repeated again. The presence in the flat end walls of the internal cavities of the bypass ducts 27 minimizes the inactive area of the internal combustion engine and thus achieves better compactness.

Создание потока выхлопных газов в роторе 8 реализуется за счет профилирования вращающих лопастей ротора 8, для этого в каждый ротор могут быть введены несколько одинаковых по размерам лопасти с внутренними пустотами, выполненные в форме полуцилиндров для облегчения веса и увеличения активной боковой площади вращающих элементов ротора 8, а выполненные сквозные отверстия 29 в боковой поверхностью вращающих лопастей ротора 8 обеспечивают проникновение в эти пустоты определенного объема выхлопных газов при расширении.The creation of the exhaust gas flow in the rotor 8 is carried out by profiling the rotor blades of the rotor 8, for this, several equally sized blades with internal voids can be introduced into each rotor, made in the form of half-cylinders to lighten the weight and increase the active side area of the rotor rotor 8, and the through holes 29 made in the lateral surface of the rotor rotor blades 8 allow a certain volume of exhaust gases to penetrate into these voids during expansion.

Достаточно существенным и важным оказалось малое количество мест где требуется уплотнение, так как в конечном счете всякая, конечно, если не очень сильная, протечка рабочего тела лишь увеличивает давление в полостях продолженного расширения роторов 8, что в конечном случае тоже сказывается на увеличении крутящего момента.The small number of places where compaction is required turned out to be quite significant and important, since ultimately any, if not very strong, leakage of the working fluid only increases the pressure in the cavities of the continued expansion of the rotors 8, which in the end also affects the increase in torque.

От расчетных размеров вращающих лопастей ротора 8 во многом зависит и степень продолженного расширения выхлопных газов в роторе 8 и степень разделения термодинамического цикла. Атак как давление выхлопа из ротора 8 почти равно атмосферному, то есть при это существенно снижается и шум на выходе из ДВС.The degree of continued expansion of exhaust gases in the rotor 8 and the degree of separation of the thermodynamic cycle largely depend on the calculated dimensions of the rotor blades of the rotor 8. The attack as the pressure of the exhaust from the rotor 8 is almost equal to atmospheric, that is, this significantly reduces the noise at the exit of the internal combustion engine.

Теплые выхлопные газы после прохождения ротора 8 и центробежного ротора с радиальными лопастями 22 поступают через патрубок в узел выхлопа 25 поршневого типа с частично перфорированной поверхностью, немного помогая ПВЭЛ совершать возвратно-поступательные движения.Warm exhaust gases after passing through the rotor 8 and the centrifugal rotor with radial blades 22 enter through the pipe into the exhaust assembly 25 of the piston type with a partially perforated surface, helping PVEL to make reciprocating movements.

Следует заметить, что предложенная рациональная конструкция элементов, введенных в заявленный ДВС, реально улучшает и качественные показатели происходящих процессов, так как когда достигается более полное удаление продуктов сгорания, их объемный перенос (подобно дымососу) обеспечивается и более качественный газообмен, наполнение цилиндров топливной смесью, последующее ее сжатие и сгорание.It should be noted that the proposed rational design of the elements introduced into the declared ICE really improves the quality indicators of the processes, since when a more complete removal of combustion products is achieved, their volumetric transfer (like a smoke exhaust) provides better gas exchange, filling the cylinders with a fuel mixture, its subsequent compression and combustion.

Все в т.ч. и промежуточные паразитные валы 26 синхронизирующего модуля 50-05 закреплены в коренных подшипниках качения. Хотя вращение лопастей ротора 8 не нуждается в специальной синхронизации, так как вращающие лопасти ротора 8, имеющие в сечении восьмиобразную форму обеспечивают при минимальных зазорах и передаче в одном направлении усилий от одного вала другому - безударность и низкую механическую напряженность деталей, высокую надежность и как следствие - значительный моторесурс ДВС.All incl. and intermediate spurious shafts 26 of the synchronization module 50-05 are fixed in the main bearings. Although the rotation of the blades of the rotor 8 does not need special synchronization, since the rotating blades of the rotor 8, having an octagonal shape in cross section, provide with minimal gaps and transfer of forces in one direction from one shaft to another - shocklessness and low mechanical stress of parts, high reliability and, as a result - significant engine ICE.

Таким образом, признаки как известные, так и описанные в заявленном техническом решении и объективно проявляющие в данной конструкции двигателя образуют совокупность, ранее неиспользовавшуюся в наиболее близких аналогах двигателей, что позволяет считать заявленную конструкцию двигателя внутреннего сгорания «НОРМАС - MX - 50» соответствующую критериям «существенные отличия и новизны».Thus, the signs, both known and described in the claimed technical solution and objectively manifesting in this engine design, form a set previously unused in the closest engine analogs, which allows us to consider the claimed design of the NORMAS-MX-50 internal combustion engine that meets the criteria “ significant differences and novelties. "

Claims

1. An internal combustion engine (ICE), including a prefabricated stationary body, crank mechanisms (KShM), one power take-off shaft, characterized in that at least a pair of modules with a piston are inserted into it, and at the bottom in the center of each bottom there is a through an opening, as, however, also in the connecting rod ball joint, the passage section of which, with a certain deviation of the ball joint from a vertical position, is blocked or connected with a conical cavity above the internal piston, which, like movable rods with ball joints, the joints and the spring-loaded stop are located inside the connecting rod body and are designed for short-term limited interaction and displacement directed tangentially in the direction of rotation of the crankshaft when the pressure in the combustion chamber overcomes the force of the springs, in addition, a limited axial linear reciprocating axis is also provided in the ICE the movement of the two swinging half-cylindrical-shaped dampers placed in the combustion chamber, each in turn is connected and interacts with the spool on the cat A hollow float and a piston-type exhaust unit with a partially perforated surface are placed and mounted on the rum; moreover, when the exhaust period and subsequent blowing are carried out, each swing shutter opens or closes the passage section of the exhaust windows with their body on the rotating side cheek of the eccentric shaft so that the exhaust gases and components of the purge in a certain period of time through the bypass ducts entered the cavity of the continued expansion of the two-blade rotors, by the way, in each mouth p two-bladed rotating elements of the same size with internal voids are introduced, made in the form of half-cylinders and having partially surfaces with through holes, providing an increase in the lateral active area of the rotors, and the rotating rotor blades synchronously rotate with the crankshaft of the engine, providing an increase in torque on the crankshaft from continued expansion of exhaust gases in the rotors, and after each working stroke.

2. ICE according to claim 1, characterized in that in the cross section the piston in the module can be made semi-cylindrical in shape with flat side surfaces and can be moved with rolling friction, while adjacent modules are separated by flat end walls, on which there are fasteners, internal cavities of the bypass ducts, window cutouts for rotating the shafts and under the necessary bearing beds.