RU2035602C1

RU2035602C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2035602C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Прасолов
Original assignee: Сергей Николаевич Прасолов
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: engine has additional cylinder head and hydraulic cylinder 13 mounted in the cylinder bank. All of the cylinders of the bank have central axial grooves 11 which provide piston stroke. Rod 14, which separates the cylinder into semi-cylinders 1-8 and hydraulic cylinder into semi-cylinders 9 and 10, passes through the grooves. Rod 14 is coupled with crankshaft 19 through connecting rods 20. The shaft is mounted on one of the head of the cylinder. The pistons are interconnected with a rod in a unit block and have two heads for their double action. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, являющимися источниками механической энергии и одной из основных частей автомобилей, тракторов, компрессоров и других агрегатов, а именно, к области поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в карбюраторных, газовых и дизельных двигателях различного назначения. The invention relates to internal combustion engines, which are sources of mechanical energy and one of the main parts of automobiles, tractors, compressors and other units, namely, to the field of reciprocating internal combustion engines, and can be used in carburetor, gas and diesel engines for various purposes.

Наиболее близкой конструкцией является двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, поршни, механизм газораспределения, коленчатый вал, шатуны, при этом цилиндры выполнены с центральными осевыми пазами, через которые проходит штанга, соединенная с коленчатым валом посредством шатунов, расположенных с внешней стороны цилиндров, а поршни соединены штангой в единый блок и выполнены с двумя головками. (Патент США N 1995625, 1935). The closest design is an internal combustion engine containing a cylinder block, pistons, a gas distribution mechanism, a crankshaft, connecting rods, while the cylinders are made with central axial grooves through which a rod connected to the crankshaft by connecting rods located on the outside of the cylinders passes, and the pistons are connected by a rod in a single unit and are made with two heads. (U.S. Patent No. 1995625, 1935).

Недостатками известных конструкций двигателей внутреннего сгорания являются: большая потеря мощности из-за применения кривошипно-шатунного механизма для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала; значительная часть энергии газа не используется. The disadvantages of the known designs of internal combustion engines are: a large loss of power due to the use of a crank mechanism to convert the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft; a significant portion of the energy of the gas is not used.

Изобретение направлено на снижение расхода топлива и увеличение ресурса двигателя при достаточной простоте изготовления. The invention is aimed at reducing fuel consumption and increasing engine life with sufficient ease of manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем блок цилиндров, поршней, механизм газораспределения, коленчатый вал и шатуны, при этом цилиндры выполнены с центральными осевыми пазами, через которые проходит штанга, соединенная с коленчатым валом посредством шатунов, расположенных с внешней стороны цилиндров, а поршни соединены штангой в единый блок и выполнены с двумя головками, при этом коленчатый вал кинематически связан с механизмами газораспределения и карданным валом, отличительной особенностью является то, что он снабжен гидросистемой, включающей по меньшей мере один гидроцилиндр и связанный с ним посредством трубопроводов гидромотор, при этом гидроцилиндр, выполненных с центральными осевыми пазами установлен в блок цилиндров, а его поршень связан с упомянутой штангой аналогично поршням блока цилиндров, причем коленчатый вал кинематически связан с механизмом газораспределения, а гидромотор с карданным валом. The specified technical result is achieved by the fact that in the known internal combustion engine comprising a cylinder block, pistons, a gas distribution mechanism, a crankshaft and connecting rods, the cylinders are made with central axial grooves through which a rod connected to the crankshaft by connecting rods located with the outer side of the cylinders, and the pistons are connected by a rod in a single block and are made with two heads, while the crankshaft is kinematically connected with the gas distribution mechanisms and the driveshaft, about A distinctive feature is that it is equipped with a hydraulic system, including at least one hydraulic cylinder and a hydraulic motor connected to it via pipelines, while the hydraulic cylinder, made with central axial grooves, is installed in the cylinder block, and its piston is connected to the said rod similarly to the pistons of the cylinder block, moreover, the crankshaft is kinematically connected with the gas distribution mechanism, and the hydraulic motor with the driveshaft.

Кроме того, данное техническое решение позволяет использовать остаточную энергию газов путем увеличения рабочего объема цилиндров таким образом, что при фазе впуск поступление горючей смеси происходит до достижения поршнем определенной точки точки закрытия впускных клапанов, и дальнейшее движение поршня до нижней мертвой точки происходит без поступления горючей смеси в цилиндр, при этом заданная степень сжатия равна отношению объема поступившей в цилиндр горючей смеси к объему камеры сгорания. In addition, this technical solution allows the use of residual energy of gases by increasing the working volume of the cylinders in such a way that during the intake phase the flow of the combustible mixture occurs until the piston reaches a certain point of closure of the intake valves, and the piston further moves to the bottom dead point without the flow of combustible mixture in the cylinder, while the specified compression ratio is equal to the ratio of the volume of the combustible mixture received in the cylinder to the volume of the combustion chamber.

На фиг. 1 представлен двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 варианты компоновки цилиндров в блок. In FIG. 1 shows an internal combustion engine; in FIG. 2 options for cylinder layout per block.

Цилиндры 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) условно разбиты на полуцилиндры 1, 3, 5, 7 и 2, 4, 6, 8. Гидроцилиндр 9-10 условно разбит на полугидроцилиндры 9-10. Cylinders 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 of the internal combustion engine (Fig. 1) are conventionally divided into half-cylinders 1, 3, 5, 7 and 2, 4, 6, 8. The hydraulic cylinder 9-10 is conditionally broken to semi-hydraulic cylinders 9-10.

В цилиндрах и гильзах, впрессованных в цилиндры выполнены центральные осевые пазы 11, расположенные симметрично вдоль цилиндров и равные по величине ходу поршня. In the cylinders and sleeves pressed into the cylinders are made of the Central axial grooves 11, located symmetrically along the cylinders and equal in magnitude to the stroke of the piston.

Поршни 12 цилиндров 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 и поршень 13 гидроцилиндра 9-10 выполнены с двумя головками, в которых проточены канавки для поршневых колец, и с осевыми поперечными отверстиями. Через пазы 11 и осевые поперечные отверстия поршней 12 и 13 проходит штанга 14. The pistons 12 of the cylinders 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 and the piston 13 of the hydraulic cylinder 9-10 are made with two heads in which grooves for the piston rings are machined and with axial transverse holes. Through the grooves 11 and the axial transverse holes of the pistons 12 and 13 passes the rod 14.

С двух сторон блока цилиндров расположены головки цилиндров 15 и 16 с расположенными в них камерами сгорания, впускными и выпускными клапанами. На головках цилиндров 15 и 16 устанавливаются распределительные валы 17 и 18, а на одной из головок коленчатый вал 19. В головках цилиндров 15 и 16 имеются пазы для шатунов 20. Шатуны 20 расположены с внешней стороны цилиндров. Одной головкой шатуны соединены со штангой 14, другой головкой шатуны закреплены на шатунных шейках коленчатого вала. Коленчатый вал 19 и распределительные валы 17 и 18 соединены между собой цепной передачей или посредством шестерен. On both sides of the cylinder block are the cylinder heads 15 and 16 with combustion chambers, intake and exhaust valves located therein. Camshafts 17 and 18 are installed on the cylinder heads 15 and 16, and a crankshaft 19 is installed on one of the heads. There are grooves for connecting rods 20 in the cylinder heads 15 and 16. The connecting rods 20 are located on the outside of the cylinders. One head connecting rods connected to the rod 14, the other head connecting rods mounted on the crank pins of the crankshaft. The crankshaft 19 and the camshafts 17 and 18 are interconnected by a chain transmission or by means of gears.

Полугидроцилиндры 9 и 10 через выпускные клапаны трубопроводом 21 соединены с распределительной коробкой (гидравлической коробкой передач) 22 и входными отверстиями многосекционного гидромотора 23 а через впускные клапаны трубопроводом 21 с масляным баком 24. Входные отверстия гидромотора 23 трубопроводами 21 через масляный радиатор 25 соединены с масляным баком 24. Ведущая шестерня 26 гидромотора 23 соединена через редуктор с карданным валом, вращающим, например, колеса автомобиля. Semi-hydraulic cylinders 9 and 10 are connected through a discharge valve 21 to a junction box (hydraulic gearbox) 22 and inlet openings of a multi-section hydraulic motor 23 and through inlet valves to a pipe 21 with an oil tank 24. The inlet openings of the hydraulic motor 23 are connected by pipelines 21 to an oil tank through an oil cooler 25 24. The driving gear 26 of the hydraulic motor 23 is connected through a gearbox with a driveshaft that rotates, for example, the wheels of a car.

Кроме того, для использования остаточной энергии газов цилиндры 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 и гидроцилиндр 9-10 выполнены с увеличенным рабочим объемом, таким образом, что при фазе "впуск" поступление горючей смеси происходит до достижения поршнями определенной точки точки закрытия клапанов, и дальнейшее движение поршня до нижней мертвой точки происходит без поступления горючей смеси в цилиндр, при этим заданная степень сжатия равна отношению объема поступившей в цилиндр горючей смеси к объему камеры сгорания. Увеличение рабочего объема цилиндра, т.е. отношение объема, освобождаемого поршнем при движении его от точки закрытия впускных клапанов до нижней мертвой точки к объему, освобождаемому поршнем при движении его от верхней мертвой точки то точки закрытия впускных клапанов может находиться в пределах 1-3, в зависимости от типа и технических характеристик конструируемого двигателя. In addition, to use the residual energy of the gases, cylinders 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 and hydraulic cylinder 9-10 are made with an increased working volume, so that during the “inlet” phase the flow of the combustible mixture occurs until the pistons of a certain point of the valve closing point, and the piston further moves to the bottom dead center without entering the combustible mixture into the cylinder, while the specified compression ratio is equal to the ratio of the volume of the combustible mixture entering the cylinder to the volume of the combustion chamber. Increase in cylinder working volume, i.e. the ratio of the volume released by the piston when it moves from the intake valve closing point to the bottom dead center to the volume released by the piston when it moves from the upper dead center, the intake valve closing point can be in the range 1-3, depending on the type and technical characteristics of the designed engine.

Двигатели могут выполняться с различной компоновкой цилиндров в блок, например, 1-2, 3-4, последовательно (фиг. 2а), параллельно (фиг. 2б) и на взаимоперпендикулярных осях (фиг. 2в). Engines can be performed with different cylinder arrangements in a block, for example, 1-2, 3-4, sequentially (Fig. 2a), in parallel (Fig. 2b) and on mutually perpendicular axes (Fig. 2c).

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Полуцилиндры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 работают попарно, например: в полуцилиндрах 1 и 7 такт "рабочий ход"; в полуцилиндрах 2 и 8 такт "выпуск" в полуцилиндрах 3 и 5 такт "впуск"; в полуцилиндрах 4 и 6 такт "сжатие". Half-cylinders 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 work in pairs, for example: in half-cylinders 1 and 7, the stroke is “stroke”; in half-cylinders 2 and 8, the “release” stroke; in half-cylinders 3 and 5, the “inlet” cycle; in half cylinders 4 and 6, the compression step.

Это связано с устойчивостью работы и недопущением перекоса блока поршней. Кроме того камеры сгорания попарно работающих цилиндров могут быть выполнены сообщающимися. This is due to the stability of the work and preventing distortion of the piston block. In addition, the combustion chambers of pairwise working cylinders can be made communicating.

Такты чередуются согласно рабочему циклу. При этом газы в попарноработающих полуцилиндрах, перемещая блок поршней включая и поршень 13 гидроцилиндра 9-10, выдавливают масло из условного полугидроцилиндра 10, и оно под давлением поступает на вход гидромотора 23 и вращает его. В другой полугидроцилиндр 9 масло, наоборот, поступает из масляного бака 24 по трубопроводу 21 через впускной клапан. По окончании такта "рабочий ход" для одной пары полуцилиндров (например 1 и 7) начинается такт "рабочий ход" в полуцилиндрах 4 и 6. И теперь уже из полугидроцилиндра 9 масло под давлением поступает на вход гидромотора 23 и вращает его, а в полугидроцилиндр 10 масло поступает из масляного бака. The bars alternate according to the duty cycle. In this case, the gases in the pair-working semi-cylinders, moving the piston block including the piston 13 of the hydraulic cylinder 9-10, squeeze the oil out of the conventional semi-hydraulic cylinder 10, and it under pressure enters the inlet of the hydraulic motor 23 and rotates it. In another semi-hydraulic cylinder 9, the oil, on the contrary, enters from the oil tank 24 through a pipe 21 through an inlet valve. At the end of the “stroke” stroke for one pair of half-cylinders (for example 1 and 7), the “stroke” stroke begins in the half-cylinders 4 and 6. And now, from the semi-hydraulic cylinder 9, the oil under pressure enters the inlet of the hydraulic motor 23 and rotates it, and into the semi-hydraulic cylinder 10 oil comes from the oil tank.

При непрерывном чередовании тактов масло из гидроцилиндра 9-10 также непрерывно поступает на вход гидромотора и непрерывно вращает его, а ведущий вал 26 гидромотора вращает карданный вал. При этом коленчатый вал соединен только с механизмом газораспределения и вращает только распределительные валы. With a continuous alternation of cycles, the oil from the hydraulic cylinder 9-10 also continuously enters the input of the hydraulic motor and continuously rotates it, and the drive shaft 26 of the hydraulic motor rotates the driveshaft. In this case, the crankshaft is connected only to the gas distribution mechanism and rotates only the camshafts.

Основным достоинством данного двигателя является малый расход топлива и значительное увеличение ресурса двигателя, в первую очередь цилиндро-поршневой группы. Снятие функций преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение карданного вала и передача ее гидросистеме, а также использование цилиндров с увеличенными рабочими объемами позволяет уменьшить расход топлива в 2-2,5 раза для карбюраторных двигателей и в 1,5-2 раза для дизельных двигателей. Ресурс цилиндро-поршневой группы на порядок выше ресурса известных двигателей. The main advantage of this engine is low fuel consumption and a significant increase in engine life, primarily the cylinder-piston group. Removing the functions of converting the reciprocating motion of the pistons into the rotational motion of the driveshaft and transferring it to the hydraulic system, as well as the use of cylinders with increased working volumes, reduces fuel consumption by 2-2.5 times for carburetor engines and 1.5-2 times for diesel engines. The resource of the cylinder-piston group is an order of magnitude higher than the resource of known engines.

Claims

INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a cylinder block, pistons, a gas distribution mechanism, a crankshaft and connecting rods, the cylinders being made with central axial grooves through which a rod is connected, connected to the crankshaft by connecting rods located on the outside of the cylinders, and the pistons are connected by a rod in a single unit and made with two heads, while the crankshaft is kinematically connected with the gas distribution mechanism and the driveshaft, characterized in that it is equipped with a hydraulic system, including at least at least one hydraulic cylinder and a hydraulic motor connected through pipelines, while the hydraulic cylinder, made with central axial grooves, is installed in the cylinder block, and its piston is connected to the said rod similarly to the pistons of the cylinder block, and the crankshaft is kinematically connected to the gas distribution mechanism, and the hydraulic motor with driveshaft.