RU2076216C1 - Internal combustion engine with doubled number of cylinders - Google Patents

Internal combustion engine with doubled number of cylinders Download PDF

Info

Publication number
RU2076216C1
RU2076216C1 RU93037449A RU93037449A RU2076216C1 RU 2076216 C1 RU2076216 C1 RU 2076216C1 RU 93037449 A RU93037449 A RU 93037449A RU 93037449 A RU93037449 A RU 93037449A RU 2076216 C1 RU2076216 C1 RU 2076216C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinders
engine
cylinder
combustion chamber
compressed air
Prior art date
Application number
RU93037449A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93037449A (en
Inventor
Юрий Борисович Кашеваров
Original Assignee
Юрий Борисович Кашеваров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Борисович Кашеваров filed Critical Юрий Борисович Кашеваров
Priority to RU93037449A priority Critical patent/RU2076216C1/en
Publication of RU93037449A publication Critical patent/RU93037449A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2076216C1 publication Critical patent/RU2076216C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering; internal combustion engines for any vehicles powered by internal combustion engines. SUBSTANCE: in proposed engine one combustion chamber provides operation of six cylinder. Cylinders are paired through common vertical axis with pistons of upper and lower cylinders connected by rod passing through bushing connecting the cylinders. Upwards and downwards movements of rod are working strokes, thanks to which paired cylinders realize concept of single-stroke internal combustion engine instead of four-stroke diesel engine. Upper part of upper cylinder serves simultaneously as compressor. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (д.в.с.), предназначенным для любых видов транспорта, а также для любых машин, использующих в качестве двигателей д.в.с. The invention relates to internal combustion engines (engine), intended for all types of vehicles, as well as for any machines using engine engines as engines

Используемые д.в.с. являющиеся аналогом предлагаемого д.в.с. имеют малый КПД, малую удельную мощность большую металлоемкость, малый ресурс безаварийной работы. Used dvs being analogous to the proposed d.s. They have low efficiency, low specific power, large metal consumption, and a small resource of trouble-free operation.

Прототипом предлагаемого д.в.с. является дизельный д.в.с. имеющий наибольший КПД из известных д.в.с. и по этой причине имеет наибольшее применение. Однако одновременно дизельный д.в.с. имеет наименьшую удельную мощность большую металлоемкость по сравнению, например, с бензиновыми д.в.с. что препятствует его применению для воздушного транспорта и легковых автомобилей. The prototype of the proposed d.s. is a diesel engine having the highest efficiency of the known d.v.s. and for this reason has the greatest application. However, at the same time, the diesel engine has the lowest power density, greater metal consumption compared, for example, with gasoline engine which prevents its use for air transport and cars.

Предлагаемый д.в.с. существенно уменьшает все отмеченные недостатки д.в. с. и прежде всего дизельного д.в.с. в результате чего он может найти широкое применение взамен известных д.в.с. всех типов и назначений, так как он может работать как в режиме дизеля на дизельном топливе, так и в режиме бензинового д.в.с. на бензине и керосине. Proposed d.v.s. significantly reduces all noted deficiencies from. and above all diesel engine as a result of which it can find wide application instead of the well-known d.v.s. all types and purposes, since it can work both in diesel mode on diesel fuel, and in gasoline diesel engine mode on gasoline and kerosene.

Предлагаемый д.в.с. является принципиально новым д.в.с. в котором удвоено число цилиндров, расположенных соосно и приходящихся на один кривошипно-шатунный механизм, а камеры сгорания за один рабочий ход поршня реализуют до 5 и более воспламенений топливной смеси, при этом одна камера сгорания работает на 6 цилиндров, в результате чего в несколько раз увеличивается удельная мощность предлагаемого двигателя и повышается его КПД по сравнению с принятым прототипом. К тому же соосная установка верхних цилиндров над нижним и жесткое соединение их поршней штоком позволила в 2 раза увеличить средний (за один оборот коленчатого вала) крутящий момент, приложенный кривошипно-шатунным механизмом к коленчатому валу, за счет того, что во время рабочего хода вверх верхнего поршня создается сила тяги, передаваемая шатуном на цеху коленчатого вала. Кроме того, в камеру сгорания поступает сжатый воздух от отдельно работающего компрессора, что также увеличивает удельную мощность и КПД предлагаемого д.в.с. работающего с двухтактном режиме. Proposed d.v.s. is a fundamentally new d.v.s. in which the number of cylinders located coaxially and falling on one crank mechanism is doubled, and the combustion chambers realize up to 5 or more ignitions of the fuel mixture in one stroke of the piston, with one combustion chamber working on 6 cylinders, resulting in several times the specific power of the proposed engine increases and its efficiency increases compared with the adopted prototype. In addition, the coaxial installation of the upper cylinders above the lower and the rigid connection of their pistons by the rod made it possible to increase by 2 times the average (for one revolution of the crankshaft) torque applied by the crank mechanism to the crankshaft due to the fact that during the up stroke the upper piston creates traction, transmitted by the connecting rod to the crankshaft workshop. In addition, compressed air from a separately operating compressor enters the combustion chamber, which also increases the specific power and efficiency of the proposed combustion engine. working with push-pull mode.

Подача сжатого воздуха в камеру сгорания существенно упрощает запуск д. в. с. уменьшает необходимую мощность стартера, который с предлагаемом д.в.с. используется для запуска компрессора с помощью пускового компрессора, потребляющего меньшую мощность для своего пуска, в результате чего уменьшается масса и стоимость аккумуляторов и стартера, а также уменьшается время запуска д.в.с. при отрицательной температуре. The supply of compressed air to the combustion chamber greatly simplifies the start of the combustion engine. from. reduces the required power of the starter, which with the proposed d.v.s. It is used to start the compressor with the help of a starting compressor, which consumes less power for its start-up, as a result of which the mass and cost of the batteries and starter are reduced, as well as the start-up time of the engine at a negative temperature.

Преимуществом предлагаемого д.в.с. является то, что он не заглохнет при любой нагрузке на карданный вал, а крутящий момент карданного вала возрастает с увеличением внешней нагрузки на двигатель, что позволяет или не иметь коробку передач или заменить ее на более простую и надежную в эксплуатации коробку планетарного типа, являющейся одновременно муфтой сцепления. Такая муфта сцепления предложена мной в патенте взамен авт.св. СССР N 1366682 на энергетический комплекс (п. 4 формулы изобретения). The advantage of the proposed d.s. It is that it does not stall at any load on the driveshaft, and the torque of the driveshaft increases with an increase in the external load on the engine, which allows or not to have a gearbox or replace it with a simpler and more reliable planetary gearbox, which is simultaneously clutch. Such a clutch was proposed by me in the patent instead of auto USSR N 1366682 for the energy complex (paragraph 4 of the claims).

Существенное значение для уменьшения тепловых потерь имеет сферическая форма камеры сгорания, ее термоизоляция, устройство сферических камер для сжатого воздуха и отсутствие жесткой кинематической связи между работой камеры сгорания и кривошипно-шатунного механизма, что также увеличивает КПД двигателя. The spherical shape of the combustion chamber, its thermal insulation, the arrangement of spherical chambers for compressed air and the absence of a rigid kinematic connection between the operation of the combustion chamber and the crank mechanism, which also increases the efficiency of the engine, are essential for reducing heat loss.

Отмеченные преимущества предлагаемого д.в.с. позволяют в 3 4 раза увеличить его удельную мощность по сравнению с прототипом, повысить его КПД и ряд других эксплуатационных характеристик. The noted advantages of the proposed d.s. allow 3 to 4 times to increase its specific power compared with the prototype, to increase its efficiency and a number of other operational characteristics.

На фиг. 1 дано сечение В В на фиг. 3 блока цилиндров; на фиг. 2 - сечение А А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б Б на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 4 сечение В В на фиг. 3; на фиг. 5 шестерни соединяющие коленчатые валы; на фиг. 6 осевое сечение втулки штока; на фиг. 7 сечение Б Б на фиг. 1 части камеры сгорания в увеличенном виде; на фиг. 8 сечение основного компрессора Г Г на фиг. 9; на фиг. 9 сечение Б Б на фиг. 8; на фиг. 10 сечение Д Д на фиг. 3 цилиндрического клапана; на фиг. 11 схема работы центрального клапана; на фиг. 12 графики работы поршней д.в.с. на фиг. 13 индикаторная диаграмма работы поршня. In FIG. 1 shows section B B in FIG. 3 cylinder blocks; in FIG. 2 is a section A A in FIG. one; in FIG. 3 section B B in FIG. 1 enlarged view; in FIG. 4, section B B in FIG. 3; in FIG. 5 gears connecting crankshafts; in FIG. 6 axial section of the stem sleeve; in FIG. 7 section B B in FIG. 1 part of the combustion chamber in an enlarged form; in FIG. 8 is a sectional view of the main compressor GG in FIG. 9; in FIG. 9 section B B in FIG. eight; in FIG. 10 section D D in FIG. 3 cylinder valves; in FIG. 11 diagram of the central valve; in FIG. 12 piston diagrams in FIG. 13 indicator diagram of the piston.

Д. в.с. имеет блок цилиндров 1, оголовник 2 и 3, основной компрессор 4 с баллоном для сжатого воздуха, водяной насос 5 с баком для воды, аккумуляторы 6 с электрооборудованием, топливный насос 7 и масляный насос 8. D.S. it has a cylinder block 1, an ogolovnik 2 and 3, a main compressor 4 with a cylinder for compressed air, a water pump 5 with a water tank, batteries 6 with electrical equipment, a fuel pump 7 and an oil pump 8.

Блок цилиндров 1 объединяет шесть пар нижних и верхних цилиндров 9 и 10, установленных соосно в верхней и нижней рубашках 11 водяного охлаждения. Поршни 12 и 13 соответственно нижних и верхних цилиндров 9 и 10 жестко соединены со штоком 14, проходящим через втулку 15, соединяющую торцевые основания 16 и 17 цилиндров 8 и 9. Поршень 12 через оси 18 и 19 соединен шатуном 20 с коленом 21 одного из трех коленчатых валов 22, 23 и 24, установленных параллельно друг другу в картере 25. На концах коленчатых валов 22, 23 и 24 закреплены шестерни 26, 27 и 28, между которыми установлены шестерни-сателлиты 29. С шестерней 26 находится в зацеплении шестерня датчика 30 электрических импульсов, определяющего скорость вращения коленчатых валов 22, 23 и 24. Цилиндры 9 и 10 имеют клапаны 31 на выхлопных трубах 32 выпуска выхлопных газов. Цилиндры 10 имеют клапан 33 пуска воздуха и клапан 34 выпуска сжатого воздуха через патрубок 35 в баллон 36 со сжатым воздухом. The cylinder block 1 combines six pairs of lower and upper cylinders 9 and 10, mounted coaxially in the upper and lower jackets 11 water cooling. Pistons 12 and 13 of the lower and upper cylinders 9 and 10, respectively, are rigidly connected to the rod 14 passing through a sleeve 15 connecting the end bases 16 and 17 of the cylinders 8 and 9. The piston 12 is connected through the axles 18 and 19 by the connecting rod 20 to the elbow 21 of one of three crankshafts 22, 23 and 24 mounted parallel to each other in the crankcase 25. At the ends of the crankshafts 22, 23 and 24, gears 26, 27 and 28 are fixed, between which gears-satellites 29 are mounted. With gear 26, the gear of the sensor 30 is engaged electrical impulses determining knee rotation speed the shafts 22, 23 and 24. The cylinders 9 and 10 have valves 31 on the exhaust pipes 32 of the exhaust. The cylinders 10 have an air start valve 33 and a compressed air exhaust valve 34 through a nozzle 35 into a compressed air cylinder 36.

Оголовники 2 и 3 имеют одинаковое устройство, верхний оголовник 2 предназначен для снабжения газами нижних цилиндров 9, нижний оголовник 3 для снабжения газами верхних цилиндров 10. Оголовники 2 и 3 имеют сферическую камеру сгорания 37, образованную жаростойким термоинерционным (теплоемким) сплавом 38, между которым и корпусом оголовника установлена термоизолирующая прокладка 39; камеры 40 со сжатым воздухом, образованные сферическими поверхностями концентрическими относительно камеры сгорания 37 и меридиально расположенными поясами 41, соединяющими наружную и внутреннюю части корпуса оголовника; термоизолирующую прокладку 42, образующую наружную сферическую поверхность камер со сжатым воздухом; конусные трубки 43, соединяющие камеры 37 и 40; патрубки 44, соединяющие камеры 40 с трубами 45, идущими от баллона 36 со сжатым воздухом; форсунку 46, соединенную трубкой 47 с топливным насосом 7; цилиндрический клапан 48 с каналом 49, соединяющим камеру сгорания 37 с газоводом 50; при этом верхний и нижний цилиндрические клапаны 48 оголовника 2 и 3 вращаются шаговым электродвигателем 51, скорость вращения которого определяется частотой электрических импульсов, получаемых от датчика 30. Каналы 49 верхнего и нижнего клапана 48 установлены так, что соединяют камеры сгорания 37 с газоводами 50 взаимно противоположных направлений. Ogolovniki 2 and 3 have the same device, the upper ogolovnik 2 is designed to supply gases to the lower cylinders 9, the lower ogolovnik 3 to supply gases to the upper cylinders 10. The ogolovniki 2 and 3 have a spherical combustion chamber 37 formed by heat-resistant inertia (heat-resistant) alloy 38, between which and a heat-insulating gasket 39; chambers 40 with compressed air formed by spherical surfaces concentric with respect to the combustion chamber 37 and meridially located belts 41 connecting the outer and inner parts of the body of the headband; thermally insulating gasket 42, forming the outer spherical surface of the chambers with compressed air; conical tubes 43 connecting the chambers 37 and 40; nozzles 44 connecting the chambers 40 to the pipes 45 extending from the compressed air cylinder 36; an injector 46 connected by a tube 47 to a fuel pump 7; a cylindrical valve 48 with a channel 49 connecting the combustion chamber 37 to the gas duct 50; while the upper and lower cylindrical valves 48 of the headband 2 and 3 are rotated by a stepper motor 51, the rotation speed of which is determined by the frequency of electric pulses received from the sensor 30. The channels 49 of the upper and lower valves 48 are installed so that they connect the combustion chambers 37 to the gas ducts 50 mutually opposite directions.

Оголовники2 и 3 имеют электросвечи 52, установленные в камере сгорания 37 (фиг. 7) электронагреватели 53, установленные в камерах 40 для нагревания в них сжатого воздуха при запуске д.в.с. Ogolovniki 2 and 3 have electric candles 52 installed in the combustion chamber 37 (Fig. 7) electric heaters 53 installed in the chambers 40 for heating the compressed air in them when starting the engine

Втулка 15, через которую проходит шток 14, имеет в средней части кольцевую фаску 54, соединенную с маслопроводом 55 с масляным насосом 8, и кольцевые фаски 56 с установленными в них разъемными маслосъемными кольцами 57. The sleeve 15, through which the rod 14 passes, has in the middle part an annular chamfer 54 connected to the oil pipe 55 with an oil pump 8, and annular chamfers 56 with split oil scraper rings 57 installed therein.

Смазка поршня 13 производится с помощью устройства 58, установленного на верхнем торцевом основании цилиндра 10 и на верхней части поршня 13. Устройство 58 заимствовано из авт.св. N 1709019 от 11.07.89 на устройство ударного действия. Lubrication of the piston 13 is carried out using a device 58 mounted on the upper end base of the cylinder 10 and on the upper part of the piston 13. The device 58 is borrowed from auth. N 1709019 from 07/11/89 on the device of shock action.

На нижнем торцевом основании цилиндра 10 и на верхнем торцевом основании цилиндра 9 установлены электродатчики 59 положения поршней 12 и 13. Поршни 12 и 13 изготавливаются из того же материала, что и цилиндры 8 и 9, например из стали или из другого материала, имеющего такой же коэффициент температурного расширения, что и материал, из которого изготовлены цилиндры 9 и 10. Внутренние торцевые поверхности цилиндров имеют термоизолирующее покрытие. Такое же покрытие имеют внутренние стенки цилиндров 9 и 10, а также шток 14 и газоводы 50. On the lower end base of the cylinder 10 and on the upper end base of the cylinder 9, the position sensors 59 of the pistons 12 and 13 are installed. The pistons 12 and 13 are made of the same material as the cylinders 8 and 9, for example, steel or another material having the same coefficient of thermal expansion, as the material from which the cylinders 9 and 10 are made. The inner end surfaces of the cylinders have a thermally insulating coating. The inner walls of the cylinders 9 and 10, as well as the rod 14 and gas ducts 50, have the same coating.

Все электрические устройства д.в.с. (электросвечи 52, электродатчики 59, компьютер, установленный в кабине водителя) получают электроэнергию от аккумуляторов 6, преобразованную соответствующим электрооборудованием 60. Аккумуляторы 6 подзаряжаются во время работы двигателя от электрогенератора 61, который как и насосы 5, 7 и 8, имеет привод от шестерней 26 и 28. All electrical devices (electric candles 52, electric sensors 59, a computer installed in the driver’s cabin) receive electric power from the batteries 6, converted by the corresponding electrical equipment 60. The batteries 6 are recharged during operation of the engine from the electric generator 61, which, like pumps 5, 7 and 8, is driven by gears 26 and 28.

Основной компрессор 4 (фиг. 8 и 9) имеет устройство. аналогичное устройству блока цилиндров 1 и оголовников 2 и 3 за исключением нижних цилиндров 9 блока цилиндров 1, которые заменены в компрессоре 4 на цилиндры 10, зеркально расположенные относительно верхних цилиндров 10. При этом отношение линейных размеров оголовников 2 и 3 и цилиндров 10 компрессора 4 к линейным размерам блока цилиндров 1 и оголовников 2 и 3 равно 1 к 2, 6. The main compressor 4 (Fig. 8 and 9) has a device. similar to the arrangement of cylinder block 1 and headbands 2 and 3 with the exception of the lower cylinders 9 of cylinder block 1, which are replaced in the compressor 4 by cylinders 10 mirrored relative to the upper cylinders 10. The ratio of the linear dimensions of the headbands 2 and 3 and cylinder 10 of the compressor 4 to the linear dimensions of cylinder block 1 and headbands 2 and 3 are 1 to 2, 6.

Учитывая вышеизложенное, номера позиций деталей компрессора, аналогичных по устройству деталям блока цилиндров 1 и оголовников 2 и 3, оставлены без изменения. По этой причине описание устройства компрессора 4 и способа его работы дано только в части, отличающей его от устройства и работы блока цилиндров и оголовников 2 и 3. Considering the above, the position numbers of compressor parts, similar in design to the details of the cylinder block 1 and the head arms 2 and 3, were left unchanged. For this reason, the description of the device of the compressor 4 and the method of its operation is given only in the part that distinguishes it from the device and the operation of the cylinder block and headbands 2 and 3.

На фиг. 9 не показаны детали, данные на фиг. 3, 4 и 7, которые полностью отражают устройство камеры сгорания оголовников 2 и 3 компрессора 4. In FIG. 9, the details shown in FIG. 3, 4 and 7, which fully reflect the device of the combustion chamber of the head arms 2 and 3 of the compressor 4.

Клапаны 33 основного компрессора 4 и компрессоров цилиндра 10 блока цилиндров 1 имеют устройство дистанционной регулировки давления сжатого воздуха, поставляемого в баллон 36 со сжатым воздухом. В отличии от клапана 33 блока цилиндров 1 этот клапан не имеет стопорного устройства, оставляющего клапан открытым. The valves 33 of the main compressor 4 and the cylinder compressors 10 of the cylinder block 1 have a device for remote control of the pressure of compressed air supplied to the container 36 with compressed air. Unlike valve 33 of cylinder block 1, this valve does not have a locking device that leaves the valve open.

Ориентировочный расчет основных характеристик работы и эффективности двигателя. An approximate calculation of the main characteristics of the work and engine efficiency.

Целью расчета будет сравнение полученных данных предлагаемого двигателя с наиболее эффективным современным дизельным двигателем, нашедшим широкое распространение в автомобилях, морских и речных судах, на железнодорожном транспорте, в стационарных энергетических установках. The purpose of the calculation will be to compare the obtained data of the proposed engine with the most efficient modern diesel engine, which is widely used in cars, sea and river vessels, in rail transport, in stationary power plants.

По сравнению с дизельным двигателем в предлагаемом д.в.с. камера сгорания, равная по объему, работает с частотой, в 15 раз большей, независимо от работы кривошипно-шатунного механизма. Благодаря этому мощность, вырабатываемая камерой сгорания, в 15 раз превышает мощность, вырабатываемую камерой сгорания дизеля, что позволило иметь одну камеру сгорания на шесть цилиндров. Compared to the diesel engine in the proposed engine. the combustion chamber, equal in volume, operates with a frequency of 15 times greater, regardless of the operation of the crank mechanism. Due to this, the power generated by the combustion chamber is 15 times higher than the power generated by the diesel combustion chamber, which made it possible to have one combustion chamber for six cylinders.

Кроме того, такая скорость работы камеры сгорания, равная 7, 5 воспламенений за 1 оборот коленчатого вала дизельного двигателя, позволила в четыре раза уменьшить скорость вращения коленчатого вала. Увеличение в 4 раза времени оборота коленчатого вала дает уже 30 воспламенений за 1 оборот коленчатого вала. При этом каждый из шести цилиндров получает продукты горения от 5 воспламенений и имеет объем, в 5 раз больший объема цилиндра дизельного д. в.с. За два оборота коленчатого вала каждый цилиндр получить в 10 раз больше продуктов сгорания, чем дизельный д.в.с. но затратит в 4 раза больше времени. In addition, such a speed of the combustion chamber, equal to 7, 5 ignitions per 1 revolution of the crankshaft of a diesel engine, allowed to reduce the rotational speed of the crankshaft by four times. A 4-fold increase in the crankshaft revolution time already gives 30 ignitions per 1 revolution of the crankshaft. Moreover, each of the six cylinders receives combustion products from 5 ignitions and has a volume 5 times larger than the volume of the cylinder of a diesel engine. For two turns of the crankshaft, each cylinder will receive 10 times more combustion products than diesel engine. but it will cost 4 times more time.

Поршень 12 соединен штоком 14 с поршнем 13, который производит рабочий ход тогда, когда поршень 12 имеет холостой ход. В результате этого шатун 20 передает на коленчатый вал не только момент силы давления поршня 12 вниз на колено 21, но также и момент силы тяги поршня 13 вверх на колено 21, что в два раза увеличивает мощность, передаваемую кривошипом на коленчатый вал. Следовательно, на одно колено коленчатого вала будет передаваться мощность от двух цилиндров, в 5 раз большая, чем у дизеля. При этом равномерность подачи крутящего момента на коленчатый вал в 4 раза большая, чем у дизеля, в результате чего отпадает необходимость в маховике, и в 4 раза уменьшается масса коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом, приходящаяся на 1 кВт мощности д.в.с. и не менее чем в 4 раза увеличивается срок службы этих механизмов и коленчатого вала. The piston 12 is connected by a rod 14 to the piston 13, which produces a stroke when the piston 12 has an idle stroke. As a result of this, the connecting rod 20 transfers to the crankshaft not only the moment of pressure of the piston 12 down to the knee 21, but also the moment of the thrust of the piston 13 up to the knee 21, which doubles the power transmitted by the crank to the crankshaft. Consequently, power from two cylinders, 5 times greater than that of a diesel engine, will be transmitted to one crankshaft bend. At the same time, the uniformity of supply of torque to the crankshaft is 4 times greater than that of a diesel engine, as a result of which the flywheel is no longer needed, and the crankshaft mass per 1 kW of engine power is reduced by 4 times. and the service life of these mechanisms and the crankshaft is increased by at least 4 times.

С учетом того, что скорость движения поршня уменьшится в 2,8 раза по сравнению со скоростью движения поршня в цилиндре дизеля, а воздействие перепада температур и нагрузок уменьшится почти в 2 раза, долговечность работы поршня и цилиндра увеличится в предлагаемом двигателе в 2 3 раза. Given the fact that the piston speed decreases by 2.8 times compared with the speed of the piston in the diesel cylinder, and the influence of temperature and load drops decreases by almost 2 times, the durability of the piston and cylinder will increase in the proposed engine by 2 3 times.

С учетом того, что в предлагаемом д.в.с. нет клапанов в камере сгорания, являющихся наиболее ненадежной частью дизельного двигателя, и нет распределительного вала с кулачками для клапанов, а камера сгорания приходится на 6 цилиндров, то можно принять, что долговечность (ресурс работы) предлагаемого двигателя в 4 раза больше, чем у дизельного двигателя. Given the fact that in the proposed d.v.s. there are no valves in the combustion chamber, which are the most unreliable part of the diesel engine, and there is no camshaft with cams for valves, and the combustion chamber has 6 cylinders, it can be assumed that the durability (service life) of the proposed engine is 4 times that of a diesel engine.

На фиг. 13 дана индикаторная диаграмма работы поршней предлагаемого двигателя сплошной линией и дизельного д.в.с. пунктирной линией, отражающей графически вышеупомянутые процессы. Для построения индикаторной диаграммы по горизонтальной оси отложены объемы цилиндров. За единицу объемов принят объем цилиндра четырехтактного дизельного д.в.с. у которого один рабочий ход поршня приходится на два оборота коленчатого вала. За два оборота коленчатого вала в предлагаемом д.в.с. выполняется два рабочих хода поршня, поэтому для получения сравнительных диаграмм объем цилиндра предлагаемого д.в.с. удвоен и принят равным 10 объемам цилиндра дизельного д.в.с. In FIG. 13 is an indicator diagram of the pistons of the proposed engine with a solid line and diesel engine. a dotted line graphically reflecting the above processes. To build an indicator chart on the horizontal axis, cylinder volumes are plotted. The unit volume is the cylinder volume of a four-stroke diesel engine. in which one stroke of the piston occurs in two turns of the crankshaft. For two turns of the crankshaft in the proposed engine. two piston strokes are performed, therefore, to obtain comparative diagrams, the cylinder volume of the proposed engine doubled and taken equal to 10 cylinder volumes of diesel engine

По вертикальной оси отложены давление газов в кг/см2. На диаграммах нанесены характерные точки работы поршней, обозначенные цифрами. На диаграмме дизельного д.в.с. цифры даны на выносках, а на диаграмме предлагаемого д.в. с. цифры поставлены рядом с точками.The vertical axis represents the gas pressure in kg / cm 2 . The diagrams show the characteristic points of piston operation, indicated by numbers. On the diesel engine diagram figures are given on callouts, and on the diagram of the proposed AI from. numbers are placed next to dots.

Точка 1 ВМТ диаграммы дизельного д.в.с. воспламенение топливной смеси, при котором давление в цилиндре поднимается до 150 кг/см2. Точка 1 ВМТ положения поршня на диаграмме предлагаемого д.в.с. имеет давление 80 кг/см2, которое возникает в цилиндре во время начального момента соединения газовода 50 цилиндра 9 клапаном 48 с камерой сгорания 37. Движение поршня вниз происходит под давлением газов, поступающих в цилиндр 9 из камеры сгорания 37 при открытом клапане 48. При повороте клапана 48 на 120oС он перекроет газовод 50. Эта точка обозначена на графике цифрой 2. За точкой 2 дальнейшее движение поршня происходит без подпитки цилиндра 9 газами камеры 37. В точке 3 при давлении 4 5 кг/см2 открывается клапан 31 выхлопной трубы, после чего давление падает до 2 1 кг/см2 в точке 4. Движение поршня при холостом ходу происходит при открытом клапане 31 и давлении 2 1 кг/см2 до ВМТ точки 5, в которой клапан 31 закрывается, а клапан 48 начинает открываться, создавая давление до 80 кг/см2 и превращая точку 5 в точку 1.Point 1 TDC diagram of diesel engine ignition of the fuel mixture, in which the pressure in the cylinder rises to 150 kg / cm 2 . Point 1 TDC of the piston position in the diagram of the proposed engine has a pressure of 80 kg / cm 2 that occurs in the cylinder during the initial moment of connecting the gas duct 50 of the cylinder 9 with the valve 48 to the combustion chamber 37. The downward movement of the piston occurs under the pressure of gases entering the cylinder 9 from the combustion chamber 37 with the valve 48 open. turning valve 48 by 120 o С it will block the gas duct 50. This point is indicated on the graph by number 2. Behind point 2, the further movement of the piston occurs without feeding cylinder 9 with the gases of chamber 37. At point 3, the exhaust valve 31 opens at the pressure of 4.5 kg / cm 2 pipe, after which the pressure drops it reaches up to 2 1 kg / cm 2 at point 4. The idle piston moves with valve 31 open and a pressure of 2 1 kg / cm 2 to TDC point 5, at which valve 31 closes and valve 48 begins to open, creating pressure up to 80 kg / cm 2 and turning point 5 into point 1.

Площади, замкнутые линиями диаграммы между точками 1, 2, 3, 4 и 5, пропорциональны работе поршней цилиндров, имеющих эквивалентный объем (т.е. объем, приведенный к двум оборотам коленчатого вала). Во сколько раз площадь диаграммы предлагаемого двигателя больше площади диаграммы дизеля, во столько раз мощность предлагаемого двигателя будет больше, чем мощность дизеля с равным числом цилиндров и при равном объеме камер сгорания каждого цилиндра дизеля объему одной камеры сгорания, приходящейся на 6 цилиндров предлагаемого д.в.с. Площадь диаграммы предлагаемого д.в.с. на фиг. 13 более чем в 10 раз превосходит площадь диаграммы дизеля, следовательно, мощность предлагаемого д.в.с. будет более чем в 10 раз превосходить мощность дизеля. Давление в цилиндре дизеля в Вмт почти в 2 раза выше давления в Вмт в цилиндре предлагаемого д. в.с. Учитывая, что температура газов пропорциональна их давлению, можно считать, что стенки цилиндров предлагаемого д.в.с. могут быть вдвое тоньше, чем у дизеля, а тепловые потери через них уменьшатся не менее чем в 2 раза по сравнению с тепловыми потерями цилиндров дизеля, так как эти потери будут пропорциональны абсолютной температуре газов в степени, большей чем 2. The areas enclosed by the lines of the diagram between points 1, 2, 3, 4, and 5 are proportional to the operation of the pistons of the cylinders having an equivalent volume (i.e., the volume reduced to two revolutions of the crankshaft). How many times the area of the diagram of the proposed engine is larger than the area of the diagram of the diesel, so many times the power of the proposed engine will be greater than the power of a diesel engine with an equal number of cylinders and with an equal volume of combustion chambers of each cylinder of a diesel engine to the volume of one combustion chamber per 6 cylinders of the proposed engine .from. The area of the diagram of the proposed d.s. in FIG. 13 is more than 10 times larger than the area of the diesel engine diagram, therefore, the power of the proposed diesel engine will be more than 10 times the diesel power. The pressure in the diesel cylinder in Vmt is almost 2 times higher than the pressure in Vmt in the cylinder of the proposed diesel engine Given that the temperature of the gases is proportional to their pressure, it can be assumed that the cylinder walls of the proposed engine can be twice thinner than that of a diesel engine, and the heat loss through them will decrease by at least 2 times compared with the heat loss of the diesel cylinders, since these losses will be proportional to the absolute temperature of the gases to a degree greater than 2.

Сравнивая конструкции этих д.в.с. можно принять, что масса предлагаемого двигателя будет в 2 раза больше, чем масса дизеля с таким же числом цилиндров при мощности предлагаемого д.в.с. более чем в 10 раз большей чем у дизеля, следовательно, удельная мощность предлагаемого д.в.с. будет более чем в 5 раз превосходить удельную мощность дизеля. Comparing the designs of these d.v.s. we can assume that the mass of the proposed engine will be 2 times greater than the mass of a diesel engine with the same number of cylinders at the power of the proposed engine. more than 10 times greater than that of a diesel engine, therefore, the specific power of the proposed engine will be more than 5 times higher than the diesel power density.

Отделение камеры сгорания от цилиндров позволило уменьшить тепловые потери цилиндров и уменьшить объем воды, необходимой для их охлаждения, так как в цилиндры поступают продукты сгорания с существенно меньшей максимальной температурой воспламенения топлива. На этом воздействие максимальной температуры воспламенения топлива на термоинерционный корпус 38 камеры сгорания и на корпус оголовников 2 и 3 компенсируется соответствующим нагревом сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания 37. Таким образом, оголовник и корпус 38 камеры сгорания охлаждаются сжатым воздухом, возвращающим тепловую энергию в камеру 37, которая повышает температуру и давление газов во время горения топлива, что увеличивает КПД предлагаемого д.в.с. по сравнению с дизелем. Кроме того, за счет уменьшения скорости движения поршней и кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом уменьшаются в 2 3 раза потери на трение, приходящееся на 1 кВт мощности двигателя, что также увеличивает КПД двигателя. К тому же в дизельном двигателе на 1 рабочий ход поршня приходится два оборота коленчатого вала и три холостых хода поршня, а в предлагаемом двигателе в 3 раза меньше холостых ходов поршней и нет холостого хода у кривошипно-шатунного механизма. С учетом вышеизложенных преимуществ предлагаемого д. в. с. его КПД будет выше, чем КПД дизельного двигателя на 20 - 30% и в 2 раза выше, чем у карбюраторных автотракторных д.в.с. The separation of the combustion chamber from the cylinders made it possible to reduce the heat loss of the cylinders and to reduce the volume of water necessary for their cooling, since the combustion products with a significantly lower maximum ignition temperature of the fuel enter the cylinders. On this, the effect of the maximum ignition temperature of the fuel on the thermal inertia housing 38 of the combustion chamber and on the body of the head ends 2 and 3 is compensated by the corresponding heating of the compressed air entering the combustion chamber 37. Thus, the head end and the body 38 of the combustion chamber are cooled by compressed air returning thermal energy to the chamber 37, which increases the temperature and pressure of the gases during the combustion of the fuel, which increases the efficiency of the proposed combustion engine compared to diesel. In addition, by reducing the speed of the pistons and the crank mechanism with the crankshaft, friction losses per 1 kW of engine power are reduced by 2 3 times, which also increases engine efficiency. In addition, in a diesel engine, one turn of the piston accounts for two crankshaft revolutions and three idle pistons, and in the proposed engine, it is 3 times less than idle pistons and there is no idle at the crank mechanism. In view of the above advantages of the proposed d. from. its efficiency will be higher than the efficiency of a diesel engine by 20 - 30% and 2 times higher than that of carburetor autotractor engines

Большим преимуществом предлагаемого д.в.с. перед всеми известными д.в.с. является возможность его работы на различных видах жидкого топлива с различным октановым числом в диапазоне от дизельного топлива до бензина. Такая возможность может быть обеспечена регулировкой клапана подачи сжатого воздуха из компрессора, в результате которой воздух в камеру сгорания будет поступать с той степенью сжатия (т.е. с тем давлением), которая соответствует используемому виду топлива. Данное преимущество предлагаемого д.в.с. имеет особо важное значение для военных машин, снабжение которых горючим осложнено спецификой их применения. The great advantage of the proposed d.s. in front of all the famous d.s. is the possibility of its operation on various types of liquid fuels with different octane numbers in the range from diesel to gasoline. This possibility can be provided by adjusting the valve for supplying compressed air from the compressor, as a result of which air will enter the combustion chamber with the compression ratio (i.e., with that pressure) that corresponds to the type of fuel used. This advantage of the proposed d.s. It is especially important for military vehicles, the supply of which is complicated by the fuel specifics of their application.

Отделение камеры сгорания от цилиндров дало предлагаемому д.в.с. новое весьма существенное преимущество, заключающееся в том, что с увеличением внешней нагрузки увеличивается крутящий момент, передаваемый на коленчатый вал, и двигатель не глохнет, а продолжает работать. Такая возможность реализуется в результате того, что с уменьшением скорости вращения коленчатого вала уменьшается скорость вращения цилиндрического клапана 48 соответствующим уменьшением частоты электроимпульсов, поступающих от датчика 30 в шаговый электродвигатель 51. В цилиндры подается больше продуктов сгорания топлива, давление в них повышается и увеличивается сила воздействия поршней на кривошипно-шатунный механизм. При этом немного снижается КПД двигателя. The separation of the combustion chamber from the cylinders gave the proposed combustion engine a new very significant advantage, namely, that with an increase in external load, the torque transmitted to the crankshaft increases, and the engine does not stall, but continues to work. This possibility is realized as a result of the fact that with a decrease in the rotational speed of the crankshaft, the rotation speed of the cylindrical valve 48 decreases with a corresponding decrease in the frequency of electric pulses coming from the sensor 30 to the stepper motor 51. More fuel combustion products are supplied to the cylinders, the pressure in them increases and the impact force increases pistons on a crank mechanism. In this case, the engine efficiency is slightly reduced.

Если нагрузка уменьшается, то увеличивается скорость вращения коленчатого вала, увеличивается частота электроимпульсов, вырабатываемых датчиком 30, увеличивается скорость вращения шагового двигателя 51 и цилиндрического клапана 48, в результате чего уменьшается количество газов, попадающих в цилиндры на один рабочий ход поршня и уменьшается крутящий момент, приложенный к коленчатому валу. В соответствии с увеличением скорости работы поршней уменьшается и давление газов на них во время их рабочего хода. К тому же системой управления (компьютером) двигателя может уменьшаться частота работы форсунки 46 и электросвечей 52 в зависимости от частоты электроимпульсов датчика 30 с целью лучшего согласования внешней нагрузки на двигатель с величиной крутящего момента, передаваемого коленчатому валу. If the load decreases, the rotation speed of the crankshaft increases, the frequency of the electric pulses generated by the sensor 30 increases, the rotation speed of the stepper motor 51 and the cylindrical valve 48 increases, as a result of which the amount of gases entering the cylinders per working stroke of the piston decreases, and the torque decreases, attached to the crankshaft. In accordance with the increase in the speed of the pistons, the gas pressure on them decreases during their stroke. In addition, the engine control system (computer) may decrease the frequency of operation of the nozzle 46 and the electric light 52 depending on the frequency of the electric pulses of the sensor 30 in order to better match the external load on the engine with the amount of torque transmitted to the crankshaft.

Наличие таких устройств, в больших пределах изменяющих крутящий момент коленчатого вала в зависимости от нагрузки на двигатель, позволяет или существенно упростить коробку передач, или заменить ее на муфту сцепления (патент N 1366682 на энергетический комплекс) п. 4 формулы изобретения. Такая замена повысит надежность работы транспортной машины, упростит ее устройство и управление ею. The presence of such devices, which to a large extent change the torque of the crankshaft depending on the load on the engine, allows either to significantly simplify the gearbox, or replace it with a clutch (patent N 1366682 for the energy complex) of claim 4 of the claims. Such a replacement will increase the reliability of the transport machine, simplify its device and its management.

Благодаря наличию основного компрессора, а также устройств 30, 51 и 53 существенно упрощается запуск двигателя на любом морозе, так как вначале запускается компрессор 4 и одновременно включается электронагреватель 53. В камеру сгорания 37 начинает поступать нагретый сжатый воздух, который через клапан 48 и газоводы 51 поступает в два (верхний и нижний) цилиндра, повышает давление до величины достаточной, чтобы создать необходимый момент вращения коленчатого вала. Due to the presence of the main compressor, as well as devices 30, 51 and 53, it is significantly easier to start the engine in any frost, since at first the compressor 4 starts and the electric heater 53 is turned on at the same time. Heated compressed air begins to enter the combustion chamber 37, which through valve 48 and gas ducts 51 enters two (upper and lower) cylinders, increases the pressure to a value sufficient to create the necessary moment of rotation of the crankshaft.

С началом поворота коленчатого вала включаются электросвечи 52 и форсунки 46, так как к этому моменту в камере сгорания повышается давление и температура до величины, достаточной для воспламенения топливной смеси. Двигатель начинает работать, электронагреватель 53 выключают и через 2 3 мин д.в. с. может быть включен под нагрузку. As the crankshaft begins to turn, electric candles 52 and nozzles 46 are turned on, since by this moment the pressure and temperature in the combustion chamber increase to a value sufficient to ignite the fuel mixture. The engine starts to work, the electric heater 53 is turned off and after 2 3 min. from. can be turned on under load.

Запуск компрессора 4, потребляющего для запуска в 20 раз меньшую мощность, чем двигатель, производится аналогичным образом с помощью пускового компрессора, работающего от аккумулятора и имеющего мощность, в 100 раз меньшую, чем мощность двигателя, и в 5 раз меньшую, чем мощность компрессора 4. Для запуска компрессора 4 потребуется не более 2 мин, следовательно, запуск предлагаемого двигателя может быть выполнен за 5 6 мин даже при сильном морозе. The start of compressor 4, which consumes 20 times less power to start than the engine, is performed similarly using a start-up compressor that runs on battery power and has power 100 times less than engine power and 5 times less than compressor 4 To start compressor 4, it will take no more than 2 minutes, therefore, the proposed engine can be started in 5–6 minutes even in severe frost.

Возможность запуска д. в. с. при отрицательных температурах за 5 6 мин имеет большое значение для военных машин, для машин, используемых на севере страны и, особенно, в экспедиционных условиях. The ability to run d. from. at negative temperatures in 5-6 minutes it is of great importance for military vehicles, for vehicles used in the north of the country and, especially, in expeditionary conditions.

Во время работы двигателя в установившемся режиме компрессор, встроенный в верхнюю часть цилиндра 10, обеспечивает сжатым воздухом около половины потребности в нем двигателя, уменьшая на 10% мощность верхнего поршня. С целью компенсации затраты мощности поршня 13 на сжатие воздуха диаметр цилиндра 10 и поршня 13 увеличен по сравнению с диаметром цилиндра 9 и поршня 12 в 1,5 раза (на 5%). В соответствии с этим оголовник 3 имеет на 10% большую производительность (мощность) по сравнению с оголовником 2. During operation of the engine in steady state, the compressor built into the upper part of the cylinder 10 provides about half of the engine's need for compressed air, reducing the power of the upper piston by 10%. In order to compensate for the power consumption of the piston 13 for air compression, the diameter of the cylinder 10 and the piston 13 is increased compared to the diameter of the cylinder 9 and the piston 12 by 1.5 times (5%). In accordance with this, ogolovnik 3 has 10% greater productivity (power) compared with ogolovnik 2.

При работе д. в. с. на холостом ходу, при малых нагрузках и при пуске двигателя клапан 33 стопорится в открытом положении и тем самым верхняя часть цилиндра 10 перестает работать как компрессор и работает как дополнительное воздушное охлаждение, которое может улучшить условия эксплуатации д. в.с. в жаркое время года. В зимнее время года при работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках клапан 33 не стопорится, а выключается основной компрессор 4. При выключении компрессора 4 уменьшается давление сжатого воздуха, поступающего в камеры сгорания 37, уменьшается частота включения форсунок 46 и электросвеч 52 и как следствие этого уменьшается мощность д.в. с. и расход топлива. Выключение и включение компрессора 4 может производить водитель или компьютер по заданной программе. When working at. from. at idle, at light loads and when starting the engine, the valve 33 is stopped in the open position and thereby the upper part of the cylinder 10 stops working as a compressor and works as additional air cooling, which can improve the operating conditions of the engine. in the hot season. In winter, when the engine is idling and at low loads, the valve 33 does not stop, but the main compressor 4 turns off. When the compressor 4 is turned off, the pressure of the compressed air entering the combustion chambers 37 decreases, the frequency of the nozzles 46 and the electric light 52 decreases, and how the consequence of this is the decrease in power from. and fuel consumption. The compressor 4 can be turned off and on by the driver or computer according to a predetermined program.

Для расчета работы камеры сгорания 37 блока цилиндров примем, что давление сжатого воздуха, поступающего в камеры 40, равно 15 кг/см2, избыток воздуха, поступающего в камеру сгорания, равен 10% (α 1,1), объем камеры сгорания равен 0,01 л (10 см3), частота воспламенений 200 в с. Тогда в камеру сгорания 37 будет поступать 2 л/с воздуха с давлением 15 кг/см2 или 15•2•103см3/с•1,4 г/см3 42 г/с и расходоваться топлива 42 г/с:16,5 2,6 г/с 9,8 кг/ч
При воспламенении топливной смеси выделится тепловая энергия, равная (2,6 г/с 200 1/с)•10000 кал/г 130 кал, которая повысит температуру топливной смеси при ее воспламенении на: 130 кал (0,21 г•0,22 кал/г град.) 2800o и давление до (2300 273o)•15 кг/см2 150 кг/см2
Через газовод 51 в цилиндры 9 и 10 будут поступать из камеры сгорания газы под давлением максимальным 150 кг/см2 и минимальным 15 кг/см2. Можно принять, что в газоводе 51 давление будет усредняться и в цилиндр будут поступать газы под средним давлением 80 100 кг/см2 в зависимости от положения цилиндрического клапана 48 и положения поршня в цилиндре.To calculate the operation of the combustion chamber 37 of the cylinder block, we assume that the pressure of compressed air entering the chambers 40 is 15 kg / cm 2 , the excess air entering the combustion chamber is 10% (α 1.1), the volume of the combustion chamber is 0 , 01 l (10 cm 3 ), ignition frequency 200 s. Then, 2 l / s of air with a pressure of 15 kg / cm 2 or 15 • 2 • 10 3 cm 3 / s • 1.4 g / cm 3 42 g / s will flow into the combustion chamber 37 and fuel 42 g / s will be consumed: 16.5 2.6 g / s 9.8 kg / h
When the fuel mixture is ignited, thermal energy equal to (2.6 g / s 200 1 / s) • 10,000 cal / g 130 cal will be released, which will increase the temperature of the fuel mixture when it ignites by: 130 cal (0.21 g • 0.22 cal / g deg.) 2800 o and pressure up to (2300 273 o ) • 15 kg / cm 2 150 kg / cm 2
Through a gas duct 51, gases under pressure of a maximum of 150 kg / cm 2 and a minimum of 15 kg / cm 2 will flow from the combustion chamber into the cylinders 9 and 10. It can be assumed that the pressure in the gas duct 51 will be averaged and gases will enter the cylinder at an average pressure of 80-100 kg / cm 2 depending on the position of the cylinder valve 48 and the position of the piston in the cylinder.

На индикаторной диаграмме (фиг. 13) в точке 1 ВМТ нахождения поршня и при начальной фазе соединения газовода 51 с камерой 37 цилиндрическим клапаном 48 принято давление газов, поступающих в цилиндр, равное 80 кг/см2. По мере нарастания скорости движения поршня будет увеличиваться почти по такому же закону поступление газов в цилиндр из камеры сгораниях В результате вращения клапана 48 через 1/3 времени рабочего хода поршня клапан 48 полностью соединит камеру сгорания с газоводом 51 и в цилиндр поступит весь газ, вырабатываемый камерой сгорания. Участок диаграммы до точки, соответствующей 1/3 времени рабочего хода поршня, будет почти параллелен горизонтальной оси объемов, на которой цифрами обозначены объемы цилиндра дизельного двигателя, имеющего равную по объему камеру сгорания с камерой 37 предлагаемого д.в.с.On the indicator diagram (Fig. 13) at the TDC point 1 of the piston and during the initial phase of the connection of the gas duct 51 with the chamber 37 by the cylindrical valve 48, the pressure of the gases entering the cylinder is equal to 80 kg / cm 2 . As the piston’s speed increases, the flow of gases into the cylinder from the combustion chamber will increase in almost the same way. As a result of rotation of the valve 48, after 1/3 of the piston’s stroke time, the valve 48 will completely connect the combustion chamber to the gas duct 51 and all the gas produced will enter the cylinder combustion chamber. The plot to the point corresponding to 1/3 of the piston stroke time will be almost parallel to the horizontal axis of the volumes, on which the numbers indicate the volumes of the cylinder of a diesel engine having an equal-volume combustion chamber with a chamber 37 of the proposed combustion engine.

В точке 2 диаграммы поршень будет находится, когда пройдет 2/3 времени его рабочего хода и в этот момент клапан 48 полностью перекроет горловину камеры 37 и в газовод 51 и далее в цилиндр перестанут поступать газы из камеры 37. Начиная с точки 2 кривая графика диаграммы будет плавно увеличивать наклон к горизонтальной оси в результате расширения газов без подпитки их от камеры 37. At point 2 of the diagram, the piston will be located when 2/3 of its working stroke has passed and at this moment the valve 48 will completely block the neck of the chamber 37 and the gases from the chamber 37 will no longer flow into the cylinder 51 and further into the cylinder. Starting from point 2, the graph curve will gradually increase the inclination to the horizontal axis as a result of the expansion of gases without feeding them from the chamber 37.

При подходе поршня 12 к НМТ поршень 13 заденет электродатчик 59, в результате чего откроется клапан 31 выхлопной трубы и при давлении в 5 4 кг/см2 начнут выходить газы из цилиндра 9, чему будет соответствовать участок между точками 3 и 4 диаграммы. Далее поршень 12 начнет холостой ход, во время которого избыточное давление в цилиндре 12 будет на уровне 1 кг/см2 вплоть до касания поршнем электродатчика 59 вблизи ВМТ, в результате чего в ВМТ закроется клапан 31 выхлопной трубы и начнет приоткрыться вращением клапана 48 камеpа 37 для данного цилиндра 9, а график диаграммы отразит этот процесс линией от точки 4 до точки 5 и от точки 5 до точки 1.When the piston 12 approaches the BDC, the piston 13 will touch the electrode 59, as a result of which the exhaust pipe valve 31 will open and at a pressure of 5 4 kg / cm 2 gases will start to escape from the cylinder 9, which will correspond to the section between points 3 and 4 of the diagram. Next, the piston 12 will start idling, during which the overpressure in the cylinder 12 will be at the level of 1 kg / cm 2 until the piston touches the electrode 59 near the TDC, as a result of which the exhaust pipe valve 31 closes at the TDC and begins to open slightly by rotating the valve 48 of the chamber 37 for a given cylinder 9, and the graph of the chart will reflect this process with a line from point 4 to point 5 and from point 5 to point 1.

За время 0,1 с рабочего хода поршня каждый из 6 цилиндров получит от камеры сгорания газ в объеме 1/6•0,2 л при давлении 80 кг/см2 и температуре 1500o. При подходе к НМТ давление газов уменьшится до 5 кг/см2, а их температура понизится до 500o и газы будут занимать объем, равный 1/6•0,2 л (80 кг/см2 5 кг/см2) [(1500o -500o) 273o] 0,15 л, который и определит объем цилиндра. Принимая высоту цилиндра рабочей части, равную двум его радиусам, получим, что R3 150 см3 6,28 24 см3 и R 2,9 см. Высота цилиндра с учетом толщины поршня будет равна 8,6 см, высота блока цилиндров с картером будет 43 см, ширина блока цилиндра с рубашкой 11 водяного охлаждения будет 22 см (размеры взяты по фиг. 1 и 2), длина 34 см, объем 43•22•34 32000 см3 0,032 м3.During 0.1 s of the piston stroke, each of the 6 cylinders will receive gas from the combustion chamber in a volume of 1/6 • 0.2 l at a pressure of 80 kg / cm 2 and a temperature of 1500 o . When approaching the BDC, the gas pressure will decrease to 5 kg / cm 2 , and their temperature will drop to 500 o and the gases will occupy a volume equal to 1/6 • 0.2 l (80 kg / cm 2 5 kg / cm 2 ) [( 1500 o -500 o ) 273 o ] 0.15 l, which will determine the volume of the cylinder. Taking the height of the cylinder of the working part equal to its two radii, we get that R 3 150 cm 3 6.28 24 cm 3 and R 2.9 cm. The height of the cylinder, taking into account the thickness of the piston, will be 8.6 cm, the height of the cylinder block with the crankcase will be 43 cm, the width of the cylinder block with the water-cooling jacket 11 will be 22 cm (dimensions are taken from Figs. 1 and 2), length 34 cm, volume 43 • 22 • 34 32000 cm 3 0.032 m 3 .

Шесть цилиндров д.в.с. расходуют 2,6 г/с топлива. При КПД равном 50% их общая мощность будет равна: 2,6 г/см•10 ккал/г•4,18 кВт.с•0,5 62 кВт. Блок 1 состоящий из 12 цилиндров будет иметь мощность: 62 кВт•2 124 кВт
Литровую мощность цилиндров получим равной 10,3 кВт 15 л 70 кВт/л, что в 4 раза больше, чем у дизельного двигателя. Большая литровая мощность предлагаемого д. в. с. объясняется тем, что более чем на половине рабочего хода поршня над ним поддерживается высокое давление продуктов горения топлива, поступающих из камеры сгорания 37 в течение 2/3 времени рабочего хода поршня 9, в то время как у дизеля после воспламенения топливной смеси давление падает быстрее, чем увеличивается объем цилиндра над поршнем по сравнению с его объемом во время воспламенения топлива в камере сгорания. Кроме того, за 2 оборота коленчатого вала в цилиндре 9 поршень 12 производит два рабочих хода, а у дизельного двигателя только 1 рабочий ход.Six cylinder engine consume 2.6 g / s of fuel. When the efficiency is 50%, their total power will be: 2.6 g / cm • 10 kcal / g • 4.18 kWh • 0.5 62 kW. Block 1 consisting of 12 cylinders will have power: 62 kW • 2 124 kW
The liter capacity of the cylinders is equal to 10.3 kW 15 l 70 kW / l, which is 4 times more than that of a diesel engine. Large liter capacity of the proposed d.v. from. due to the fact that more than half of the piston stroke above it maintains a high pressure of the fuel combustion products coming from the combustion chamber 37 for 2/3 of the stroke time of the piston 9, while the pressure drops faster in a diesel after igniting the fuel mixture, what increases the volume of the cylinder above the piston compared with its volume during ignition of the fuel in the combustion chamber. In addition, for 2 revolutions of the crankshaft in cylinder 9, the piston 12 produces two working strokes, and a diesel engine has only 1 working stroke.

Принимая, что масса двигателя равна 12 кг, получим удельную мощность предлагаемого д. в.с. равную 10 кВт/кг. Такая удельная мощность д.в.с. в 10 раз превышает удельную мощность дизельного двигателя и в 5 раз удельную мощность бензиновых д. в.с. обладающих наибольшей удельной мощностью среди известных д.в.с. Assuming that the mass of the engine is 12 kg, we obtain the specific power of the proposed D.V. equal to 10 kW / kg. Such specific power 10 times the specific power of a diesel engine and 5 times the specific power of gasoline engines having the highest specific power among the known d.v.s.

Работа камеры сгорания 37 в установившемся режиме производится в режиме свободных колебаний процессов по заполнению камеры 37 сжатым воздухом, впрыском в нее топлива через форсунку 46, самовоспламенением дизельного топлива или воспламенением бензинового топлива искрой электросвечей 52 и истечения выхлопных газов из камеры 37 в газовод 51 через канал 49 клапана 48. При этом сжатый воздух поступает в камеру 40 из баллона 36 по патрубкам 45 равномерным потоком, а в камеру 37 сжатый воздух поступает по конусным трубам 43 уже в колебательном режиме. Этот режим возникает в результате периодического воспламенения топливной смеси впрыском дизельного топлива через форсунку 46 или бензина с воспламенением от искры электросвечи 52. Период воспламенения топлива подбирается таким, каким обеспечивается максимальная производительность работы камеры сгорания 37, т.е. периодом свободных колебаний. Максимальная работа камеры сгорания 37 определяется по максимальной мощности д. в.с. (при заданной внешней нагрузке), возникающей при различных периодах впрыска дизельного топлива или включения свечей зажигания в случае использования бензина или другого топлива. The operation of the combustion chamber 37 in the steady state is carried out in the mode of free oscillations of the processes of filling the chamber 37 with compressed air, injecting fuel into it through the nozzle 46, self-igniting diesel fuel or igniting gasoline with a spark of electric candle 52 and exhaust gas from chamber 37 to gas duct 51 through the channel 49 of the valve 48. In this case, the compressed air enters the chamber 40 from the cylinder 36 through the nozzles 45 in a uniform flow, and the compressed air enters the chamber 37 through the conical pipes 43 in an oscillatory mode. This mode occurs as a result of periodic ignition of the fuel mixture by injection of diesel fuel through a nozzle 46 or gasoline ignited by a spark of an electric candle 52. The ignition period of the fuel is selected so that the maximum performance of the combustion chamber 37 is provided, i.e. period of free vibrations. The maximum operation of the combustion chamber 37 is determined by the maximum power d.s. (at a given external load) that occurs during various periods of diesel fuel injection or the ignition of spark plugs in the case of using gasoline or other fuel.

В момент воспламенения топливной смеси в камере 37 основная часть выхлопных газов устремится в газовод 51, а небольшая часть газов поступит в конусные трубки 43, преодолевая поток сжатого воздуха, идущего из камер 40. At the moment of ignition of the fuel mixture in the chamber 37, the main part of the exhaust gases will rush into the gas duct 51, and a small part of the gases will enter the cone tubes 43, overcoming the flow of compressed air coming from the chambers 40.

Выхлопные газы, вошедшие в узкие отверстия конусных трубок 43, продвигаясь по ним расширяются, теряя давление и скорость движения. В то же время в камеры 40 продолжает поступать сжатый воздух в силу инерции его движения. Не имея выхода в трубки 43, перекрытый выхлопными газами сжатый воздух увеличивает давление в камерах 40. Одновременно в камере 37 происходит быстрое снижение давления до уровня, ниже уровня давления сжатого воздуха в камерах 40, в результате чего настает момент времени, когда выхлопные газы, попавшие в трубки 43, выталкиваются сжатым воздухом в камеру 37 и далее в газовод 50, а камера сгорания 37 заполняется сжатым воздухом. В момент ее заполнения сжатым воздухом производится впрыск топлива из форсунки 46 и включение электросвечей 52 в случае такой необходимости, определяемой видом топлива. The exhaust gases entering the narrow openings of the conical tubes 43 expand along them, losing pressure and speed. At the same time, compressed air continues to flow into the chambers 40 due to the inertia of its movement. Having no outlet to the tubes 43, the compressed air blocked by the exhaust gases increases the pressure in the chambers 40. At the same time, the chamber 37 undergoes a rapid decrease in pressure to a level below the pressure level of the compressed air in the chambers 40, as a result of which there comes a point in time when the exhaust gases entering into the tubes 43, are pushed out with compressed air into the chamber 37 and then into the gas duct 50, and the combustion chamber 37 is filled with compressed air. At the time of its filling with compressed air, fuel is injected from the nozzle 46 and the electric candles 52 are turned on if necessary, determined by the type of fuel.

Во время прохождения сжатого воздуха через камеру 40 и трубки 43 оголовник 2 (3) охлаждается, а сжатый воздух, нагретый еще от термоинерционного корпуса 38 камеры 37, возвращает тепловую энергию в камеру сгорания, повышая температуру воспламенения и давление продуктов сгорания топлива и, тем самым, увеличивая КПД работы двигателя. During the passage of compressed air through the chamber 40 and the tube 43, the ogolovnik 2 (3) cools, and the compressed air, heated even from the thermal inertia body 38 of the chamber 37, returns thermal energy to the combustion chamber, increasing the ignition temperature and pressure of the fuel combustion products, and thereby , increasing the efficiency of the engine.

Избыток сжатого воздуха в 10 20% целесообразно применять, учитывая его затрату на продувку трубок 43 и камеры 37 и на охлаждение оголовника и камеры 37. Диаметр, конусность и количество трубок 43 рассчитывается на заполнение камеры 37 в кратчайшие сроки, соответствующие максимальной интенсивности ее работы, а длина трубок 43 принимается такой, чтобы выхлопные газы, попавшие в них в момент воспламенения топливной смеси, не успели дойти до камеры 40. An excess of compressed air of 10 20% is advisable to apply, given its cost for purging the tubes 43 and the chamber 37 and cooling the headband and the chamber 37. The diameter, taper and number of tubes 43 are calculated to fill the chamber 37 as soon as possible, corresponding to the maximum intensity of its operation, and the length of the tubes 43 is taken so that the exhaust gases that entered them at the time of ignition of the fuel mixture do not reach the chamber 40.

Работа компрессора блока цилиндров 1 заключается во впуске засасывании воздуха в цилиндр 10 при движении поршня 13 вниз через клапан 34 одностороннего действия (только на впуск) и при выпуске сжатого воздуха в конце движения вверх поршня 13 в баллон со сжатым воздухом 36 через клапан 33, отрегулированный на заданное давление сжатого воздуха, соответствующее применяемому топливу. The operation of the compressor of the cylinder block 1 consists in the intake of air into the cylinder 10 when the piston 13 moves down through the single-acting valve 34 (only to the inlet) and when compressed air is released at the end of the upward movement of the piston 13 into the can of compressed air 36 through the valve 33, adjusted at a given pressure of compressed air corresponding to the fuel used.

Работа основного компрессора 4 слагается из вышеизложенной работы оголовников 2 и 3 и работы цилиндров 10, включая работу цилиндров 10 как компрессоров в блоке цилиндров 1. The operation of the main compressor 4 is composed of the foregoing operation of the head-ends 2 and 3 and the operation of the cylinders 10, including the operation of the cylinders 10 as compressors in the cylinder block 1.

Сравнительную оценку работы предлагаемого д.в.с. с дизельным можно для наглядности изобразить в виде двух графиков работы поршней дизельного двигателя и предлагаемого д.в.с. Исходя из того, что работа равна произведению силы на путь, построим график для дизельного д.в.с. и предлагаемого, имеющих равный объем камер сгорания при объеме цилиндра предлагаемого д.в.с. в 5 раз больше, чем у дизеля и числе камер сгорания в 6 раз меньше, чем у дизеля. A comparative assessment of the work of the proposed d.s. with diesel, for clarity, depict in the form of two graphs of the pistons of a diesel engine and the proposed engine. Based on the fact that the work is equal to the product of force and the path, we construct a graph for the diesel engine. and the proposed, having an equal volume of combustion chambers with the volume of the cylinder of the proposed active combustion engine 5 times more than that of a diesel engine and the number of combustion chambers is 6 times less than that of a diesel engine.

Принимая, что ход поршня h 2R (что принято на фиг. 2), где R радиус между центрами 22 и 19, площадь поршня S ПR2 и рабочий объем цилиндра V h•S 5 объемов цилиндра дизеля.Assuming that the piston stroke is h 2R (as is customary in Fig. 2), where R is the radius between the centers 22 and 19, the piston area is S PR 2 and the cylinder displacement is V h • S 5 is the volume of the diesel cylinder.

Получим: R3 0,8, R 0,93, h 1,86 для предлагаемого д.в.с. и S 2,9 при V5,
для дизеля V 1, S 1 и h 1.We get: R 3 0.8, R 0.93, h 1.86 for the proposed AI and S 2.9 at V5,
for diesel V 1, S 1 and h 1.

Сила давления на поршень F S•P, где S площадь поршня, а Р - давление газов на поршень. На горизонтальных осях графиков отложены силы F S•P в ВМТ для дизеля (верхний график) и предлагаемого д.в.с. (нижний график) с учетом давлений, указанных на диаграмме фиг. 13, в ВМТ точке 1 хода поршня дизельного д. в.с. к его поршню приложена F равная 160 единиц, в ВМТ точке 1 хода поршня предлагаемого д. в.с. к его поршню приложена сила равная 232 тех же единиц. The pressure on the piston is F S • P, where S is the area of the piston, and P is the gas pressure on the piston. On the horizontal axes of the graphs, the forces F S • P at TDC for the diesel engine (upper graph) and the proposed engine are plotted. (lower graph) taking into account the pressures indicated in the diagram of FIG. 13, at TDC point 1 of the piston stroke of the diesel engine F equal to 160 units is applied to its piston; at TDC, point 1 of the piston stroke of the proposed d.s. a force equal to 232 of the same units is applied to his piston.

По вертикальной оси нижнего графика отложена величина хода поршня предлагаемого двигателя равная 1,86 величины хода поршня дизельного д.в.с. На верхнем графике ход поршня дизеля равен 1. The vertical axis of the lower graph shows the piston stroke of the proposed engine equal to 1.86 of the piston stroke of a diesel engine. In the upper graph, the diesel piston stroke is 1.

Работа, выполненная одним поршнем 9 за два оборота коленчатого вала, равна площади, ограниченной линиями между точками 1, 2, 4 справа от вертикальной оси и далее 4, 2, 1 слева от вертикальной оси, и горизонтальной частью оси между точками 1, 5, 1. Работа, выполненная одним поршнем дизельного д.в.с. за два оборота коленчатого вала, равна площади верхнего графика между точками 1, 4 и 5 (обозначенными выносками) и участком горизонтальной оси от точки 5, имеющей на шкале F отсчет 20 до точки 1 (ВМТ), имеющей отсчет 160. Площадь графика между точками 4,0,5,4 это работа, выполненная кривошипным механизмом коленчатого вала дизельного д.в.с. за счет энергии маховика и она составляет отрицательную работу поршня, затраченную на сжатие воздуха и на трение при втором обороте коленчатого вала дизельного д.в.с. The work performed by one piston 9 for two turns of the crankshaft is equal to the area bounded by the lines between points 1, 2, 4 to the right of the vertical axis and then 4, 2, 1 to the left of the vertical axis, and the horizontal part of the axis between points 1, 5, 1. Work performed by a single piston diesel engine for two revolutions of the crankshaft, it is equal to the area of the upper graph between points 1, 4 and 5 (indicated by callouts) and the section of the horizontal axis from point 5, which has a count on the scale F to 20 to point 1 (TDC), which has a count of 160. The graph area between the points 4,0,5,4 is the work performed by the crank shaft of a diesel engine. due to the energy of the flywheel and it makes up the negative work of the piston spent on compressing air and friction during the second revolution of the crankshaft of the diesel engine

Площадь графика для предлагаемого д.в.с. более чем в 10 раз превосходит площадь графика для дизельного д.в.с. с учетом работы для предлагаемой д.в. с. затраченной компрессорами на сжатие воздуха, поставляемого в камеру сгорания 37. The area of the graph for the proposed d.s. more than 10 times the plot area for diesel engine taking into account the work for the proposed AI from. expended by compressors to compress the air supplied to the combustion chamber 37.

Из составленных графиков на фиг. 12 можно сделать вывод, что при равном числе оборотов коленчатых валов, сравниваемых двигателей, один поршень 9 предлагаемого д. в.с. выполнит в 10 раз больше полезной работы, чем поршень дизельного д.в.с. а так как износ предлагаемого и дизельного двигателей (их ресурс работы) можно принять в первом приближении равным для предлагаемого и дизельного д.в.с. при равном числе оборотов коленчатого вала, то износ предлагаемого д.в.с. в расчете на выработанный им 1 кВт/ч будет в 10 раз меньше износа дизельного д.в.с. From the graphs drawn in FIG. 12 we can conclude that with an equal number of revolutions of the crankshafts, the engines being compared, one piston 9 of the proposed diesel engine will do 10 times more useful work than a diesel engine piston and since the wear of the proposed and diesel engines (their service life) can be taken as a first approximation equal to the proposed and diesel engine with an equal number of revolutions of the crankshaft, the wear of the proposed engine calculated on the basis of 1 kW / h generated by it, it will be 10 times less than diesel engine wear.

Определение КПД предлагаемого д.в.с. Determination of the efficiency of the proposed d.s.

Определение КПД произведем по сравнению с КПД дизельного д.в.с. который имеет наибольший КПД из известных д.в.с. We will determine the efficiency in comparison with the efficiency of a diesel engine. which has the highest efficiency of the known d.v.s.

Максимальное значение КПД для дизельных четырехтактных д.в.с.равно 40% для стационарных установок большой мощности. Двигатели транспортных машин имеют КПД около 35% который примем как исходный для расчета КПД предлагаемого д.в.с. равного по мощности с дизельным. По сравнению с четырехтактным дизельным д. в.с. предлагаемый д.в.с. имеет больший КПД за счет использования двухтактного цикла работы для каждого цилиндра, использования компрессора для получения необходимой степени сжатия воздуха, отделения камеры сгорания от цилиндра и использования одной камеры сгорания на 6 цилиндров, получения от камеры сгорания в цилиндр на один рабочий ход поршня более 5 воспламенений топливной смеси, использования сдвоенных цилиндров, поршни которых соединены штоком, отличия конструкции оголовника от камеры сгорания известных д. в.с. уменьшения скорости вращения коленчатого вала и скорости движения поршней, упрощения конструкции д.в.с. в результате устранения клапанов и распределительного вала с кулачками, определяющими работу клапанов, устранения маховика, совмещение коробки передач с муфтой сцепления в виде механизма по авт. св. N 1366682 на энергетический комплекс планетарной муфты сцепления, устранение глушителя за ненадобностью. The maximum value of efficiency for diesel four-stroke diesel engines is 40% for stationary installations of high power. The engines of transport vehicles have an efficiency of about 35%, which we will take as the source for calculating the efficiency of the proposed engine. equal in power to diesel. Compared to a four-stroke diesel engine proposed d.s. it has greater efficiency due to the use of a two-stroke cycle for each cylinder, the use of a compressor to obtain the necessary degree of air compression, separation of the combustion chamber from the cylinder and the use of one combustion chamber for 6 cylinders, receiving more than 5 ignitions from the combustion chamber into the cylinder for one piston stroke the fuel mixture, the use of twin cylinders, the pistons of which are connected by a rod, the differences in the design of the headband from the combustion chamber of the known D.V. reducing the speed of rotation of the crankshaft and the speed of the pistons, simplifying the design of the engine as a result of eliminating the valves and camshaft with cams that determine the operation of the valves, eliminating the flywheel, combining the gearbox with the clutch in the form of a mechanism according to ed. St. N 1366682 to the energy complex of the planetary clutch, eliminating the muffler as unnecessary.

Проанализируем какие количественные и качественные влияния могут иметь указанные отличия на КПД д.в.с. Let us analyze what quantitative and qualitative influences may have the indicated differences in the efficiency of the engine.

Использование двухтактного цикла вместо четырехтактного уменьшает в два раза потери на трение поршней о стенки цилиндра, а также трение кривошипно-шатунного механизма и коленчатого вала. Можно принять, что за счет этого отличия будет увеличен КПД на 2% так как эти потери на трение в д.в.с. составляют более 4%
В д. в. с. воздух при сжатии поршнем нагревается не только за счет его сжатия, но также от поршня и стенок цилиндра, которые в рабочем такте нагрелись от выхлопных газов. Повышенный нагрев воздуха при его сжатии требует затраты дополнительной механической энергии, уменьшающей КПД двигателя не менее чем на 2% по сравнению с тем, как происходит сжатие воздуха такого же объема и до равного давления в компрессоре. Кроме того, около половины сжатого воздуха получается за счет использования верхней части верхнего цилиндра при рабочем ходе его поршня в лучших температурных условиях, так как верхний торец верхнего цилиндра и верхняя поверхность поршня, а также верхняя часть боковой поверхности цилиндра на ширину толщины поршня не имеет контакта с раскаленными выхлопными газами.The use of a push-pull cycle instead of a four-stroke cycle halves the loss of friction of the pistons against the cylinder walls, as well as the friction of the crank mechanism and crankshaft. It can be assumed that due to this difference, the efficiency will be increased by 2% since these friction losses in the internal combustion engine make up more than 4%
In D.V. from. when compressed by a piston, the air is heated not only due to its compression, but also from the piston and cylinder walls, which in the working stroke were heated by exhaust gases. Increased heating of the air when it is compressed requires the cost of additional mechanical energy, which reduces the efficiency of the engine by at least 2% compared with how air is compressed in the same volume to an equal pressure in the compressor. In addition, about half of the compressed air is obtained by using the upper part of the upper cylinder during the working stroke of its piston under the best temperature conditions, since the upper end of the upper cylinder and the upper surface of the piston, as well as the upper part of the side surface of the cylinder, do not have a contact width with red-hot exhaust fumes.

Отделение камеры сгорания от цилиндра и использование одной камеры на 6 цилиндров позволяет отнести тепловые потери камеры сгорания в количестве 1/6 на каждый цилиндр, т.е. на каждый цилиндр в 6 раз меньше, чем если бы камера сгорания работала на один (а не на шесть) цилиндр. Учитывая, что в камере сгорания дизеля в момент воспламенения топливной смеси температура достигает более 2500o, ее тепловые потери составляют существенную часть тепловых потерь всего цилиндра. Тепловые потери в камере сгорания известных д.в.с. велики еще по той причине, что максимальная температура сгоревшей топливной смеси выдерживается длительное время поршнем имеющим малую скорость движения вблизи ВМТ, обусловленную косинусоидальным законом его движения, диктуемого кривошипно-шатунным механизмом. Уменьшение тепловых потерь в 6 раз в каждом цилиндре за счет деления тепловых потерь камеры сгорания (работающей на 6 цилиндров) может дать увеличение КПД двигателя не менее чем на 2%
Получение от камеры сгорания на один рабочий ход поршня более 5 воспламенений топливной смеси позволяет подерживать высокое давление газов на протяжении 2/3 хода поршня, в течение которого производится ввод в цилиндр этих 5 объемов газов, образовавшихся в результате 5 воспламенений топливной смеси. На фиг. 12 и 13 графиков работы поршней видно, что такой ввод дополнительных объемов газа увеличивает полезную работу поршня в несколько раз в большее число раз, чем число объемов дополнительного ввода в цилиндр газов из камеры сгорания, т.е. более чем в 5 раз. Это отличие позволит увеличить КПД двигателя не менее чем на 10 20%
Использование сдвоенных цилиндров, поршни которых соединены штоком, позволило производить холостой ход поршня одного цилиндра за счет рабочего хода другого сдвоенного цилиндра и использовать кривошипно-шатунный механизм в 4 раза интенсивнее и равномернее, чем он используется в дизельном д.в.с. что позволило отказаться от маховика и уменьшить в 4 раза потери на трение этого механизма и коленчатого вала, приходящиеся на 1 кВт вырабатываемой мощности. За счет этого отличия КПД предлагаемого д.в.с. может быть улучшено не менее чем на 2%
Отличия конструкции оголовника предлагаемого д.в.с. весьма существенны для получения наибольшего КПД. Камера сгорания 37 оголовника имеет идеальное максимально возможное отношение объема к ее поверхности, так как она имеет сферическую форму. Следствием такой формы являются минимальные тепловые потери через минимальную поверхность для заданного объема. Сферическая форма камеры сгорания соответствует лучшим условиям воспламенения и сгорания топливной смеси, чем форма камеры сгорания цилиндров дизельного д.в.с. Вокруг камеры сгорания по сферическим поверхностям расположены термоинерционный корпус из жаростойкого сплава, термоизолирующая прокладка, камеры для сжатого воздуха с теплоизолирующей прокладкой. Такое устройство снижает до минимума тепловые потери камеры сгорания во время воспламенения топливной смеси, а те тепловые потери, которые возникают, возвращаются в камеру сгорания к следующему воспламенению топливной смеси в виде сжатого воздуха нагретого в камерах 40, который проходя из них в камеру сгорания через конусные трубки 43 нагревается еще до температуры воспламенения дизельного топлива без дополнительной затраты механической энергии, имеющей место при работе дизельного д.в.с.The separation of the combustion chamber from the cylinder and the use of one chamber for 6 cylinders allows us to attribute the heat loss of the combustion chamber in the amount of 1/6 to each cylinder, i.e. 6 times less for each cylinder than if the combustion chamber worked for one (and not six) cylinder. Given that in the combustion chamber of a diesel engine at the moment of ignition of the fuel mixture the temperature reaches more than 2500 o , its heat loss constitutes a significant part of the heat loss of the entire cylinder. Heat losses in the combustion chamber of the known combustion engines They are also great for the reason that the maximum temperature of the burnt fuel mixture is maintained for a long time by a piston having a low speed of motion near TDC, due to the cosine law of its motion, dictated by a crank mechanism. A reduction in heat loss by a factor of 6 in each cylinder due to the division of the heat loss of the combustion chamber (operating on 6 cylinders) can give an increase in engine efficiency by at least 2%
Receiving more than 5 ignitions of the fuel mixture from the combustion chamber for one piston stroke allows you to maintain a high gas pressure for 2/3 of the piston stroke, during which these 5 volumes of gases formed as a result of 5 ignitions of the fuel mixture are introduced into the cylinder. In FIG. 12 and 13 of the piston operation schedules, it can be seen that such an introduction of additional volumes of gas increases the useful work of the piston several times more than the number of volumes of additional introducing gases into the cylinder from the combustion chamber, i.e. more than 5 times. This difference will increase the efficiency of the engine by at least 10 20%
The use of twin cylinders, the pistons of which are connected by a rod, made it possible to idle the piston of one cylinder due to the working stroke of another twin cylinder and use the crank mechanism 4 times more intense and more uniform than it is used in diesel engine. which made it possible to abandon the flywheel and reduce by 4 times the friction losses of this mechanism and the crankshaft per 1 kW of generated power. Due to this difference, the efficiency of the proposed d.s. can be improved by at least 2%
Differences in the design of the headband of the proposed d.v.s. very essential to obtain the highest efficiency. The combustion chamber 37 of the headband has an ideal maximum possible ratio of volume to its surface, since it has a spherical shape. The consequence of this form is the minimum heat loss through the minimum surface for a given volume. The spherical shape of the combustion chamber corresponds to better conditions for ignition and combustion of the fuel mixture than the shape of the combustion chamber of cylinders of a diesel engine. Around the combustion chamber along spherical surfaces are a thermal inertia housing made of a heat-resistant alloy, a heat-insulating gasket, and chambers for compressed air with a heat-insulating gasket. Such a device minimizes the heat loss of the combustion chamber during ignition of the fuel mixture, and the heat loss that occurs returns to the combustion chamber to the next ignition of the fuel mixture in the form of compressed air heated in the chambers 40, which passing from them into the combustion chamber through the cone the tube 43 is heated even to the ignition temperature of diesel fuel without the additional cost of mechanical energy that occurs during the operation of diesel engine

Суммарное увеличение КПД за счет конструкции оголовника может быть оценено не менее чем в 5%
Уменьшение скорости вращения коленчатого вала и скорости движения поршней уменьшит потери на трение этих частей д.в.с. однако численную оценку их влияния на КПД двигателя дать без соответствующих испытаний не представляется возможным.The total increase in efficiency due to the design of the headband can be estimated at no less than 5%
Reducing the speed of rotation of the crankshaft and the speed of the pistons will reduce the friction losses of these parts of the engine. however, it is not possible to give a numerical assessment of their effect on engine efficiency without appropriate tests.

Устранение перечисленных устройств дизельного двигателя в предлагаемом д. в. с. может дать увеличение КПД до 5% Например, только глушитель в дизельном двигателе съедает более 2% КПД. The elimination of the listed devices of the diesel engine in the proposed d. from. can give an increase in efficiency up to 5% For example, only a muffler in a diesel engine eats more than 2% of efficiency.

Суммарное значение вышеупомянутых конструктивных отличий предлагаемого д. в. с. от дизельного может дать увеличение КПД предлагаемого двигателя не менее чем на 20 30%
Исходя из вышеизложенных преимуществ предлагаемого д.в.с. его КПД может быть принят равным 0,5 (50%).The total value of the above structural differences of the proposed d. from. from diesel can give an increase in the efficiency of the proposed engine by at least 20 30%
Based on the above advantages of the proposed d.v.s. its efficiency can be taken equal to 0.5 (50%).

Claims (5)

1. Двигатель внутреннего сгорания с удвоенным числом цилиндров, включающий блок цилиндров, поршни с кривошипным механизмом и коленчатым валом, электрооборудование, системы смазки, водяного охлаждения, подачи топлива и воздуха, отличающийся тем, что каждые два цилиндра имеют общую цилиндрическую ось и их поршни соединены штоком, проходящим через втулку, которая соединяет торцевые перегородки этих цилиндров, верхний ряд цилиндров соединен газоводами с нижним оголовником, нижний ряд цилиндров соединен газоводами с верхним оголовником, поршни нижних цилиндров соединены попарно кривошипами с тремя коленчатыми валами, расположенными параллельно друг другу и соединенными попарно кривошипами с тремя коленчатыми валами, расположенными параллельно друг другу и соединенными шестернями, находящимися в зацеплении с двумя промежуточными шестернями-сателлитами и с шестерней датчика электрических импульсов, верхние части верхних цилиндров соединены с баллоном сжатого воздуха, связанным с оголовником и основным компрессором. 1. An internal combustion engine with a double number of cylinders, including a cylinder block, pistons with a crank mechanism and a crankshaft, electrical equipment, lubrication systems, water cooling, fuel and air supply, characterized in that each two cylinders have a common cylindrical axis and their pistons are connected the rod passing through the sleeve that connects the end walls of these cylinders, the upper row of cylinders is connected by gas ducts to the lower ogolovnik, the lower row of cylinders is connected by gas ducts to the upper ogolovnik, the shafts of the lower cylinders are connected in pairs by cranks with three crankshafts parallel to each other and connected in pairs by cranks with three crankshafs parallel to each other and connected by gears meshed with two intermediate gears-satellites and with the gear of the sensor of electrical impulses, the upper parts the upper cylinders are connected to a cylinder of compressed air associated with the headband and the main compressor. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания имеет сферическую форму, образована жаропрочным термоинерционным корпусом, установленным в центральной части оголовника, и отделена от корпуса оголовника теплоизолирующей прокладкой, вокруг камеры сгорания расположены камеры для сжатого воздуха, образованные сферическими поверхностями и радиальными перегородками, при этом наружная сферическая поверхность выполнена из теплоизолирующего материала, в камеры помещены электронагреватели, соединенные с аккумулятором и включаемые компьютером для пуска двигателя, в экваториальной части оголовника камеры для сжатого воздуха соединены патрубками с трубами, идущими от баллона со сжатым воздухом, камеры со сжатым воздухом соединены конусными трубками с камерой сгорания, горловина которой цилиндрическим клапаном соединяется по очереди с газоводами, идущими к цилиндрам, против горловины в камере сгорания установлены форсунка для впрыска горючего и электросвечи зажигания. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber has a spherical shape, is formed by a heat-resistant thermal inertia housing installed in the central part of the headband and is separated from the head body by a heat-insulating gasket, around the combustion chamber are chambers for compressed air formed by spherical surfaces and radial partitions, while the outer spherical surface is made of heat-insulating material, electric heaters are placed in the chambers, connected to the battery and turned on a computer for starting the engine, in the equatorial part of the head of the chamber, the compressed air chambers are connected by pipes with pipes coming from the compressed air cylinder, the compressed air chambers are connected by conical pipes to the combustion chamber, the neck of which is connected by a cylindrical valve to the gas ducts leading to the cylinders, a nozzle for fuel injection and electric spark ignition is installed against the neck in the combustion chamber. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический клапан имеет верхний и нижний каналы, соединяющие камеру сгорания поочередно с газоводами взаимно противоположных направлений верхнего и нижнего ряда цилиндров и вращающиеся с помощью шагового двигателя, получающего электроимпульсы от электродатчика импульсов, шестерня которого находится в постоянном зацеплении с одной из шестерен коленчатых валов. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the cylindrical valve has upper and lower channels connecting the combustion chamber in turn with gas ducts of mutually opposite directions of the upper and lower row of cylinders and rotating with the help of a stepper motor receiving electrical pulses from an electric pulse generator, the gear of which is located in constant engagement with one of the crankshaft gears. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что втулка, соединяющая основание верхнего и нижнего цилиндров, имеет среднюю кольцевую выточку, заполненную маслом через трубку, идущую от масляного насоса, и верхнюю и нижнюю кольцевую выточки, в которых установлены маслосъемные кольца, плотно прилегающие к поверхности штока, проходящего через втулку. 4. The engine according to claim 1, characterized in that the sleeve connecting the base of the upper and lower cylinders has a middle annular undercut, filled with oil through a tube coming from the oil pump, and an upper and lower annular undercut, in which the oil scraper rings are installed, tightly adjacent to the surface of the rod passing through the sleeve. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессоры имеют выпускные клапаны сжатого воздуха, соответствующие октановой характеристике применяемого топлива. 5. The engine according to claim 1, characterized in that the compressors have exhaust valves for compressed air corresponding to the octane characteristic of the fuel used.
RU93037449A 1993-07-22 1993-07-22 Internal combustion engine with doubled number of cylinders RU2076216C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93037449A RU2076216C1 (en) 1993-07-22 1993-07-22 Internal combustion engine with doubled number of cylinders

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93037449A RU2076216C1 (en) 1993-07-22 1993-07-22 Internal combustion engine with doubled number of cylinders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93037449A RU93037449A (en) 1996-01-20
RU2076216C1 true RU2076216C1 (en) 1997-03-27

Family

ID=20145440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93037449A RU2076216C1 (en) 1993-07-22 1993-07-22 Internal combustion engine with doubled number of cylinders

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2076216C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300646C2 (en) * 2004-03-02 2007-06-10 Сафа Ахметович Ахметов Design of universal fuel pollution-free two-stroke internal combustion engine
RU2312995C2 (en) * 2003-04-28 2007-12-20 Военный автомобильный институт Method of and device for organizing working cycle of internal combustion engine
RU2531707C1 (en) * 2013-06-18 2014-10-27 Владимир Степанович Григорчук Diesel locomotive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP, заявка N 57-57614, кл. 5/1/-31/93/, 1982. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2312995C2 (en) * 2003-04-28 2007-12-20 Военный автомобильный институт Method of and device for organizing working cycle of internal combustion engine
RU2300646C2 (en) * 2004-03-02 2007-06-10 Сафа Ахметович Ахметов Design of universal fuel pollution-free two-stroke internal combustion engine
RU2531707C1 (en) * 2013-06-18 2014-10-27 Владимир Степанович Григорчук Diesel locomotive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7634988B1 (en) Internal combustion engine
CN101910584B (en) Monoblock valveless opposing piston internal combustion engine
US4326380A (en) Hydraulic engine
US8033265B2 (en) Rotary piston internal combustion engine
US4589377A (en) Engine
US6305335B1 (en) Compact light weight diesel engine
US6092365A (en) Heat engine
US20090151663A1 (en) Two-stroke internal combustion engine with two opposed pistons per cylinder
US4949685A (en) Internal combustion engine with rotary valves
US6449940B2 (en) Internal combustion engine
US6125802A (en) Piston engine powertrain
US4312306A (en) Flexible cylinder-head internal combustion engine
CA1082603A (en) Reciprocating rotary engine
US5182913A (en) Engine system using refrigerant fluid
WO1998021456A1 (en) Air-cooled self-supercharging four stroke internal combustion engine
US6971341B1 (en) Piston lubrication for a free piston engine
RU2076216C1 (en) Internal combustion engine with doubled number of cylinders
US4136523A (en) Stirling type engine and method for operating same
US5803039A (en) Piston-cylinder assembly and drive transmitting means
Agrawal Internal combustion engines
US5426940A (en) Free piston external combustion engine
US2083730A (en) Internal combustion engine
RU2066384C1 (en) Inertial combustion engine
WO2003046347A1 (en) Two-stroke recuperative engine
RU2057951C1 (en) Engine