RU2078960C1 - Internal combustion engine and method of its operation - Google Patents
Internal combustion engine and method of its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078960C1 RU2078960C1 RU93051615A RU93051615A RU2078960C1 RU 2078960 C1 RU2078960 C1 RU 2078960C1 RU 93051615 A RU93051615 A RU 93051615A RU 93051615 A RU93051615 A RU 93051615A RU 2078960 C1 RU2078960 C1 RU 2078960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- crankshaft
- distribution mechanism
- gas distribution
- piston
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engine manufacturing, in particular, to internal combustion engines.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с поршнем, коленчатый вал и механизм газораспределения, причем поршень связан с коленчатым валом, цилиндр присоединен к механизму газораспределения с возможностью совершения колебательного движения, а механизм газораспределения связан с коленчатым валом и содержит наружную и внутреннюю круглые трубы, образующие впускную полость, внутреннюю выпускную полость во внутренней трубе и впускное отверстие /1/. A known internal combustion engine comprising a cylinder with a piston, a crankshaft and a gas distribution mechanism, the piston is connected to the crankshaft, the cylinder is connected to the gas distribution mechanism with the possibility of oscillatory movement, and the gas distribution mechanism is connected to the crankshaft and contains an outer and inner round pipe forming inlet cavity, inner outlet cavity in the inner pipe and inlet / 1 /.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий подогрев и гомогенизацию рабочей смеси, последующую подачу ее в цилиндр двигателя, сгорание смеси в цилиндре, расширение продуктов сгорания и выпуск отработавших газов /2/. A known method of operation of an internal combustion engine, including heating and homogenizing the working mixture, its subsequent supply to the engine cylinder, combustion of the mixture in the cylinder, expansion of the combustion products and exhaust gas / 2 /.
Недостаток известных технических решений заключается в недостаточной величине коэффициента полезного действия (КПД), а также низких значения динамичности, мощности, экономичности, ресурса, стоимости. A disadvantage of the known technical solutions is the insufficient value of the coefficient of performance (COP), as well as low values of dynamism, power, economy, resource, cost.
Задача изобретения заключается в повышении КПД и вышеуказанных характеристик двигателя. The objective of the invention is to increase the efficiency and the above characteristics of the engine.
Поставленная задача в части устройства решается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с поршнем, коленчатый вал и механизм газораспределения, поршень связан с коленчатым валом, цилиндр присоединен к механизму газораспределения с возможностью совершения колебательного движения, механизм газораспределения связан с коленчатым валом и содержит наружную и внутреннюю круглые трубы, образующие впускную полость, внутреннюю выпускную полость во внутренней трубе и впускное отверстие, выполненное в наружной трубе, причем поршень соединен с кривошипом коленчатого вала, цилиндр своим глухим торцем, в котором выполнено отверстие, связан с механизмом газораспределения, расположенным снаружи цилиндра, в механизме газораспределения имеется межтрубная полость, в которой размещены впускная полость и выпускной канал, снабженный ребрами жесткости. А внутренняя и наружная трубы соединены между собой при помощи выпускного канала и ребер жесткости. Кроме того, двигатель может быть снабжен несколькими цилиндрами. The problem in terms of the device is solved in that the internal combustion engine contains a cylinder with a piston, a crankshaft and a gas distribution mechanism, the piston is connected to the crankshaft, the cylinder is connected to the gas distribution mechanism with the possibility of oscillatory movement, the gas distribution mechanism is connected to the crankshaft and contains an external and an inner round pipe forming an inlet cavity, an inner outlet cavity in the inner pipe and an inlet made in the outer pipe, and the piston is connected to the crank of the crankshaft, the cylinder with its blind end, in which the hole is made, is connected to the gas distribution mechanism located outside the cylinder, in the gas distribution mechanism there is an annular cavity in which the inlet cavity and the outlet channel equipped with stiffeners are placed. And the inner and outer pipes are interconnected by means of the exhaust channel and stiffeners. In addition, the engine can be equipped with several cylinders.
Поставленная задача в части способа работы достигается тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания включает подогрев и гомогенизацию рабочей смеси, последующую подачу ее в цилиндр двигателя, сгорание смеси в цилиндре, расширение продуктов сгорания и выпуск отработавших газов, причем подогрев и гомогенизацию рабочей смеси осуществляют в межтрубной полости вращающегося газораспределительного механизма, а сгорание рабочей смеси производят взрывоподобно. Впуск рабочей смеси может осуществляться при повороте коленчатого вала в диапазоне от 0o до 45 60o, а выпуск отработавших газов может осуществляться при повороте коленчатого вала в диапазоне от (110 140o) до 360o.The task in terms of the method of operation is achieved by the fact that the method of operation of the internal combustion engine includes heating and homogenizing the working mixture, its subsequent supply to the engine cylinder, burning the mixture in the cylinder, expanding the combustion products and exhaust gas, and heating and homogenizing the working mixture is carried out in the annular cavity of the rotating gas distribution mechanism, and the combustion of the working mixture is explosive. The intake of the working mixture can be carried out by turning the crankshaft in the range from 0 o to 45 60 o , and the exhaust can be carried out by turning the crankshaft in the range from (110 140 o ) to 360 o .
На фиг.1 изображен двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению, на фиг.2 круговая диаграмма рабочего цикла двигателя согласно изобретению. Figure 1 shows the internal combustion engine according to the invention, figure 2 is a pie chart of the duty cycle of the engine according to the invention.
Двигатель содержит картер 1, в котором установлены: коленчатый вал 2, цилиндр 3 с поршнем 4, механизм газораспределения 5. The engine contains a crankcase 1, in which are installed: a crankshaft 2, a cylinder 3 with a piston 4, a gas distribution mechanism 5.
Поршень 4 соединен непосредственно с кривошипом коленчатого вала, а цилиндр 5 своим верхним глухим торцом, в котором выполнено отверстие 6, подвижно закреплен на механизме газораспределения 5. Механизм газораспределения 5 состоит из двух круглых труб различного диаметра: наружной трубы 7 и внутренней трубы 8. Трубы 7 и 8 соосно вставлены одна в другую и образуют внутреннюю выпускную полость 9 и межтрубную впускную полость 10. The piston 4 is connected directly to the crank of the crankshaft, and the cylinder 5, with its upper blind end, in which the hole 6 is made, is movably fixed to the gas distribution mechanism 5. The gas distribution mechanism 5 consists of two round pipes of different diameters: the outer pipe 7 and the inner pipe 8. Pipes 7 and 8 are coaxially inserted one into the other and form an internal outlet cavity 9 and an annular inlet cavity 10.
В наружной трубе 7 выполнено впускное отверстие 11. В межтрубной впускной полости 10 образован выпускной канал 12. An inlet 11 is made in the outer pipe 7. An exhaust channel 12 is formed in the annular inlet cavity 10.
Для обеспечения механической прочности выпускной канал 12 разделен на секции с помощью продольных ребер 13. To ensure mechanical strength, the exhaust channel 12 is divided into sections using longitudinal ribs 13.
Внутренняя выпускная полость 9 служит выпускным трубопроводом, а межтрубная впускная полость 10 впускным трубопроводом. The internal exhaust cavity 9 serves as an exhaust pipe, and the annular inlet cavity 10 is an inlet pipe.
Коленчатый вал 2 связан с газораспределительным валом для обеспечения синхронного вращения обоих валов. The crankshaft 2 is connected to the camshaft to provide synchronous rotation of both shafts.
Двигатель, изображенный на фиг.1, содержит один цилиндр, но также может иметь несколько цилиндров, например, два, три, четыре и т.п. The engine shown in FIG. 1 contains one cylinder, but may also have several cylinders, for example, two, three, four, and the like.
Двигатель, согласно изобретению, работает следующим образом. The engine according to the invention operates as follows.
Из системы питания, которая на показана на чертеже, рабочая смесь, способная быстро воспламеняться в нормальных условиях (без сжатия), поступает в межтрубную впускную полость 10 газораспределительного вала, который вращается со скоростью коленчатого вала 2. From the power system, which is shown in the drawing, the working mixture, capable of quickly igniting under normal conditions (without compression), enters the annular inlet cavity 10 of the camshaft, which rotates at the speed of the crankshaft 2.
Благодаря вращению рабочая смесь повышает свою однородность, а также одновременно с процессом гомогенизации интенсивно нагревается отработавшими газами, проходящими во внутренней полости 9 газораспределительного вала. Due to rotation, the working mixture increases its homogeneity, and simultaneously with the homogenization process, it is intensively heated by the exhaust gases passing in the internal cavity 9 of the camshaft.
При совмещении отверстия 11 газораспределительного вала с отверстием 6 цилиндра 5 осуществляется фаза "впуск". Начинается она сразу за верхней мертвой точкой (ВМТ), когда поршень 4 заполняет весь рабочий объем цилиндра 5, а заканчивается при (45-60)o угла поворота коленчатого вала 2, как показано на фиг. 2. При этом рабочая смесь заполняет от четверти до трети рабочего объема цилиндра 5.When combining the bore 11 of the camshaft with the bore 6 of the cylinder 5, the "inlet" phase is carried out. It begins immediately after the top dead center (TDC), when the piston 4 fills the entire working volume of the cylinder 5, and ends at (45-60) o the angle of rotation of the crankshaft 2, as shown in FIG. 2. In this case, the working mixture fills from a quarter to a third of the working volume of the cylinder 5.
В конце "впуск" отверстие 6 цилиндра 5 перекрывается сплошной поверхностью газораспределительного вала и происходит воспламенение рабочей смеси. Горение рабочей смеси происходит с ускорением, т.е. взрывоподобно со скоростью горения рабочей смеси до ≈ 1000 м/с. At the end of the "inlet", the hole 6 of the cylinder 5 is blocked by the continuous surface of the camshaft and ignition of the working mixture occurs. The combustion of the working mixture occurs with acceleration, i.e. explosive with a burning speed of the working mixture up to ≈ 1000 m / s.
Давление в цилиндре 5 нарастает лавинообразно и происходит полное сгорание топливной смеси, при этом температура газов не превышает 1000oC. Максимум давления внутри цилиндра 5 достигается при максимуме плеча (Φ=90°) кривошипа коленчатого вала.The pressure in the cylinder 5 increases in an avalanche-like manner and the complete combustion of the fuel mixture occurs, while the gas temperature does not exceed 1000 o C. The maximum pressure inside the cylinder 5 is achieved with a maximum shoulder (Φ = 90 ° ) of the crankshaft crank.
При дальнейшем повороте коленчатого вала рабочий объем цилиндра уменьшается, что приводит к уменьшению давления и температуры отработавших газов. При достижении угла поворота коленчатого вала (110-140)o выпускной канал 12 газораспределительного вала совмещается с отверстием 6 цилиндра 5 и начинается фаза "выпуск", как показано на фиг.2.With further rotation of the crankshaft, the working volume of the cylinder decreases, which leads to a decrease in pressure and temperature of the exhaust gases. When the angle of rotation of the crankshaft (110-140) is reached o the exhaust channel 12 of the camshaft is combined with the hole 6 of the cylinder 5 and the phase "release" begins, as shown in figure 2.
Давление и температура отработавших газов в цилиндре 5 падают. При движении поршня 4 от нижней мертвой точке (НМТ) к ВМТ осуществляется полная очистка цилиндра 5 от отработавших газов. Рабочий цикл двигателя заканчивается. The pressure and temperature of the exhaust gases in the cylinder 5 fall. When the piston 4 moves from bottom dead center (BDC) to TDC, the exhaust gas is completely cleaned from cylinder 5. Engine duty cycle ends.
Так как цилиндр 5 выполнен подвижным, то при повороте коленчатого вала 2 он совершает синхронные с коленчатым валом колебательные движения. При этом максимальная скорость углового смещения достигается в ВМТ и НМТ, а минимальная скорость (полная остановка и смена направления движения) при максимальном отклонении цилиндра 5 от вертикального положения, т.е. в точках максимального плеча. Since the cylinder 5 is made movable, when the crankshaft 2 is rotated, it makes oscillatory movements synchronous with the crankshaft. In this case, the maximum speed of the angular displacement is achieved at TDC and BDC, and the minimum speed (complete stop and change of direction) at the maximum deviation of cylinder 5 from the vertical position, i.e. at the points of maximum leverage.
При движении цилиндра 5 через ВМТ его отверстие движется навстречу вращению газораспределительного вала. При движении цилиндра 5 через НМТ по ходу вращения. Благодаря этому фаза "впуск" начинается и заканчивается с удвоенной скоростью, что дает хорошее наполнение цилиндра рабочей смесью. Фаза "выпуск", наоборот, очень медленно начинается, что позволяет плавно снять давление в цилиндре. When the cylinder 5 moves through the TDC, its bore moves towards the rotation of the camshaft. When the cylinder 5 moves through the BDC in the direction of rotation. Due to this, the "inlet" phase begins and ends at double speed, which gives a good filling of the cylinder with a working mixture. The "release" phase, on the contrary, begins very slowly, which allows you to smoothly relieve pressure in the cylinder.
Таким образом, двигатель, согласно изобретению, является двухтактным, но отсутствует самая энергоемкая фаза "сжатие". Thus, the engine according to the invention is push-pull, but the most energy-intensive compression phase is absent.
Кроме того, газораспределительный механизм выполняет сразу несколько функций: вал для закрепления с возможностью колебательного движения цилиндра, газораспределитель, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, теплообменник, смеситель, глушитель. In addition, the gas distribution mechanism performs several functions at once: a shaft for fixing with the possibility of oscillatory movement of the cylinder, a gas distributor, an intake pipe, an exhaust pipe, a heat exchanger, a mixer, a silencer.
Такая конструкция двигателя позволяет исключить систему жидкостного охлаждения и заменить сложный узел, образуемый поршнем и шатуном, простой деталью поршнем. This design of the engine eliminates the liquid cooling system and replaces the complex assembly formed by the piston and connecting rod with a simple piston part.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93051615A RU2078960C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Internal combustion engine and method of its operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93051615A RU2078960C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Internal combustion engine and method of its operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93051615A RU93051615A (en) | 1996-03-10 |
| RU2078960C1 true RU2078960C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20149147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93051615A RU2078960C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Internal combustion engine and method of its operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078960C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705704C1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-11-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Four-stroke internal combustion engine with swinging cylinder |
-
1993
- 1993-11-04 RU RU93051615A patent/RU2078960C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. GB, заявка N 1413348, кл. F 02 В 59/00, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР N 449168, кл. F 02 М 29/00, 1974. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705704C1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-11-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Four-stroke internal combustion engine with swinging cylinder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3623463A (en) | Internal combustion engine | |
| CA2433433C (en) | Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder | |
| JP2718482B2 (en) | Valve drive mechanism for two-cycle multi-cylinder engine | |
| US3964263A (en) | Six cycle combustion and fluid vaporization engine | |
| US7273023B2 (en) | Steam enhanced double piston cycle engine | |
| US6230671B1 (en) | Variable compression and asymmetrical stroke internal combustion engine | |
| JP2008533362A (en) | Double piston cycle engine | |
| ZA200100019B (en) | Operating method and device for supplementary compressed air injection engine operating with mono-energy or bi-energy in twe or three powering modes. | |
| US7255081B2 (en) | Method and device for improving the starting response of an internal combustion engine | |
| JP2013538980A (en) | Split cycle air hybrid V engine | |
| KR20200015472A (en) | Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines | |
| JPH04234525A (en) | Internal-combustion engine and method for its operation | |
| US4599863A (en) | Compound internal combustion and external combustion engine | |
| RU2078960C1 (en) | Internal combustion engine and method of its operation | |
| KR20040098629A (en) | Rotating positive displacement engine | |
| JP2001227368A (en) | Piston type internal combustion engine | |
| CN102852577B (en) | Four-stroke internal combustion engine including exhaust cam provided with two bulges | |
| CN109339946A (en) | A kind of double-crankshaft opposed pistons four-stroke engine based on valve scavenging | |
| US4487179A (en) | Internal combustion engine | |
| CN114776444A (en) | High-efficiency internal combustion engine | |
| WO2016110073A1 (en) | Internal combustion engine | |
| GB2196384A (en) | Diesel and steam engine | |
| US2442302A (en) | Internal-combustion engine with opposed pistons | |
| US2731002A (en) | Double-piston, internal-combustion engine | |
| KR20020044171A (en) | Z-engine |