RU2080453C1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2080453C1 RU2080453C1 RU9494003534A RU94003534A RU2080453C1 RU 2080453 C1 RU2080453 C1 RU 2080453C1 RU 9494003534 A RU9494003534 A RU 9494003534A RU 94003534 A RU94003534 A RU 94003534A RU 2080453 C1 RU2080453 C1 RU 2080453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- pistons
- gears
- cranks
- housing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Hydraulic Motors (AREA)
Abstract
Использование: двигателестроение, в частности двигатели внутреннего сгорания с лопастными поршнями и кривошипно-шатунными механизмами. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус с цилиндрической полостью. Лопастные поршни на двух ступицах соосно размещены в полости. Двигатель также содержит механизм, соединяющий ступицы с выходным валом и состоящий из коаксиально расположенных валов, рычагов, шатунов, кривошипов с шестернями и центральной шестерни. Рычаги выполнены двуплечими. Шатуны и кривошипы расположены симметрично попарно противоположно и в одной плоскости. Кривошипы попарно связаны шестернями. Оси шестерен установлены в подшипниках в корпусе двигателя. Центральная шестерня закреплена на выходном валу. 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к двигателям внутреннего сгорания с лопастными поршнями и кривошипно-шатунными механизмами. Предложенный двигатель может использоваться на разных транспортных и подвижных средствах, а также в стационарных установках.
Известные двигатели аналоги содержат обычно четыре, шесть или восемь лопастных поршней и два или четыре кривошипно-шатунных механизма. Лопастные поршни установлены на двух ступицах и имеют качательное или качательно-вращательное движение. Наиболее близким к предложенному двигателю является двигатель-прототип по патенту Чехословакии N 13736, 46a5, 9, 1924г. содержащий корпус с цилиндрической полостью, восемь лопастных поршней на двух ступицах, размещенных соосно в полости, и механизм, соединяющий ступицы с выходным валом, состоящий из двух коаксиально расположенных валов, двух одноплечих рычагов, двух шатунов, двух кривошипов с двумя шестернями, сцепленными с центральной шестерней. Оси шестерен установлены в водиле, связанном с выходным валом, а центральная шестерня закреплена на корпусе двигателя. При этом лопастные поршни имеют в корпусе качательно-вращательное движение.
Недостатком прототипа является прохождение его тактов: всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска в определенных рабочих камерах, в связи с чем корпус имеет неравную тепловую деформацию, и поэтому неравный износ рабочей поверхности.
Недостатком прототипа является также его динамическая неуравновешенность в связи с несимметричным расположением и несинхронным движением рычагов и кривошипно-шутунных механизмов.
Недостатком прототипа является также односторонняя реакция на коаксиальных валах от усилий, передающихся на рычаги, так как они выполнены одноплечими.
Недостатком прототипа является также вращение лопастных поршней в корпусе, что увеличивает их путь и среднюю скорость, и поэтому износ уплотнителей и стенок корпуса.
Недостатком прототипа является также то, что, несмотря на наличие у него шестерен, нельзя изменять их передаточное число и получать новую номинальную частоту вращения выходного вала, так как передаточное число шестерен у прототипа должно быть постоянным при имеющемся у него газораспределении путем перекрытия впускных и выпускных окон вращающимися поршнями.
Наличие у прототипа такого газораспределения, в отличие от обычного клепенного не позволяет изменить фазы газораспределения для экономии топлива. Это также является недостатком прототипа.
Указанные недостатки отсутствуют у предложенного двигателя. Двигатель, как и прототип, содержит корпус с цилиндрической полостью, лопастные поршни на двух ступицах, соосно размещенные в полости, и механизм соединяющий ступицы с выходным валом, состоящий из коаксиально расположенных валов, рычагов, шатунов, кривошипов с шестернями и центральной шестерни, сцепленной с двумя шестернями. Двигатель отличается от прототипа тем, что рычаги выполнены двуплечими, шатуны и кривошипы расположены симметрично попарно-противоположно и в одной плоскости, кривошипы попарно связаны шестернями, оси шестерен установлены в подшипниках в корпусе двигателя, а центральная шестерня закреплена на выходном валу. При этом лопастные поршни имеют в корпусе качательное движение.
Заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники, не обнаружено среди подобных по сущности технических решений и по сравнению с прототипом и аналогами обладает новой совокупностью существенных известных и отличительных признаков. Поэтому оно обладает изобретательским уровнем, является "новым" и имеет "существенные отличия" от известных в науке и технике решений.
На фиг.1 показан разрез предложенного двигателя по корпусу, а на фиг.2 - механизм, соединяющий ступицы поршней с выходным валом.
В цилиндрической полости 1 корпуса 2 находятся восемь лопастных поршней 3 на двух ступицах 4, установленных в корпусе на подшипниках. В корпусе может быть установлено меньше поршней; шесть или четыре для получения меньшей мощности двигателя.
Поршни и ступицы уплотняются в корпусе пластинами и кольцами с пружинами-расширителями (экспандерами). В камерах сгорания установлены форсунки или свечи зажигания 5, соответственно для работы на дизтопливе или бензине, и впускные и выпускные клапаны 6. Корпус может иметь рубашку жидкостного охлаждения или ребра воздушного охлаждения, а поршни и ступицы - каналы масляного или воздушного охлаждения. Смазка уплотнителей поршней и ступиц, а также подшипников принудительная по каналам от насоса-дозатора (лубрикатора). Ступицы поршней соединены двумя коаксиально расположенными валами 7 через шлицы с двумя двуплечими рычагами 8. Рычаги посредством четырех шатунов 9 связаны с четырьмя кривошипами 10. Кривошипы выполнены за одно целое с шестернями и противовесами и попарно связаны сцепленными между собой шестернями 11.
Две шестерни 12 сцеплены с центральной шестерней 13. Оси 14 шестерен установлены на подшипниках в корпусе двигателя, а центральная шестерня закреплена на выходном валу 15, который также установлен на подшипниках в корпусе двигателя.
Двигатель выполняется преимущественно с 4-тактным рабочим циклом, более экономичным, чем 2-тактный цикл, и не требующим компрессора для продувки и наполнения воздухом рабочих камер. После запуска двигателя стартером его лопастные поршни качаются взаимно-противоположно и в рабочих камерах между поршнями проходят такты всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска. При восьми поршнях в диаметрально противоположных рабочих камерах проходят одноименные такты двух рабочих циклов.
Предложенный двигатель обладает следующими техническими преимуществами по сравнению с прототипом:
в отличие от прототипа такты рабочего хода и другие такты перемещаются в камерах двигателя по окружности и поэтому его корпус будет иметь равную тепловую деформацию, и следовательно, равный износ рабочей поверхности;
двигатель, в отличие от прототипа, полностью динамически уравновешен и лишен от этого вибрации и связанных с ней нагрузок и износов, так как поршни, рычаги, шатуны, кривошипы с шестернями имеют синхронное взаимно-противоположное движение, показанное на фиг.1 и 2 стрелками;
у двигателя, в отличие от прототипа, коаксиальные валы полностью разгружены от боковых реакций, так как реакции от усилий, передающихся через двуплечие рычаги, взаимно-противоположны;
у двигателя, в отличие от прототипа, в связи только с качательным движением поршней будут меньше путь и средняя скорость поршней в корпусе. Поэтому износ уплотнителей поршней и внутренней поверхности корпуса будет меньше или же можно будет увеличить частоту циклов и этим повысить мощность двигателя;
у двигателя, в отличие от прототипа, имеется возможность изменять номинальную частоту вращения выходного вала, установив центральную шестерню и сцепленные с ней две шестерни другого диаметра для получения их нового передаточного числа. Получение другой номинальной частоты обеспечивает возможность использования двигателя той же мощности на разных машинах, т.е. расширяет область его применения;
наличие у двигателя клапанного газораспределения, в отличие от прототипа, позволяет управлять фазами газораспределения, повышая этим топливную экономичность.
в отличие от прототипа такты рабочего хода и другие такты перемещаются в камерах двигателя по окружности и поэтому его корпус будет иметь равную тепловую деформацию, и следовательно, равный износ рабочей поверхности;
двигатель, в отличие от прототипа, полностью динамически уравновешен и лишен от этого вибрации и связанных с ней нагрузок и износов, так как поршни, рычаги, шатуны, кривошипы с шестернями имеют синхронное взаимно-противоположное движение, показанное на фиг.1 и 2 стрелками;
у двигателя, в отличие от прототипа, коаксиальные валы полностью разгружены от боковых реакций, так как реакции от усилий, передающихся через двуплечие рычаги, взаимно-противоположны;
у двигателя, в отличие от прототипа, в связи только с качательным движением поршней будут меньше путь и средняя скорость поршней в корпусе. Поэтому износ уплотнителей поршней и внутренней поверхности корпуса будет меньше или же можно будет увеличить частоту циклов и этим повысить мощность двигателя;
у двигателя, в отличие от прототипа, имеется возможность изменять номинальную частоту вращения выходного вала, установив центральную шестерню и сцепленные с ней две шестерни другого диаметра для получения их нового передаточного числа. Получение другой номинальной частоты обеспечивает возможность использования двигателя той же мощности на разных машинах, т.е. расширяет область его применения;
наличие у двигателя клапанного газораспределения, в отличие от прототипа, позволяет управлять фазами газораспределения, повышая этим топливную экономичность.
Предложенный двигатель по сравнению с обычными поршневыми двигателями внутреннего сгорания обладает следующими техническими преимуществами.
Двигатель по сравнению с однорядными, V-образными и другими поршневыми двигателями обладает более простой конструкцией из-за простой цилиндрической формы корпуса, отсутствия коленчатого вала и меньшего количества деталей: поршней, шатунов, подшипников, клапанов, форсунок. Лопастные поршни двигателя, в отличие от поршней обычных двигателей, являются поршнями двухстороннего действия, что вдвое уменьшает число поршней для получения той же мощности. Все поршни сидят на двух ступицах, что позволяет уменьшить число шатунов и подшипников, особенно по сравнению с обычными многопоршневыми двигателями. Имеющиеся у двигателя шестерни могут заменять маховик, а центральная шестерня использоваться для установки сцепления. Работа двух поршней в каждой камере уменьшает число последних, а поэтому уменьшается число клапанов и форсунок и упрощаются их приводы.
Двигатель обладает примерно на порядок меньшими объемно-массовыми показателями на единицу мощности по сравнению с обычными поршневыми двигателями как из-за меньшего количества деталей, так и за счет компактного расположения рабочих камер по окружности. В двигателе целесообразно применять прямоугольные поршни, которые по сравнению с круглыми легче в изготовлении и обладают большей площадью.
Меньшие объемно-массовые показатели двигателя позволяют в несколько раз быстрее производить его прогрев для запуска в зимнее время года и уменьшать затраты времени и расход топлива при этом.
Двигатель при восьми поршнях может обладать на порядок и более большей максимальной мощностью, чем обычный восьмипоршневой двигатель. Это достигается, во-первых, за счет встречного (оппозитного) движения двух лопастных поршней в каждой рабочей камере, что позволяет вдвое увеличить длину камер без увеличения хода и средней скорости поршней, а следовательно, вдвое увеличить ширину и высоту камер, т.е. в восемь раз увеличить их рабочий объем; во-вторых, это может достигаться за счет возможности использования высокой степени наддува двигателя, так как подшипники ступиц при восьми камерах разгружены от давления газов на ступицы, а сами поршни, в связи с установкой их ступиц на подшипники, не имеют силового контакта с рабочей поверхностью корпуса двигателя (контактируют с ней только уплотнители поршней и ступиц).
Двигатель, по сравнению особенно с многопоршневыми двигателями, имеет меньше площади трения и теплоотдачи, имеет большую герметичность, меньшие нагрузки, а следовательно, большие КПД, топливную экономичность и срок службы.
Меньшие площади трения определяются отсутствием контактов поршней с корпусом, меньшим количеством поршней и поэтому меньшей длиной их уплотнителей и меньшим количеством подшипников скольжения.
Меньшие площади теплоотдачи определяются меньшей площадью стенок рабочих камер при оппозитной работе в них поршней, меньшим количеством рабочих камер и поршней, меньшим габаритным объемом двигателя.
Большая герметичность двигателя определяется меньшим количеством поршней, а следовательно, меньшей длиной их уплотнителей, меньшим и более равномерным износом рабочей поверхности камер в связи с отсутствием контакта с ними поршней и контактом только их уплотнителей, тогда как у обычных двигателей из-за бокового прижатия поршней к стенкам цилиндров имеется их овальный износ, что снижает компрессию и мощность двигателя, увеличивает расход топлива и угар масла, а тем самым значительно сокращает экономичность и срок службы двигателя.
Уплотнители в виде пластин при наличии пружин-расширителей (экспандеров) обладают такой же герметичностью, что и обычные поршневые кольца. Кроме того, для повышения герметичности имеется возможность создания уплотнителей с герметичными беззазорными стыками.
Меньшие нагрузки в двигателе определяются его полной уравновешенностью и отсутствием от этого вибраций, а также меньшими усилиями в подшипниках кривошипно-шатунных механизмов.
Меньшие усилия в подшипниках вызываются отсутствием в них усилий от такта рабочего хода на совершение вспомогательных тактов: всасывания, сжатия и выпуска и условий на преодоление инерции поршней, совершающих эти такты. Эти усилия передаются непосредственно через лопастные поршни и их ступицы, минуя подшипники. В подшипниках шатунов и кривошипов имеются только полезные усилия, создающие крутящий момент двигателя.
Усилия в подшипниках могут быть меньше при уменьшении количества поршней в двигателе с восьми до шести или до четырех. В подшипниках могут быть уменьшены удельные усилия за счет увеличения длины подшипников без заметного увеличения длины двигателя, так как кривошипно-шатунные механизмы находятся в одной плоскости.
Подшипники выходного вала двигателя, в отличие от коренных подшипников колен вала обычных двигателей, разгружены от боковых усилий в связи со сцеплением центральной шестерни с двумя диаметрально расположенными шестернями.
Вышеуказанные технические преимущества предложенного двигателя по сравнению с прототипом и обычными поршневыми двигателями делают его экономически эффективными и конкурентноспособным в производстве и эксплуатации.
Claims (1)
- Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрической полостью, лопастные поршни, соосно размещенные в полости на двух ступицах, и механизм, соединяющий ступицы с выходным валом, состоящий из коаксиально расположенных валов, рычагов, шатунов, кривошипов с шестернями и центральной шестерни, сцепленной с двумя шестернями, отличающийся тем, что рычаги выполнены двуплечими, шатуны и кривошипы расположены симметрично попарно противоположно и в одной плоскости, кривошипы попарно связаны шестернями, оси шестерен установлены в подшипниках и в корпусе двигателя, а центральная шестерня закреплена на выходном валу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494003534A RU2080453C1 (ru) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494003534A RU2080453C1 (ru) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Двигатель внутреннего сгорания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94003534A RU94003534A (ru) | 1995-11-20 |
RU2080453C1 true RU2080453C1 (ru) | 1997-05-27 |
Family
ID=20152003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494003534A RU2080453C1 (ru) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2080453C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002036945A1 (fr) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Sergei Viktorovich Kalinin | Moteur a combustion interne |
RU2486343C2 (ru) * | 2009-07-31 | 2013-06-27 | Валерий Моисеевич Арутюнов | Машина с маятниковым рычагом (варианты) |
-
1994
- 1994-02-01 RU RU9494003534A patent/RU2080453C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Чехословакии N 13736, кл. 465, 9, 1924. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002036945A1 (fr) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Sergei Viktorovich Kalinin | Moteur a combustion interne |
RU2486343C2 (ru) * | 2009-07-31 | 2013-06-27 | Валерий Моисеевич Арутюнов | Машина с маятниковым рычагом (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100922024B1 (ko) | 왕복동 피스톤엔진 | |
US6305345B1 (en) | High-output robust rotary engine with a symmetrical drive and improved combustion efficiency having a low manufacturing cost | |
EA006410B1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания и способ его работы | |
JP2009516801A (ja) | フリーピストン式4ストロークエンジン | |
RU2343290C2 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания | |
KR20020065541A (ko) | 진동식 회전피스톤을 이용하는 장치 | |
JP2008542604A (ja) | ロータリ内燃エンジン | |
WO1998032959A1 (en) | Rotary-linear power device | |
CN101205812A (zh) | 四活塞缸体旋转发动机 | |
US4419057A (en) | Rotary piston motor | |
SK286927B6 (sk) | Rotačný nosový prstencový motor s vnútorným spaľovaním | |
US6619244B1 (en) | Expansible chamber engine | |
RU2080453C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
US6357397B1 (en) | Axially controlled rotary energy converters for engines and pumps | |
US6293775B1 (en) | Small robust rotary internal combustion engine having high unit power and low manufacturing costs | |
JPS6069202A (ja) | 内燃機関 | |
US7040262B2 (en) | Expansible chamber engine with undulating flywheel | |
CN201934186U (zh) | 旋转式活塞内燃机 | |
WO1991015663A1 (en) | A double acting, rectangular faced, arc shaped, oscillating piston quadratic internal combustion engine or machine | |
PL180814B1 (pl) | Urządzenie robocze lub silnik, zwłaszcza spalinowy, z wirującymi tłokami | |
RU2240432C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU2374454C2 (ru) | Устройство поршневой машины и способ выполнения ее рабочего объема для организации термодинамического цикла | |
CA2512396A1 (en) | Optimized linear engine | |
RU2167321C2 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
KR900003748Y1 (ko) | 회전자 피스톤기관(Rotary Engine) |