RU2092703C1

RU2092703C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2092703C1
Application number: RU95107950A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Прасолов
Original assignee: Николай Сергеевич Прасолов
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1997-10-10
Also published as: RU95107950A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: novelty in design of internal combustion engine is that cylinder has truncated base and slot and is installed so that axis of crankshaft is displaced from extension of longitudinal axis of cylinder by 1/4-1/2 of radius of crankpin rotation towards crankpin side with piston moving from bottom dead center to top dead center. EFFECT: reduced fuel consumption, increased service life of cylinder-piston group owing to decrease in piston side pressure on cylinder walls and increase in force rotating the crankshaft. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, являющимися источниками механической энергии, а именно к области поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в карбюраторных, газовых и дизельных двигателях различного назначения. The invention relates to internal combustion engines, which are sources of mechanical energy, and in particular to the field of piston internal combustion engines, and can be used in carburetor, gas and diesel engines for various purposes.

Наиболее близкой конструкцией является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры, поршни, коленчатый вал с осью, шатуны с шатунными шейками, причем цилиндры установлены таким образом, что ось коленчатого вала смещена от продолжения продольной оси цилиндра в сторону нахождения шатунных шеек коленчатого вала при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. The closest design is an internal combustion engine containing cylinders, pistons, a crankshaft with an axis, connecting rods with connecting rods, and the cylinders are mounted so that the axis of the crankshaft is offset from the extension of the longitudinal axis of the cylinder in the direction of the crankshaft journals when the piston moves from bottom dead center to top dead center.

Недостатками известных конструкций двигателей внутреннего сгорания являются:
ограниченная область применения: только в тех двигателях, в которых диаметр поршня из-за касания шатуном основания цилиндра;
значительный расход топлива и малый ресурс цилиндропоршневой группы из-за технической невозможности выбора оптимальных параметров.The disadvantages of the known designs of internal combustion engines are:
limited scope: only in engines in which the piston diameter due to the connecting rod touching the cylinder base;
significant fuel consumption and low resource cylinder-piston group due to the technical impossibility of choosing the optimal parameters.

Изобретение направлено на снижение расхода топлива, увеличение ресурса двигателя и применение в современных двигателях с отношением диаметра поршня к ходу поршня близким к единице. The invention is aimed at reducing fuel consumption, increasing engine life and application in modern engines with a ratio of piston diameter to piston stroke close to unity.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндры, поршни, коленчатый вал с осью, шатуны с шатунными шейками, причем цилиндры установлены таким образом, что ось коленчатого вала смещена от продолжения продольной оси цилиндра в сторону нахождения шатунных шеек коленчатого вала при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, отличительной особенностью является то, что цилиндры выполнены с усеченным основанием или с пазами, а ось коленчатого вала смещена от продолжения продольной оси цилиндров на величину, равную 1/4 1/2 радиуса вращения шатунных шеек. The specified technical result is achieved by the fact that in a known internal combustion engine containing cylinders, pistons, a crankshaft with an axis, connecting rods with connecting rods, the cylinders are mounted so that the axis of the crankshaft is offset from the extension of the longitudinal axis of the cylinder to the direction of the crankshaft journals shaft when the piston moves from bottom dead center to top dead center, a distinctive feature is that the cylinders are made with a truncated base or with grooves, and the axis of the crankshaft is on the continuation of the longitudinal axis of the cylinders by an amount equal to 1/4 1/2 of the radius of rotation of the connecting rod journals.

Анализ известных решений не выявил аналогичного выполнения двигателей внутреннего сгорания и показал, что изобретение является новым, так как оно не известно и для специалиста не следует явным образом из уровня техники, то есть изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень"
На фиг. 1 поршень 1, показанный при своем нахождении в ВМТ, соединен шатуном 2 с коленчатым валом 3. При этом цилиндр 4 установлен таким образом, что ось 5 коленчатого вала 3 смещена от продолжения продольной оси 6 цилиндра 4 на 1/4 1/2 радиуса вращения шатунной шейки 7 коленчатого вала в сторону нахождения шатунной шейки при движении поршня от НМТ к ВМТ; на фиг. 2 - положение шатуна 2 в пазу 8 цилиндра 4; на фиг. 3 способы выполнения двигателей такой конструкции.An analysis of the known solutions did not reveal a similar embodiment of internal combustion engines and showed that the invention is new, since it is not known and should not be explicitly understood by a person skilled in the art, that is, the invention meets the criterion of "inventive step"
In FIG. 1, the piston 1, shown while in the TDC, is connected by a connecting rod 2 to the crankshaft 3. In this case, the cylinder 4 is mounted so that the axis 5 of the crankshaft 3 is offset from the extension of the longitudinal axis 6 of the cylinder 4 by 1/4 1/2 of the radius of rotation the crank pin 7 of the crankshaft in the direction of finding the crank pin when the piston moves from BDC to TDC; in FIG. 2 - the position of the connecting rod 2 in the groove 8 of the cylinder 4; in FIG. 3 ways to perform engines of this design.

Двигатель работает следующим образом. При движении поршня от ВМТ к НМТ (при фазах "Рабочий ход" и "Впуск") коленчатый вал, ось которого смещена, поворачивается от 0 до 180^o. При этом шатун дважды пересекает продольную ось цилиндра. В этих положениях поршня боковая составляющая силы давления поршня на стенки цилиндра равна 0. При движении поршня от НМТ к ВМТ (при фазах "Выпуск" и "Сжатие"), начиная с середины такта, боковое отклонение шатуна выходит за стенки цилиндра. Так как в цилиндре имеется паз (или цилиндр выполнен с усеченным основанием), то шатун при отклонении входит в паз и стенки цилиндра, не препятствуют движению шатуна, а следовательно, и работе двигателя.The engine operates as follows. When the piston moves from TDC to BDC (during the "Travel" and "Intake" phases), the crankshaft whose axis is offset rotates from 0 to 180 ^o . In this case, the connecting rod crosses the longitudinal axis of the cylinder twice. In these positions of the piston, the lateral component of the pressure force of the piston on the cylinder walls is 0. When the piston moves from BDC to TDC (with the phases "Release" and "Compression"), starting from the middle of the stroke, the lateral deviation of the connecting rod extends beyond the cylinder walls. Since there is a groove in the cylinder (or the cylinder is made with a truncated base), the connecting rod, when deflected, enters the groove and the cylinder walls, do not interfere with the movement of the connecting rod, and therefore, the engine.

При фазе "Рабочий ход" газы действуют на поршень с силой F, которая раскладывается на несколько составляющих. Причем средняя составляющая силы, прижимающая поршень к стенке цилиндра (F боковое) у известного двигателя больше, чем в заявляемом в 1,4-2,5 раза. Следовательно, и сила трения и износ цилиндропоршневой группы заявляемого двигателя в 1,4-2,5 раза меньше, а следовательно, будет больше ресурс и составляющая силы, вращающая коленчатый вал. Расчеты показывают, что составляющая силы, вращающей коленчатый вал заявляемого двигателя, в 1,07 раза больше чем, у известного двигателя. Это значит, что у двигателей с равной мощностью расход топлива заявляемого двигателя на 7% меньше, чем у известного двигателя. In the "Travel" phase, the gases act on the piston with a force F, which decomposes into several components. Moreover, the average component of the force, pressing the piston to the cylinder wall (F lateral) of the known engine is greater than in the claimed 1.4-2.5 times. Therefore, the friction force and wear of the cylinder-piston group of the inventive engine are 1.4-2.5 times less, and therefore, there will be a longer resource and a component of the force that rotates the crankshaft. Calculations show that the component of the force rotating the crankshaft of the inventive engine is 1.07 times greater than that of the known engine. This means that for engines with equal power, the fuel consumption of the claimed engine is 7% less than that of a known engine.

Основным достоинством данного двигателя является малый расход топлива, увеличение ресурса цилиндропоршневой группы, а также расширение области применения (в том числе и в высокооборотистых, современных двигателях с отношением диаметра поршня к ходу поршня близким к единице). The main advantage of this engine is low fuel consumption, an increase in the resource of the cylinder-piston group, and also the expansion of the scope (including in high-speed, modern engines with a ratio of the piston diameter to the piston stroke close to unity).

Claims

An internal combustion engine comprising cylinders, pistons, a crankshaft with an axis, connecting rods with connecting rods, and the cylinders are mounted so that the axis of the crankshaft is offset from the extension of the longitudinal axis of the cylinder in the direction of the crankshaft journals when the piston moves from bottom dead center to top dead center, characterized in that the cylinders are made with a truncated base or with grooves, and the axis of the crankshaft is offset from the extension of the longitudinal axis of the cylinders by an amount equal to 1/4 1/2 of the radius of rotation of the tent nnyh necks.