RU2164302C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164302C1 RU2164302C1 RU99117023/06A RU99117023A RU2164302C1 RU 2164302 C1 RU2164302 C1 RU 2164302C1 RU 99117023/06 A RU99117023/06 A RU 99117023/06A RU 99117023 A RU99117023 A RU 99117023A RU 2164302 C1 RU2164302 C1 RU 2164302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- crankshaft
- cylinders
- piston
- engine
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к дизельным двигателям внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров с размещенными в них поршнями и головку, в которой размещен периодически сообщающийся с цилиндрами газораспределительный цилиндрический золотник, снабженный газоходами, камерой сгорания и зубчатым колесом, кинематически связанным с коленчатым валом (авт. свид. СССР N 828780, 1982). The invention relates to mechanical engineering, namely to diesel internal combustion engines. A known internal combustion engine containing at least one pair of cylinders with pistons placed in them and a head in which a gas distribution cylindrical spool is periodically connected to the cylinders is provided with flues, a combustion chamber and a gear wheel kinematically connected to the crankshaft (ed. St. USSR N 828780, 1982).
Известны также 4-тактные двигатели, включающие цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал, газораспределительную систему клапанов с приводом от коленчатого вала (патент России N 2002081, 1993 - прототип). 4-stroke engines are also known, including cylinders, pistons, connecting rods, a crankshaft, a gas distribution system of valves driven by a crankshaft (Russian patent N 2002081, 1993 - prototype).
В известных двигателях:
1) чередование тактов рабочего цикла происходит последовательно в каждом цилиндре, а рабочий ход совершается за два оборота коленчатого вала;
2) весовое наполнение цилиндров горючими газами для рабочего хода ограничено рабочим объемом цилиндра;
3) творение топливного заряда происходит непосредственно в цилиндре над поршнем с вероятностью проявления детонации;
4) тип горючего топлива и степень сжатия в камере сгорания задаются при конструировании двигателя и остаются неизменяемыми на весь период эксплуатации;
5) тенденция к росту количества клапанов и массы их приводов с вибрирующими колебаниями (шумов), ограничивающих рост числа оборотов двигателя.In famous engines:
1) the alternation of the cycles of the working cycle occurs sequentially in each cylinder, and the working stroke is made in two turns of the crankshaft;
2) the weight filling of the cylinders with combustible gases for the working stroke is limited by the working volume of the cylinder;
3) the creation of a fuel charge occurs directly in the cylinder above the piston with the probability of detonation;
4) the type of combustible fuel and the compression ratio in the combustion chamber are set during engine design and remain unchanged for the entire period of operation;
5) a tendency to increase the number of valves and the mass of their actuators with vibrating vibrations (noise), limiting the growth of the engine speed.
Цель изобретения - улучшить или исключить негативные моменты, отмеченные выше, повысить мощность двигателя, улучшить эксплуатационные возможности по экономии топлива и экологичности отходящих газов. The purpose of the invention is to improve or eliminate the negative points noted above, increase engine power, improve operational capabilities for fuel economy and environmental friendliness of exhaust gases.
Для решения поставленной задачи двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, одну пару цилиндров с размещенными в них поршнями, головку цилиндров, выполненную с каналами для пропуска газопродуктов, газораспределительный механизм с цилиндрическим золотником, размещенным на головке, выполненным с общей для пары цилиндров камерой сгорания и газоходами, снабженным корпусом и установленным на оси зубчатого колеса, кинематически связанного с коленчатым валом, при этом цилиндры установлены коаксиально (труба в трубе) с периферийным и центральным поршнями, посаженными за одно на общий шатун с возможностью периодического сообщения периферийного цилиндра с впускным газоходом, а центрального - с выпускным, а также с возможностью периодически находиться отсеченными или сообщающимися с камерой сгорания в соответствии с чередованием тактов рабочего цикла, поршни цилиндров движутся возвратно-поступательно и осуществляют одновременное (параллельное) выполнение рабочих и подготовительных тактов цикла, а рабочий ход центральным поршнем совершается за каждый оборот коленчатого вала, золотник выполнен составным, снабжен внутренним цилиндром, переходящим в камеру сгорания, в полости которого движется возвратно-поступательно поршень, способный изменять степень сжатия в отсеченной камере сгорания и посаженный жестко на толкатель, контактирующий с шаговой системой кулачкового механизма с переменными радиусами скольжения, кинематически связанного с коленчатым валом и механизмом фиксации и переключения (смены) кулачков с приводом от соленоидной катушки постоянного электротока. To solve this problem, the internal combustion engine contains at least one pair of cylinders with pistons placed in them, a cylinder head made with channels for passing gas products, a gas distribution mechanism with a cylindrical spool placed on the head made with a common combustion chamber for a pair of cylinders and flues provided with a housing and mounted on the axis of the gear wheel kinematically connected with the crankshaft, while the cylinders are mounted coaxially (pipe in pipe) from the periphery with the central and central pistons, seated in one on a common connecting rod with the possibility of periodic communication of the peripheral cylinder with the inlet duct, and the central piston with the exhaust, and with the possibility of periodically being cut off or communicating with the combustion chamber in accordance with the alternation of clock cycles, the pistons of the cylinders reciprocating and carry out simultaneous (parallel) execution of working and preparatory cycles of the cycle, and the working stroke of the central piston is performed for each revolution to of the crankshaft, the spool is made integral, equipped with an internal cylinder that passes into the combustion chamber, in the cavity of which a reciprocating piston moves, able to change the compression ratio in the cut off combustion chamber and tightly mounted on the pusher in contact with the stepping system of the cam mechanism with variable sliding radii, kinematically connected with the crankshaft and the mechanism for fixing and switching (changing) cams driven by a solenoid coil of constant electric current.
В предложенном двигателе "БАКАНЬ" принципиально изменяются: чередование тактов рабочего цикла, способ смесеобразования, тип камеры сгорания и условия горения топливного заряда. In the proposed engine “BAKAN” fundamentally change: the alternation of the cycles of the duty cycle, the method of mixture formation, the type of combustion chamber and the combustion conditions of the fuel charge.
Для этого каждая пара цилиндров сблокирована коаксиально (труба в трубе) с периферийным и центральным поршнями, посаженными за одно на общий шатун с возможностью периодического сообщения периферийного цилиндра с впускным газоходом и центрального цилиндра с выпускным газоходом, а также с возможностью находиться периодически отсеченным или сообщающимся с камерой сгорания, в соответствии с чередованиями тактов рабочего цикла. Поршни цилиндра, двигаясь возвратно-поступательно, осуществляют одновременное (параллельное) выполнение рабочих и подготовительных тактов, а рабочий ход центральным поршнем совершается за каждый оборот коленчатого вала. To this end, each pair of cylinders is blocked coaxially (pipe in pipe) with a peripheral and central pistons, seated in one on a common connecting rod with the possibility of periodic communication of the peripheral cylinder with the inlet duct and the central cylinder with the exhaust duct, and also with the possibility of being periodically cut off or in communication with combustion chamber, in accordance with the alternation of cycles of the working cycle. The pistons of the cylinder, moving reciprocating, carry out simultaneous (parallel) execution of working and preparatory cycles, and the working stroke of the central piston is performed for each revolution of the crankshaft.
При этом для обеспечения избыточного весового наполнения рабочего хода рабочий объем периферийного цилиндра больше рабочего объема центрального цилиндра в 1,5-2,0 раза. Moreover, to ensure excess weight filling of the working stroke, the working volume of the peripheral cylinder is 1.5-2.0 times greater than the working volume of the central cylinder.
В головке цилиндров расположен общий для коаксиальных цилиндров газораспределительный золотник, включающий впускной (выпускной) газоход и камеру сгорания, способный совершать синхронное вращение с коленчатым валом и периодически отсекаться или сообщаться с цилиндрами в соответствии с чередованиями тактов рабочего цикла. A gas distribution valve common to coaxial cylinders is located in the cylinder head, including an inlet (outlet) gas duct and a combustion chamber capable of performing synchronous rotation with the crankshaft and periodically cutting off or communicating with the cylinders in accordance with the alternating cycles of the duty cycle.
При этом для работы двигателя "БАКАНЬ" в режиме дизель золотник выполнен составным, снабжен внутренним цилиндром, переходящим в камеру сгорания, в полости которого движется возвратно-поступательно поршень, способный изменять степень сжатия в отсеченной камере сгорания. At the same time, for the operation of the BAKAN engine in the diesel mode, the spool is made integral, equipped with an internal cylinder that passes into the combustion chamber, in the cavity of which a reciprocating piston moves, which can change the compression ratio in the cut off combustion chamber.
Внутренний поршень посажен жестко на толкатель, контактирующий с шаговой системой кулачкового механизма с переменными радиусами скольжения, кинематически связанной с коленчатым валом и механизмом фиксации и переключения (смены) кулачков с приводом от соленоидной катушки постоянного электротока. The inner piston is firmly seated on a pusher in contact with a stepping system of a cam mechanism with variable sliding radii kinematically connected with a crankshaft and a mechanism for fixing and switching (changing) cams driven by a constant current solenoid coil.
На фиг. 1 представлен двигатель "БАКАНЬ" в положениях поршней ВМТ и НМТ;
на фиг. 2,а - разрез 2-2 золотника,
на фиг. 2,б - тело золотника;
на фиг. 3 - диаграмма фаз газораспределения;
на фиг. 4 - общий вид в аксонометрии.In FIG. 1 shows the engine "BAKAN" in the positions of the pistons TDC and BDC;
in FIG. 2, a - section 2-2 spool,
in FIG. 2, b - spool body;
in FIG. 3 is a valve timing diagram;
in FIG. 4 is a general view in a perspective view.
Двигатель "БАКАНЬ" включает, по меньшей мере, одну пару коаксиально расположенных цилиндров 1 и 2 с размещенными в них центральным 3 и периферийным 4 поршнями. В головке 5 цилиндров 1 и 2 размещен поворотный золотник 6 с установленным на его оси зубчатым колесом 7, снабженный общими для обоих цилиндров впускным (выпускным) газоходом 8 и камерой сгорания 9 во внутренней полости 9a, в которой свободно перемещается поршень 10, посаженный жестко на толкатель 11, контактирующий с кулачковым механизмом 12. Зубчатое колесо 7 и кулачковый механизм 12 кинематически связаны с коленчатым валом и синхронно вращаются в соответствии с чередованиями тактов рабочего цикла. The engine "BAKAN" includes at least one pair of coaxially arranged
Переключение (смена позиций) кулачков 12а, b, c, d и механизм фиксации 13 обеспечивает привод от соленоидной катушки 14 постоянного электротока, при этом смена позиции кулачков (4 поз.) будет соответствовать определенному достижению степени сжатия (от 1:10 до 1:20) в камере сгорания. Switching (changing positions) of the cams 12a, b, c, d and the locking mechanism 13 provides a constant current flow drive from the
Цилиндры включают центральную камеру 1а и две периферийные камеры - верхняя 2а и нижняя 2б (см. НМТ) с суммарным рабочим объемом в 1,5-2,0 раза больше объема камеры 1а. Камеры 1а и 2а, б разделены кольцеобразной перегородкой 15, а камеры 2а и 2б постоянно сообщаются между собой, для этого по периметру внутренней поверхности поршня 4 имеются перепускные каналы (вытачки) 16. The cylinders include a central chamber 1a and two peripheral chambers - the upper 2a and lower 2b (see BDC) with a total working volume of 1.5-2.0 times the volume of the chamber 1a. The chambers 1a and 2a, b are separated by an
Центральный 3 и периферийный 4 поршни свободно перемещаются в камерах 1а и 2а, б соответствующих цилиндров. Поршень 3 сопряжен с кривошипом коленчатого вала через втулку 17, палец 18 и шатун 19, а с поршнем 4 связан резьбовым соединением 20. The central 3 and peripheral 4 pistons move freely in the chambers 1a and 2a, b of the respective cylinders. The
Головка 5 включает корпус 21 с впускным патрубком 22 и окном 23, выпускным патрубком 24 и окном 25 и перепускными окнами 26 и 27, а также форсунку 28 для впрыска топлива. The
Кулачковый механизм 12 снабжен кулачками с перемещенными радиусами скольжения выступающих частей, расположенными на кулачковом валу 29, способными принимать 4-е шаговые позиции a, b, c, d в контакте с толкателем 11, при этом каждая позиция кулачков соответствует заданной степени сжатия, так кулачок 12а 1:10, кулачок 12б - 1:13, кулачок 12с - 1:17, кулачок 12d - 1: 20. The
Механизм переключения позиций кулачков 12а, b, c, d размещен на кулачковом валу 29, включает подпружиненный шариковый фиксатор 30, кольцеобразные желобки - вытачки 31, шлицевое соединение 32, шестерни 33, кинематически связанные с коленчатым валом, соленоидную катушку 34, внутри которой свободно перемещается продолжение кулачкового вала 29, источник постоянного электротока 35 для образования направленного магнитного поля в соленоидной катушке 14. The mechanism for switching the positions of the cams 12a, b, c, d is placed on the
Двигатель "БАКАНЬ" работает следующим образом. Engine "BAKAN" works as follows.
Поршни 3, 4 занимают положение ВМТ. Поршень 3 готовится совершать рабочий ход, а поршень 4 готов произвести всос воздуха. При этом золотник 6, а с ним камера сгорания 9 и газоход 8 продолжают разворачиваться (вращаясь синхронно с коленчатым валом) в сторону цилиндров окнами 9б и 8а. Pistons 3, 4 occupy the position of TDC. The
Камера сгорания 9 пока находится в отсеченном от цилиндров состоянии, заполнена топливным зарядом, допрессованным поршнем 10 до степени сжатия воспламенения горючего. The
В камеру сгорания 9 при переходе через ВМТ впрыскивается вторая порция топлива, продолжая фазу отсеченного горения до 34o поворота коленчатого вала.When passing through the top dead center, a second portion of fuel is injected into the
Камера 9 открывается к цилиндру 1 через пропускные окна 9а и 26, газы продолжают интенсивно расширяться (догорать) до 165o поворота коленчатого вала, обеспечивая рабочий ход поршню 3 (φ = 145o).The
Диаграмму фаз газораспределения см. на фиг. 3. Одновременно параллельно двигаясь к НМТ от 0o до 180o поворота коленчатого вала в цилиндр 2 по газоходу 8 через пропускные окна 8а и 23, входной патрубок 22, поршень 4 всасывает очередную порцию воздуха, заполняя камеры 2а и 2б. При этом окна 25, 27, 9в и выпускной патрубок 24 перекрыты телом золотника, а внутренний поршень 10 под воздействием избыточного давления в камере сгорания возвратится в исходное положение с переходом его толкателя 11 на минимальный радиус скольжения по кулачку 12а.The timing diagram is shown in FIG. 3. At the same time moving parallel to the BDC from 0 o to 180 o turning the crankshaft into the
Таким образом, за 1/2 оборота коленчатого вала совершились два такта: рабочий ход и всос воздуха. Thus, for 1/2 turn of the crankshaft two cycles were made: the stroke and the air intake.
Поршни 3 и 4 занимают положение НМТ. Камера сгорания 9 от 180o до 230o поворота коленчатого вала отсечена от цилиндров. В цилиндре 2 произойдет поджатие (φ = 50o) воздуха, а с 230o до 340o поворота коленчатого вала открываются окна 27 и 9в и воздух из камер 2а и 2б поршнем 4 запрессуется в камеру сгорания до степени сжатия 1:7.Pistons 3 and 4 occupy the position of the BDC. The
Камера сгорания 9 от 340o до 360o поворота коленчатого вала вторично переходит в отсеченное состояние от цилиндров.The
В этот период (φ = 20o) в камере сгорания произойдут следующие процессы:
1/ - впрыск форсункой 28 первой порции топлива и его испарение под воздействием температуры остаточных газов и стенок камеры сгорания (φ = 8-10o),
2/ - почти одновременно поршень 10, ведомый толкателем 11, скользящим по максимальному радиусу кулачка 12а (φ = 10-12o), продвинется внутрь камеры сгорания, сократив ее объем до степени сжатия самовоспламенения горючей смеси,
3/ - начнется первая фаза горения топливного заряда в избыточной воздушной среде, которая будет продолжаться с переходом через ВМТ.During this period (φ = 20 o ) in the combustion chamber the following processes will occur:
1 / - injection by the
2 / - almost simultaneously, the
3 / - the first phase of combustion of the fuel charge in excess air will begin, which will continue with the transition through TDC.
На следующих от 0o до 34o поворота коленчатого вала в отсеченной камере происходит второе впрыскивание топлива и продолжение горения (φ = 35o - 40o).On the following from 0 o to 34 o rotation of the crankshaft in the cut-off chamber, a second injection of fuel and continued combustion (φ = 35 o - 40 o ).
Одновременно (параллельно) поршень 3 после выполнения рабочего хода при переходе через НМТ с 165o до 360o + 20o поворота коленчатого вала вытолкнет сгоревшие газы через газоход 8 и перепускные окна 25, 8б, патрубок 24. При этом перепускные окна 23, 26, 9а и патрубок 24 будут перекрыты телом золотника.At the same time (in parallel), the
Таким образом, за следующие 1/2 оборота коленчатого вала выполнены следующие два такта: выпуск отработанных газов и сжатие воздуха. Thus, over the next 1/2 revolution of the crankshaft, the following two cycles were performed: exhaust gas and air compression.
Рабочий цикл завершен "заряженная" камера сгорания с 34o поворота коленчатого вала готова к рабочему ходу (φ = 130o).Duty cycle completed "charged" combustion chamber with 34 o rotation of the crankshaft is ready for the stroke (φ = 130 o ).
Механизм переключения со сменой кулачков 12 работает при вращении кулачкового вала 29 следующим образом. The switching mechanism with the change of the
Допустим, что камера сгорания 9 работает в режиме сжатия 1:10, толкатель скользит по кулачку 12а. Требуется перевести работу камеры сгорания на режим 1:13, для этого необходимо перевести скольжение толкателя на кулачок 12в. Suppose that the
Включением из кабины водителя подается напряжение постоянного электротока 3 на обмотку соленоидной катушки 14, при этом образуется направленное магнитное поле, способное вытолкнуть (или втянуть при смене полюсов электротока) соленоид 3 (часть кулачкового вала 29), который, преодолев сопротивления фиксатора 30, переместит кулачковый вал 29 на соответствующий желобок 31 с фиксацией 30. При этом включение электротока возможно только при прохождении толкателя 11 по наименьшему радиусу скольжения кулачков 12a, b, c, d за период φ = 150 - 160o вращения кулачкового вала, что обеспечит беспрепятственное перемещение кулачкового вала 29 с участием шлицевого соединения 32.By turning on the driver’s cab, a constant
Дизельный двигатель "БАКАНЬ" позволит повысить мощность двигателя, экономичность топлива, экологичность отходящих газов за счет совершенствования рабочего цикла, принципиально изменяя чередование тактов рабочего цикла, способ смесеобразования топливного заряда, тип камеры сгорания и условия горения. The BAKAN diesel engine will increase engine power, fuel economy, environmental friendliness of exhaust gases by improving the working cycle, fundamentally changing the alternation of the cycles of the working cycle, the method of mixture formation of the fuel charge, type of combustion chamber and combustion conditions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117023/06A RU2164302C1 (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99117023/06A RU2164302C1 (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2164302C1 true RU2164302C1 (en) | 2001-03-20 |
Family
ID=20223489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99117023/06A RU2164302C1 (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2164302C1 (en) |
-
1999
- 1999-08-04 RU RU99117023/06A patent/RU2164302C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8215268B2 (en) | Three-stroke internal combustion engine, cycle and components | |
US3485221A (en) | Omnitorque opposed piston engine | |
US6230671B1 (en) | Variable compression and asymmetrical stroke internal combustion engine | |
US4608951A (en) | Reciprocating piston engine | |
US7556014B2 (en) | Reciprocating machines | |
US8967097B2 (en) | Variable stroke mechanism for internal combustion engine | |
KR20040032970A (en) | An improved reciprocating internal combustion engine | |
US3690791A (en) | Rotary engine with radially shiftable rotor | |
US6318335B2 (en) | Operating method of an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine | |
EP2893166A1 (en) | Variable stroke mechanism for internal combustion engine | |
CN102003277A (en) | Internal combustion engine | |
RU2164302C1 (en) | Internal combustion engine | |
KR970021677A (en) | An internal combustion engine | |
CN109339946A (en) | A kind of double-crankshaft opposed pistons four-stroke engine based on valve scavenging | |
KR19990081828A (en) | 3 cycle engine | |
RU2397340C2 (en) | Two-stroke ice | |
CN108868943A (en) | Using two or the four stroke switching method of engine of the full changeable air valve of electromagnetism | |
US6234138B1 (en) | Combination power collector for internal combustion engine | |
JP2003097305A (en) | Internal combustion engine provided with opposed primary and secondary pistons | |
RU2297545C2 (en) | Rotary engine | |
WO2015088347A1 (en) | Combustion engine comprising a cylinder | |
RU166682U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2231657C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
EP2088283A1 (en) | Reciprocating rotary internal combustion engine | |
RU2230911C2 (en) | Adjustable power output rotary-piston internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040805 |