RU2164305C2

RU2164305C2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2164305C2
Application number: RU97117517A
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Моргунов
Original assignee: Олег Иванович Моргунов
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2001-03-20

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: engine is designed for operation on vehicles under variable loads. Pistons are arranged in cylinder and are coupled, each, with its crankshaft by means of connecting rods. Combustion chamber is limited by cylinder walls and piston crowns. Crankshafts are coupled by gear train. Rocking frame is installed in engine housing. One of crankshafts is secured on this frame. Frame is additionally coupled with housing by control member. EFFECT: provision of stepless automatic control of cylinder volume depending on external load. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим в режиме переменных нагрузок, например, на транспорте. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to internal combustion engines operating in the mode of variable loads, for example, in transport.

Известно устройство для регулирования числа работающих цилиндров многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания по патенту США N 4380977, МПК F 02 D 17/02, 1983. Указанный аналог имеет многокамерный карбюратор, половина камеры которого соединена с одной половиной цилиндров, а другая половина камер со второй половиной цилиндров. Однако такая конструкция не обеспечивает плавного автоматического регулирования рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки. A device for controlling the number of working cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine according to US patent N 4380977, IPC F 02 D 17/02, 1983. This analogue has a multi-chamber carburetor, half of the chamber of which is connected to one half of the cylinders, and the other half of the chambers with the second half of the cylinders . However, this design does not provide smooth automatic control of the working volume of the engine cylinders, depending on the applied external load.

Известен двигатель внутреннего сгорания по авторскому свидетельству СССР N 1590590, МПК⁵ F 02 B 75/04, 1990, принятое за прототип.Known internal combustion engine according to the author's certificate of the USSR N 1590590, IPC ⁵ F 02 B 75/04, 1990, adopted as a prototype.

Двигатель внутреннего сгорания по прототипу содержит по меньшей мере две пары сопряженных цилиндров с размещенными в них движущимися навстречу друг другу поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеру сгорания, ограниченную стенками цилиндров и днищами поршней и снабженную устройством воспламенения заряда, причем каждый цилиндр снабжен каналом подачи свежего заряда, связанным со средством приготовления богатой и бедной смесей, а оси каждой пары сопряженных цилиндров расположены параллельно и смещены одна относительно другой на величину, меньшую диаметра цилиндра, при этом двигатель внутреннего сгорания содержит два коленчатых вала, связанные между собой при помощи синхронизирующего вала, установленного перпендикулярно осям коленчатых валов, связанного с последним при помощи зубчатых конических передач и выполненного в виде торсиона, средство приготовления смеси выполнено в виде двух устройств, одно из которых - для приготовления богатой смеси - установлено в канале подачи, связанном с одним цилиндром, а другое - для приготовления бедной смеси - в канале подачи, связанном с сопряженным цилиндром, причем устройство воспламенения заряда установлено в районе канала подачи богатой смеси. The internal combustion engine according to the prototype contains at least two pairs of mating cylinders with pistons moving towards each other, each connected to the crankshaft by means of connecting rods, a combustion chamber bounded by the cylinder walls and piston bottoms and equipped with a charge ignition device, each cylinder is equipped with a fresh charge supply channel associated with the preparation of rich and poor mixtures, and the axes of each pair of mating cylinders are parallel and offset one relative to the other, smaller than the diameter of the cylinder, while the internal combustion engine contains two crankshafts connected to each other by means of a synchronizing shaft mounted perpendicular to the axes of the crankshafts, connected to the latter using gear bevel gears and made in the form of a torsion bar, a preparation tool the mixture is made in the form of two devices, one of which - for preparing a rich mixture - is installed in the feed channel associated with one cylinder, and the other for cooking ednoy mixture - in the supply channel associated with the mating cylinder, the ignition charge unit is installed in an area rich mixture supply channel.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, являются корпус, цилиндры с размещенными в них движущимися поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеры сгорания, ограниченные стенками цилиндров и днищами поршней, коленчатые валы, связанные между собой зубчатой передачей. Signs of the prototype that coincide with the essential features of the claimed invention are the body, cylinders with moving pistons placed in them, each of which is connected to the crankshaft by means of connecting rods, combustion chambers limited by cylinder walls and piston bottoms, crankshafts connected by a gear .

Недостатком прототипа является выполнение конструкции корпуса, в котором опоры коленчатых валов расположены неподвижно, что не позволяет ни одному из них смещаться вдоль оси цилиндров. Такое исполнение исключает возможность плавного автоматического регулирования рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки. The disadvantage of the prototype is the design of the housing, in which the supports of the crankshafts are stationary, which does not allow any of them to move along the axis of the cylinders. This design eliminates the possibility of smooth automatic control of the working volume of the engine cylinders, depending on the applied external load.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать двигатель внутреннего сгорания, в котором новое конструктивное выполнение корпуса двигателя обеспечивает плавное автоматическое регулирование рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от приложенной внешней нагрузки, а следовательно, и более эффективную работу двигателя в целом. The basis of the invention is the task to improve the internal combustion engine, in which the new structural design of the engine housing provides smooth automatic control of the working volume of the engine cylinders depending on the applied external load, and therefore, more efficient operation of the engine as a whole.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндры с размещенными в них движущимися поршнями, каждый из которых связан с коленчатым валом при помощи шатунов, камеры сгорания, ограниченные стенками цилиндров и днищами поршней, коленчатые валы, связанные между собой зубчатой передачей, согласно изобретению снабжен качающейся рамой, установленной в корпусе, на которой закреплен один из коленчатых валов, при этом качающаяся рама дополнительно связана с корпусом управляющим элементом. The problem is solved in that the internal combustion engine, comprising a housing, cylinders with moving pistons housed in them, each of which is connected to the crankshaft by connecting rods, combustion chambers bounded by cylinder walls and piston heads, crankshafts connected by a gear , according to the invention is equipped with a swinging frame mounted in the housing, on which one of the crankshafts is fixed, while the swinging frame is additionally connected to the housing by a control element.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявленного изобретения и достигаемым техническим результатом обеспечивается следующим. Так, качающаяся рама, установленная в корпусе и дополнительно связанная с корпусом управляющим элементом, позволяет закрепленному на нем коленчатому валу перемещаться вдоль оси цилиндров с одновременным проворачиванием, смещением по фазе одного коленчатого вала относительно другого в зависимости от приложенной внешней нагрузки, что приводит к изменению объема цилиндров и, как результат, более эффективной работе двигателя в целом. A causal relationship between the set of essential features of the claimed invention and the achieved technical result is ensured by the following. So, a swinging frame installed in the housing and additionally connected to the housing by a control element allows the crankshaft mounted on it to move along the axis of the cylinders with simultaneous rotation, phase displacement of one crankshaft relative to another, depending on the applied external load, which leads to a change in volume cylinders and, as a result, more efficient operation of the engine as a whole.

Двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен схематически общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показывающий размещение узлов и деталей в другой проекции. The internal combustion engine is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a schematic general view; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1, showing the placement of nodes and parts in another projection.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из корпуса 1 с цилиндром 2, двух коленчатых валов 3 и 4, связанных между собой зубчатой передачей, состоящей из зубчатых колес 5-10, а также поршней 11 и 12, соединенных шатунами 13 и 14 с указанными коленчатыми валами. Один из коленчатых валов закреплен на качающейся раме 15, установленной в корпусе на оси 16, расположенной параллельно осям вращения коленчатых валов. Качающаяся рама связана с корпусом при помощи толкателя 17 (фиг. 2), имеющим управляющий элемент 18, например пружину. Зубчатые колеса 5 и 10 соединены соответственно с коленчатыми валами 3 и 4, а зубчатые колеса 6, 7, 8 установлены в корпусе на осях, причем зубчатое колесо 9 расположено на оси 16 без жесткого закрепления с возможностью свободного вращения. Корпус снабжен клапаном 19 (фиг. 2) и имеет камеру сгорания 20. Последняя образована стенками цилиндра и днищами поршней. The internal combustion engine consists of a housing 1 with a cylinder 2, two crankshafts 3 and 4, interconnected by a gear transmission, consisting of gears 5-10, as well as pistons 11 and 12, connected by connecting rods 13 and 14 with these crankshafts. One of the crankshafts is mounted on a swinging frame 15 mounted in the housing on an axis 16 located parallel to the axes of rotation of the crankshafts. The swinging frame is connected to the housing by means of a pusher 17 (Fig. 2) having a control element 18, for example, a spring. The gears 5 and 10 are connected respectively to the crankshafts 3 and 4, and the gears 6, 7, 8 are mounted on the axles in the housing, and the gear 9 is located on the axis 16 without rigid fastening with the possibility of free rotation. The housing is equipped with a valve 19 (Fig. 2) and has a combustion chamber 20. The latter is formed by the walls of the cylinder and the piston bottoms.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При отсутствии нагрузки, в режиме холостого хода, качающаяся рама 15 занимает положение, показанное на фиг. 2 сплошными линиями. В этом положении качающейся рамы, при вращении коленчатых валов 3 и 4, поршни 11 и 12 будут двигаться возвратно-поступательно в цилиндре 2 в одном направлении, совпадая по фазе. При этом объем цилиндра будет минимальным и равным разнице объемов вытесняемых поршнями 11 и 12. При максимальной нагрузке на двигатель, когда среднецикловое давление газов в камере сгорания 20 становится максимальным, поршень 11, воздействуя через шатун 13 и коленчатый вал 3, повернет, преодолевая сопротивление управляющего элемента 18, качающуюся раму в новое положение, показанное на фиг. 2 штрихпунктирными линиями. При этом коленчатый вал 3 переместится в нижнее положение. Одновременно зубчатое колесо 10, связанное с коленчатым валом 3, перекатываясь по зубчатому колесу 9, повернет коленчатый вал 3 относительно коленчатого вала 4 на 180^o. В этом случае поршни 11 и 12 при вращении обоих коленчатых валов будут двигаться возвратно-поступательно в цилиндре 2 уже в противофазе друг к другу. При данном положении рабочий объем цилиндра будет максимальным и равным сумме объемов, вытесняемых обоими поршнями. При других значениях внешних нагрузок на двигатель качающаяся рама будет занимать промежуточное, между крайними, положение и соответственно величина рабочего объема цилиндра будет иметь также промежуточное значение между максимальным и минимальным. При снятии внешней нагрузки с двигателя, когда давление газов в камере сгорания 20 снизится до минимального, управляющий элемент 18 вернет качающуюся раму в исходное положение.The internal combustion engine operates as follows. In the absence of load, in idle mode, the swinging frame 15 occupies the position shown in FIG. 2 solid lines. In this position of the swinging frame, when the crankshafts 3 and 4 rotate, the pistons 11 and 12 will move reciprocally in the cylinder 2 in one direction, matching in phase. In this case, the cylinder volume will be minimum and equal to the difference in volumes displaced by the pistons 11 and 12. At maximum engine load, when the average cycle pressure of the gases in the combustion chamber 20 becomes maximum, the piston 11, turning through the connecting rod 13 and crankshaft 3, will turn, overcoming the resistance of the control element 18, the swinging frame to the new position shown in FIG. 2 dash-dotted lines. In this case, the crankshaft 3 will move to the lower position. At the same time, the gear wheel 10, connected with the crankshaft 3, rolling along the gear wheel 9, will rotate the crankshaft 3 relative to the crankshaft 4 by 180 ^o . In this case, the pistons 11 and 12 during the rotation of both crankshafts will move back and forth in the cylinder 2 already in antiphase to each other. In this position, the working volume of the cylinder will be maximum and equal to the sum of the volumes displaced by both pistons. For other values of external loads on the engine, the swinging frame will occupy an intermediate, between extreme, position and, accordingly, the working volume of the cylinder will also have an intermediate value between the maximum and minimum. When removing the external load from the engine, when the gas pressure in the combustion chamber 20 decreases to a minimum, the control element 18 will return the swinging frame to its original position.

Новое техническое решение обеспечивает плавное автоматическое регулирование рабочего объема цилиндров двигателя в зависимости от внешней нагрузки и как следствие более эффективную работу двигателя внутреннего сгорания в целом. The new technical solution provides smooth automatic control of the working volume of the engine cylinders depending on the external load and, as a result, more efficient operation of the internal combustion engine as a whole.

Claims

An internal combustion engine comprising a housing, cylinders with moving pistons placed therein, each of which is connected to the crankshaft by connecting rods, combustion chambers bounded by cylinder walls and piston bottoms, crankshafts interconnected by a gear transmission, characterized in that it equipped with a swinging frame mounted in the housing, on which one of the crankshafts is fixed, while the swinging frame is additionally connected to the housing by a control element.