RU2164609C2 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164609C2 RU2164609C2 RU99107781/06A RU99107781A RU2164609C2 RU 2164609 C2 RU2164609 C2 RU 2164609C2 RU 99107781/06 A RU99107781/06 A RU 99107781/06A RU 99107781 A RU99107781 A RU 99107781A RU 2164609 C2 RU2164609 C2 RU 2164609C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- pistons
- housing
- connecting rod
- internal combustion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/0082—Details
- F01B3/0094—Driving or driven means
- F01B2003/0097—Z-shafts, i.e. driven or driving shafts in Z-form
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в качестве поршневого двигателя в различных энергетических установках, в частности в летательных аппаратах и автомобилях. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, блок цилиндров и поршни, размещенные в цилиндрах. Шатуны соединены цилиндрическими шарнирами с поршнями и с качающейся наружной рамкой-коромыслом, установленной на наклонной шайбе косого кривошипа выходного вала двигателя. Каждый шатун выполнен в виде эксцентричного вала с эксцентриситетом e, одновременно удовлетворяющим условиям: (мм), где a - расстояние по коромыслу между осью двигателя и осью крепления шатуна, d - дезоаксиальность двигателя, αmax - максимальное значение угла наклона кривошипа. Поршни могут быть выполнены ступенчатыми и снабжены штоками, установленными в опорах. Опоры вынесены из зоны горения топливного заряда и закреплены на корпусе. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия, экономичности, а также надежности и долговечности двигателя за счет исключения бокового давления поршня на стенки цилиндра и их контактного взаимодействия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в различных энергетических установках летательных аппаратов, автомобилей, быстроходных катеров и т.д.
Известны конструкции аксиально-поршневых ДВС /А.С. СССР N 761771, МКИ5 F 16 H 21/18 опубликовано 7.09.80, Б.И. N 33/, содержащие корпус, блок цилиндров, камеры сгорания, поршни, размещенные в цилиндрах, систему топливоподачи, при этом на валу двигателя жестко закреплена плоская вращающаяся шайба, к которой через переходные элементы присоединены поршни с помощью сферических шарниров.
Недостатками таких двигателей являются определенные трудности в создании и эксплуатации долговечных сферических шарниров, сложности в балансировке двигателя. Кроме того, силы, действующие вдоль оси вала, достигают значительных величин и для их нейтрализации необходимо создавать сферические подшипники со специфическими конструктивными решениями. Все это усложняет конструкцию двигателя и уменьшает его к.п.д.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является аксиально-поршневой ДВС /А.С. СССР N 689624, МКИ5 F 02 В 75/26 опубликовано 30.09.79, Б.И. N 36/, принятый в качестве прототипа, содержащий корпус, блок цилиндров, камеры сгорания, поршни, размещенные в цилиндрах, шатуны, соединенные цилиндрическими шарнирами с поршнями и качающейся рамкой, воздействующей на наклонную шайбу, установленную на косом кривошипе выходного вала двигателя, к которому подключены потребители энергии.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что данная конструктивная схема не обеспечивает эффективного преобразования колебательного углового движения коромысла во вращательное движение выходного вала двигателя и способствует образованию значительных боковых сил при взаимодействии поршней с цилиндром, требует организации системы уплотнения поршня и снижает к.п.д. двигателя.
Задачей изобретения является повышение к.п.д., экономичности, а также надежности и долговечности двигателя за счет исключения бокового давления поршня на стенки цилиндра и их контактного взаимодействия.
Поставленная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, поршни, размещенные в цилиндрах, шатуны, соединенные цилиндрическими шарнирами с поршнями и с качающейся наружной рамкой-коромыслом, установленной на наклонной шайбе косого кривошипа выходного вала двигателя, к которому подключены потребители энергии, в отличие от прототипа, каждый шатун выполнен в виде эксцентричного вала с эксцентриситетом с одновременно удовлетворяющим условиям и , где a - расстояние по коромыслу между осями вала двигателя и осью крепления шатуна, d - дезоксиальность двигателя, αmax максимальное значение угла наклона коромысла, а поршни выполнены ступенчатыми и снабжены штоками, установленными в опорах, вынесенных из зоны горения топливного заряда, закрепленных на корпусе.
Совокупность перечисленных признаков предлагаемого изобретения позволяет полностью исключить появление боковой составляющей силы на стенки цилиндра.
Введение ступенчатых поршней позволяет переместить боковые усилия от поршней на стенки цилиндра в дополнительные опоры в места их сопряжения со штоками поршней.
Введение эксцентричного вала в виде шатуна с эксцентриситетом, удовлетворяющим полученными авторами условиями, позволяет исключить боковые силы от поршней на стенках цилиндра.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известны пространственные механизмы /А.С. СССР N 1375892, МКИ5 F 16 H 23/00 опубликовано 23.02.88, Б.И. N 7/, осуществляющие преобразование колебательного углового движения коромысла в возвратно-поступательное движение поршней, посредством шатунов в виде эксцентричного вала с эксцентриситетом, равным e>a-d. Кинематический анализ такого пространственного механизма, проведенный авторами, показал, что это условие является необходимым, но недостаточным, так как не учитывает всех вариантов дезоаксиальности двигателя, что не обеспечивает работоспособности двигателя при разных углах наклона кривошипа, то есть во всех положениях механизма при вращении вала двигателя. Необходимыми и достаточными условиями поступательного движения поршней со штоками будут следующие:
Вывод этих зависимостей базируется на кинематическом анализе механизма преобразования поступательного движения поршней со штоками в угловое колебательное движение наружной рамки-коромысла и далее во вращательное движение выходного вала двигателя. Принципиальная схема такого механизма показана на фиг. 1.
Вывод этих зависимостей базируется на кинематическом анализе механизма преобразования поступательного движения поршней со штоками в угловое колебательное движение наружной рамки-коромысла и далее во вращательное движение выходного вала двигателя. Принципиальная схема такого механизма показана на фиг. 1.
Кинематическое уравнение поступательного движения поршня, штока или точки В имеет вид
где a - расстояние по коромыслу между осью двигателя и осью крепления шатуна, e - эксцентриситет шатуна, d - дезоаксиальность двигателя, α - угол поворота коромысла.
где a - расстояние по коромыслу между осью двигателя и осью крепления шатуна, e - эксцентриситет шатуна, d - дезоаксиальность двигателя, α - угол поворота коромысла.
Для осуществления поступательного движения поршней со штоками подкоренное выражение должно быть:
e2-(d-a·cosα)2>0,
что при разных углах α и при разных сочетаниях геометрических размеров приводит к требованию соблюдения указанных выше двух условий. Неучет этих условий приводит либо к заклиниванию механизма преобразования, либо к его разрушению.
e2-(d-a·cosα)2>0,
что при разных углах α и при разных сочетаниях геометрических размеров приводит к требованию соблюдения указанных выше двух условий. Неучет этих условий приводит либо к заклиниванию механизма преобразования, либо к его разрушению.
Существо устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого ДВС. На фиг. 2 изображен продольный разрез заявляемого аксиально-поршневого ДВС.
Двигатель состоит из корпуса 1, в котором установлен вал 2 с косыми кривошипами 3. Наклонные шайбы внутренней рамки 4 установлены на косом кривошипе и к ним крепится качающаяся наружная рамка-коромысло 5, и далее через эксцентричные шатуны 6 присоединяются штоки 7 ступенчатых поршней 8, снабженных бесконтактными уплотнениями, например, лабиринтными 9, движущихся в цилиндрах 10, снабженных впускными 11 и выпускными окнами 12. Штоки 7 установлены в дополнительных опорах 13, закрепленных на корпусе 1. Камера сгорания 14 расположена между поршнями и формируется при их сближении во внутренней мертвой точке. В корпусе установлены свечи зажигания 15.
Работа двухтактного аксиально-поршневого ДВС осуществляется следующим образом. При расположении поршней во внешней мертвой точке (верхняя часть фиг. 2) происходит удаление продуктов сгорания топлива и продувка цилиндра свежим воздухом через выпускные окна 12. Перед окончанием продувки в цилиндр 10 впрыскивается топливо насосом низкого давления. Поршни 8 движутся навстречу друг другу и топливная смесь оказывается в камере сгорания 14, как это изображено на фиг. 2. При достижении внутренней мертвой точки от свечи зажигания 15 происходит воспламенение топливовоздушной смеси и начинается рабочий ход и совершение полезной работы. Именно в этом такте вырабатывается крутящий момент. При достижении поршнями крайнего нижнего положения во внешней мертвой точке происходит выхлоп отработанных газов и начинается новый цикл работы двигателя.
Использование предлагаемого устройства позволяет, по сравнению с прототипом, обеспечить повышение к. п.д., экономичности, долговечности и эффективности за счет:
- исключения боковых усилий на цилиндры от поршней и, соответственно, потерь на трение, что в обычных двигателях и в прототипе тоже составляет не менее 30% от всех видов механических потерь,
- переноса контактных уплотнений поршней из зоны горения топливного заряда,
что не очевидно в известных устройствах.
- исключения боковых усилий на цилиндры от поршней и, соответственно, потерь на трение, что в обычных двигателях и в прототипе тоже составляет не менее 30% от всех видов механических потерь,
- переноса контактных уплотнений поршней из зоны горения топливного заряда,
что не очевидно в известных устройствах.
Claims (2)
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, блок цилиндров, поршни, размещенные в цилиндрах, шатуны, соединенные цилиндрическими шарнирами с поршнями и с качающейся наружной рамкой-коромыслом, установленной на наклонной шайбе косого кривошипа выходного вала двигателя, к которому подключены потребители энергии, отличающийся тем, что каждый шатун выполнен в виде эксцентричного вала с эксцентриситетом e, одновременно удовлетворяющим условиям:
мм,
где a - расстояние по коромыслу между осью двигателя и осью крепления шатуна;
d - дезоаксиальность двигателя;
αmax - максимальное значение угла наклона кривошипа.
мм,
где a - расстояние по коромыслу между осью двигателя и осью крепления шатуна;
d - дезоаксиальность двигателя;
αmax - максимальное значение угла наклона кривошипа.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что поршни выполнены ступенчатыми и снабжены штоками, установленными в опорах, вынесенных из зоны горения топливного заряда, закрепленных на корпусе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107781/06A RU2164609C2 (ru) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107781/06A RU2164609C2 (ru) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Двигатель внутреннего сгорания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99107781A RU99107781A (ru) | 2001-02-10 |
RU2164609C2 true RU2164609C2 (ru) | 2001-03-27 |
Family
ID=20218578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107781/06A RU2164609C2 (ru) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2164609C2 (ru) |
-
1999
- 1999-04-16 RU RU99107781/06A patent/RU2164609C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5927236A (en) | Variable stroke mechanism for internal combustion engine | |
KR920703979A (ko) | 내연기관 | |
US4419057A (en) | Rotary piston motor | |
RU2164609C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
WO1994027030A1 (en) | A piston and combustion engine | |
JP2006516695A (ja) | 改良エンジン | |
CN2270120Y (zh) | 一冲程对爆自由活塞发动机 | |
RU2400640C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
JPH05504394A (ja) | クランク軸の単一回転により内燃機関等の4サイクル操作を達成させるための装置 | |
EP1851422A1 (en) | Desmodromic transmission engine | |
US5699757A (en) | Internal combustion engine | |
RU2156871C1 (ru) | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2160843C1 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2165535C2 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2125162C1 (ru) | Поршневой двигатель сахарнова | |
RU2706528C1 (ru) | Однотактный двигатель внутреннего сгорания | |
CN2703127Y (zh) | 双活塞虚拟五冲程内燃机 | |
RU2145666C1 (ru) | Экологически чистый двигатель | |
RU2165030C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU121867U1 (ru) | Двухтактный аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2268366C2 (ru) | Аксиально-поршневой двигатель с противоположно движущимися поршнями | |
RU2182240C2 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
RU1834980C (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорани | |
RU2263801C1 (ru) | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2117172C1 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040417 |