RU2169276C2

RU2169276C2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2169276C2
Application number: RU98119813/06A
Authority: RU
Inventors: В.С. Шкрабак; Б.А. Улитовский; А.А. Зуев; В.В. Шкрабак; Р.В. Шкрабак
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: transport engineering; power plants of automobiles, tractors and diesel locomotives. SUBSTANCE: proposed internal combustion engine has cylinder block consisting of three cylinders 1, 2, 3 two of which (1 and 2) operate according to four-stroke cycle in which intake valves 4 and exhaust valves 5 and nozzles are installed. Piston 6 of second cylinder is installed with lag relative to piston of first cylinder. Piston 6 of third cylinder is connected through connecting rod 7 with crankshaft 8 of first and second cylinder and installed in antiphase. Third cylinder has intake valve 4 and exhaust valve 5. Exhaust valves 5 of first and second cylinders are connected with intake valve 4 of third cylinder through exhaust manifold 9. Exhaust ports 10 made in lower part of third cylinder open when piston approaches bottom dead center simultaneously with opening of exhaust valve 5 of third cylinder. EFFECT: improved efficiency of engine owing to reduction of expenses for evacuation of exhaust gases, reduced toxicity to exhaust gases. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве силовой установки на автомобилях, тракторах, тепловозах и т.п. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a power plant in cars, tractors, diesel locomotives, etc.

1. Известен комбинированный ДВС, содержащий турбину привода компрессора наддува, подключенную впускным патрубком к магистрали выпуска отработавших газов из цилиндров, и волновой преобразователь энергии, подключенный газовпускным каналом к выхлопному патрубку турбины привода компрессора, отличающийся тем, что с целью улучшения эффективных показателей, волновой преобразователь энергии выполнен в виде трансформатора давления отработавших газов с двумя выпускными каналами: первым - для выпуска газов пониженного давления и вторым - для выпуска газов повышенного давления, а двигатель снабжен потребителем энергии газов повышенного давления, причем первый выпускной канал трансформатора давления сообщен с атмосферой, в второй подключен к потребителю энергии газов. 1. Known combined internal combustion engine containing a turbine of the compressor boost, connected by an inlet pipe to the exhaust pipe from the cylinders, and a wave energy converter connected by a gas inlet to the exhaust pipe of the compressor drive turbine, characterized in that in order to improve effective performance, the wave converter energy is made in the form of an exhaust gas pressure transformer with two exhaust channels: the first for the release of low pressure gases and the second for Start the pressurized gas, and the engine is provided with a power consumer gas overpressure, wherein the first pressure outlet channel is connected transformer with the atmosphere, a second gas connected to the energy consumer.

2. Двигатель по п.1 отличается тем, что потребитель энергии газов повышенного давления кинематически связан с коленчатым валом и выполнен в виде силовой турбины. 2. The engine according to claim 1 is characterized in that the consumer of energy of high pressure gases is kinematically connected with the crankshaft and is made in the form of a power turbine.

3. Двигатель по п. 1 отличается тем, что потребитель энергии газов повышенного давления выполнен заодно с турбиной привода компрессора наддува в виде газовой турбины (N 1717853, F 02 B 33/42, F 02 B 37/00, F 02 B 41/10, F 02 K 11/02). 3. The engine according to claim 1 is characterized in that the energy consumer of the high pressure gases is made integral with the turbine of the boost compressor drive in the form of a gas turbine (N 1717853, F 02 B 33/42, F 02 B 37/00, F 02 B 41 / 10, F 02 K 11/02).

Недостатком данного устройства являются потери на удаление газов из установки, что снижает ее эффективность и не снижает токсичности выхлопных газов. The disadvantage of this device is the loss of gas removal from the installation, which reduces its effectiveness and does not reduce the toxicity of exhaust gases.

Наиболее близким к заявляемому устройству относится ДВС, который содержит блок из двух цилиндров с поршнями, коленчатым валом, головкой и камерой сгорания в ней, с форсунками для топлива, воздушный и выхлопной трубопроводы, воздушный трубопровод с установленным в нем воздушным клапаном размещен в головке двигателя и сообщен с полостью первого цилиндра через выпускной клапан со вторым цилиндром, при этом поршень второго цилиндра установлен с отставанием от первого цилиндра, и на два цилиндра установлен дополнительно третий, поршень которого через шатун соединен с тем же коленчатым валом и установлен в противофазе с поршнем первого и второго цилиндров, при этом впускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра, в головке которого находится выпускной клапан (Германия N 2704630, F 02 B 41/06, 1978). Closest to the claimed device includes an internal combustion engine, which contains a block of two cylinders with pistons, a crankshaft, a head and a combustion chamber in it, with nozzles for fuel, air and exhaust pipes, an air pipe with an air valve installed in it is located in the engine head and communicated with the cavity of the first cylinder through an exhaust valve with a second cylinder, while the piston of the second cylinder is set behind the first cylinder, and an additional third piston is installed on two cylinders through the connecting rod is connected to the same crankshaft and installed in antiphase with the piston of the first and second cylinders, while the inlet valves of the first and second cylinders are connected to the inlet valve of the third cylinder, in the head of which there is an exhaust valve (Germany N 2704630, F 02 B 41 / 06, 1978).

Недостатками данного устройства являются энергетические затраты на отсос, сжатие и выталкивание из третьего цилиндра отработавших в первом и втором цилиндрах газов. The disadvantages of this device are the energy costs of suction, compression and expulsion from the third cylinder of exhaust gases in the first and second cylinders.

Задачей изобретения является повышение эффективности двигателя за счет снижения затрат на удаление отработавших газов, уменьшение токсичности выхлопных газов. The objective of the invention is to increase engine efficiency by reducing the cost of removing exhaust gases, reducing exhaust toxicity.

Поставленная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок, состоящий из трех цилиндров, два из которых работают по четырехтактовому циклу, в которых установлены впускные и выпускные клапаны, форсунки, причем поршень второго цилиндра установлен с отставанием от поршня первого цилиндра, а третий цилиндр, поршень которого через шатун соединен с коленчатым валом первого и второго цилиндров, установлен в противофазе с ним, содержит впускной и выпускной клапаны, при этом выпускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра посредством впускного коллектора, а в нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке, одновременно с открыванием выпускного клапана третьего цилиндра. The task is achieved in that the internal combustion engine containing a block consisting of three cylinders, two of which operate on a four-cycle cycle, in which intake and exhaust valves, nozzles are installed, the piston of the second cylinder being installed behind the piston of the first cylinder, and the third the cylinder, the piston of which through the connecting rod is connected to the crankshaft of the first and second cylinders, is installed in antiphase with it, contains inlet and exhaust valves, while the exhaust valves of the first and second cylinders The firewood is connected to the inlet valve of the third cylinder by means of the intake manifold, and in the lower part of the third cylinder there are exhaust windows that open when its piston approaches the bottom dead center, while opening the exhaust valve of the third cylinder.

Новые существенные признаки:
1. Выпускные клапаны первого и второго цилиндров соединены с впускным клапаном третьего цилиндра посредством выпускного коллектора.New significant features:
1. The exhaust valves of the first and second cylinders are connected to the inlet valve of the third cylinder by means of an exhaust manifold.

2. В нижней части третьего цилиндра выполнены выпускные окна, открываемые при подходе его поршня к нижней мертвой точке, одновременно с открыванием выпускного клапана третьего цилиндра. 2. At the bottom of the third cylinder, exhaust windows are made that open when the piston approaches the bottom dead center, while opening the exhaust valve of the third cylinder.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правой охраны. These new essential features, together with the known ones, are necessary and sufficient to achieve a technical result in all cases to which the requested scope of right protection applies.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат, заключающийся в уменьшении затрат энергии на выпуск отработавших газов в обоих цилиндрах, что в итоге повышает эффективность двигателя. При этом в третьем цилиндре происходит догорание, что приводит к уменьшению токсичности выхлопных газов. These new significant features, in conjunction with the known ones, allow to obtain a technical result, which consists in reducing the energy costs of exhaust gas in both cylinders, which ultimately increases the efficiency of the engine. In this case, afterburning occurs in the third cylinder, which leads to a decrease in the toxicity of exhaust gases.

На чертеже схематически изображен чертеж двигателя внутреннего сгорания. The drawing schematically shows a drawing of an internal combustion engine.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) содержит блок из трех цилиндров 1, 2, 3 с обычным для поршневых двигателей кривошипно-шатунным механизмом. Цилиндры 1, 2, 3 представляют собой обычные для поршневого четырехтактного двигателя цилиндры с впускным 4 и выпускным 5 клапанами, поршнями 6 и шатунами 7, соединенными с коленчатым валом 8. Цилиндр 2 аналогичен цилиндру 1, но работает со смещением по фазе на два такта по отношению к первому, т. е. когда в первом цилиндре выпуск, во втором - сжатие. Поршень 6 цилиндра 3 через свой шатун 7 соединен с коленчатым валом 8, но в противофазе, т.е. когда поршень 6 в цилиндрах 1 и 2 движутся вверх (от коленчатого вала 8) поршень 6 цилиндра 3 перемещается вниз к коленчатому валу 8. The internal combustion engine (ICE) contains a block of three cylinders 1, 2, 3 with the usual crank mechanism for piston engines. Cylinders 1, 2, 3 are cylinders typical of a four-stroke piston engine with inlet 4 and exhaust 5 valves, pistons 6 and connecting rods 7 connected to the crankshaft 8. Cylinder 2 is similar to cylinder 1, but works with a two-clock phase offset in relation to the first, that is, when there is release in the first cylinder, and compression in the second. The piston 6 of the cylinder 3 through its connecting rod 7 is connected to the crankshaft 8, but in antiphase, i.e. when the piston 6 in the cylinders 1 and 2 moves up (from the crankshaft 8), the piston 6 of the cylinder 3 moves down to the crankshaft 8.

Выпускные клапаны 5 цилиндров 1 и 2 соединены с впускным клапаном 4 цилиндра 3 выпускным коллектором 9. В нижней части цилиндра 3 расположены выпускные окна 10. The exhaust valves 5 of the cylinders 1 and 2 are connected to the inlet valve 4 of the cylinder 3 by the exhaust manifold 9. At the bottom of the cylinder 3, the exhaust windows 10 are located.

Отработавшие газы в цилиндре 1 через выпускной клапан 5 попадают в выпускной коллектор 9, а через него - в цилиндр 3 через его впускной клапана 4. Отработавшие газы под давлением поршня 6 цилиндра 1 с затратами работы переходят в цилиндр 3. Здесь, давя на поршень 6 цилиндра 3, сами совершают работу, оказывая давление через поршень 6 и шатун 7 на коленчатый вал 8. При этом затраты на выталкивание газов из цилиндра 1 частично компенсируется. При подходе поршня 6 цилиндра 3 к нижней мертвой точке открываются перекрытые им выпускные окна 10 и газы под собственным давлением выходят наружу. В это же время открывается выпускной клапан 5 цилиндра 3. Остатки находящихся в нем газов удаляются при уже значительно более низком давлении, чем они поступили в этот цилиндр. Таким образом суммарная работа на удаление отработавших газов в рассматриваемом цилиндре значительно снижается. The exhaust gases in the cylinder 1 through the exhaust valve 5 fall into the exhaust manifold 9, and through it into the cylinder 3 through its intake valve 4. The exhaust gases under pressure of the piston 6 of cylinder 1 with the cost of work go into cylinder 3. Here, pressing on the piston 6 cylinder 3, they themselves do the work by exerting pressure through the piston 6 and the connecting rod 7 on the crankshaft 8. In this case, the cost of pushing the gases out of the cylinder 1 is partially compensated. When the piston 6 of the cylinder 3 approaches the bottom dead center, the outlet windows 10 blocked by it open and the gases escape under their own pressure. At the same time, the exhaust valve 5 of the cylinder 3 opens. The remains of the gases contained in it are removed at a much lower pressure than they entered this cylinder. Thus, the total work on the removal of exhaust gases in the cylinder in question is significantly reduced.

Теперь открывается выпускной клапан 5 цилиндра 2 и отработавшие в нем газы поступают через выпускной коллектор 9 и выпускной клапан 4 цилиндра 3. Цикл повторяется. Now the exhaust valve 5 of the cylinder 2 opens and the exhaust gases flow through it through the exhaust manifold 9 and the exhaust valve 4 of the cylinder 3. The cycle is repeated.

За один цикл работы в цилиндрах 1, 2 в цилиндре 3 протекают два цикла и он обслуживает оба соединенных с ним цилиндра, способствуя снижению энергии на их очистку от отработавших газов, при этом вследствие догорания отработанных в цилиндрах 1 и 2 газов в атмосферу выбрасываются менее токсичные выхлопные газы. For one cycle of operation in cylinders 1, 2, two cycles occur in cylinder 3 and it serves both cylinders connected to it, helping to reduce the energy for their purification from exhaust gases, while less toxic exhausted in cylinders 1 and 2 are released into the atmosphere traffic fumes.

Claims

An internal combustion engine comprising a block consisting of three cylinders, two of which operate on a four-stroke cycle, in which intake and exhaust valves, nozzles are installed, the piston of the second cylinder being installed behind the piston of the first cylinder, and the third cylinder, the piston of which through the connecting rod connected to the crankshaft of the first and second cylinders, installed in antiphase with it, contains inlet and outlet valves, characterized in that the exhaust valves of the first and second cylinders are connected to the inlet valve the pan of the third cylinder through the exhaust manifold, and in the lower part of the third cylinder there are exhaust windows that open when the piston approaches the bottom dead center simultaneously with the opening of the exhaust valve of the third cylinder.