RU2182982C2

RU2182982C2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2182982C2
Application number: RU2000117725A
Authority: RU
Inventors: С.А. Латыпов
Original assignee: Латыпов Салават Адегамович
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: proposed engine has cylinder, piston arranged in cylinder, two connecting rods hinge-coupled with piston and differential mechanism including two central gear wheels, of which external wheel is driving one and internal wheel is driven one, and planet pinion installed between central gear wheels for engagement with both of them. One of connecting rods is connected with external gear wheel, and other connecting rod is connected with planet pinion shaft. EFFECT: increased power output. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения. The invention relates to the field of engine manufacturing.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие цилиндр с поршнем, шатун, коленчатый вал и маховик (см. книгу А.С.Хачияна и др. Двигатели внутреннего сгорания. М.; Высшая школа, 1985 г., с.20-28). Для увеличения эффективности работы двигателя процессы впуска, выпуска, сжатия и расширения перекрываются между собой. Known internal combustion engines containing a cylinder with a piston, connecting rod, crankshaft and flywheel (see the book by A.S. Khachiyan and other Internal Combustion Engines. M; Higher School, 1985, p.20-28). To increase engine efficiency, the intake, exhaust, compression and expansion processes overlap.

Однако у таких двигателей подготовительные процессы впуска, сжатия и выпуска занимают значительную часть работы по отношению к процессу расширения и такие двигатели чаще изготавливаются многоцилиндровыми. However, for such engines, the preparatory processes for intake, compression, and exhaust take up a significant part of the work in relation to the expansion process, and such engines are often made multi-cylinder.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие два параллельно расположенных и связанных друг с другом шестернями с возможностью встречного синхронного вращения коленчатых вала, одноименные шатунные шейки которых, посредством шатунов, связаны с траверсой, в свою очередь шарнирно соединенной с поршнем (см. RU 2064599 С1, кл. F 02 В 75/32). Internal combustion engines are known, containing two parallel spaced and connected to each other gears with the possibility of counter-synchronous rotation of the crankshaft, the connecting rod journals of the same name, by means of connecting rods, are connected to a traverse, which in turn is pivotally connected to the piston (see RU 2064599 C1, cl F 02 B 75/32).

Такие двигатели значительную часть от времени работы тратят на подготовительные процессы впуска, сжатия и выпуска, а процесс расширения составляет половину одного оборота коленчатого вала, кроме того, при увеличении частоты вращения коленчатого вала снижается коэффициент наполнения цилиндра воздухом. Чаще всего двигатели изготавливаются четырех и более цилиндровыми. Such engines spend a significant part of the time on preparatory processes for intake, compression and exhaust, and the expansion process is half one revolution of the crankshaft, in addition, with an increase in the speed of the crankshaft, the coefficient of filling the cylinder with air decreases. Most often, engines are made four or more cylinder.

Была поставлена задача на увеличение литровой мощности четырехтактного и двухтактного двигателей внутреннего сгорания за счет увеличения времени процессов расширения и впуска по отношению к процессам сжатия и выпуска у четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и увеличения времени процесса расширения по отношению к процессу сжатия у двухтактного двигателя внутреннего сгорания. The task was to increase the liter capacity of four-stroke and two-stroke internal combustion engines by increasing the time of expansion and intake processes relative to the compression and exhaust processes of a four-stroke internal combustion engine and increasing the time of the expansion process relative to the compression process of a two-stroke internal combustion engine.

Указанная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания. содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем, соединенным с двумя шатунами, снабжен сателлитом и двумя центральными колесами, при этом сателлит расположен между центральными колесами с образованием дифференциального механизма, причем один шатун соединен с осью сателлита, а другой - с внешним ведущим центральным колесом дифференциального механизма, второе центральное колесо которого выполнено внутренним ведомым. This problem is solved by the fact that the internal combustion engine. comprising a cylinder with a piston housed in it and connected to two connecting rods, equipped with a satellite and two central wheels, the satellite being located between the central wheels with the formation of a differential mechanism, with one connecting rod connected to the axis of the satellite, and the other with an external driving central wheel of the differential mechanism , the second central wheel of which is made by an internal follower.

При осуществлении данного изобретения может быть получен технический результат, в виде увеличения литровой мощности четырехтактного и двухтактного двигателей внутреннего сгорания. When implementing the present invention, a technical result can be obtained in the form of an increase in the liter power of four-stroke and two-stroke internal combustion engines.

Соединение поршня с двумя шатунами с сателлитом, расположенным между центральными колесами, с образованием дифференциального механизма, причем один шатун соединен с осью сателлита, а другой - с внешним ведущим центральным колесом дифференциального механизма, второе центральное колесо которого выполнено внутренним ведомым, позволяет совершить вращения внутреннего ведомого центрального колеса, при процессе расширения и процессе впуска, примерно в два, в три раза больше в зависимости от соотношения размеров деталей, чем при процессе сжатия и процессе выпуска у четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, и при процессе расширения совершить вращения примерно в два, в три раза больше, чем при процессе сжатия у двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, и средняя скорость поршня будет пропорционально в два, в три раза больше, при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, чем при движении от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. The connection of the piston with two connecting rods with a satellite located between the central wheels, with the formation of a differential mechanism, with one connecting rod connected to the axis of the satellite, and the other with an external driving central wheel of the differential mechanism, the second central wheel of which is made by an internal follower, allows rotation of the internal follower the central wheel, during the expansion process and the intake process, is approximately two, three times larger depending on the aspect ratio of the parts than during the compression process Ia and process of manufacture in a four-stroke internal combustion engine, and expansion process perform rotation about two to three times greater than for the compression process in a two-stroke internal combustion engine. Consequently, the average piston speed will be proportionally two, three times greater when moving from bottom dead center to top dead center than when moving from top dead center to bottom dead center.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый двигатель внутреннего сгорания отличается тем, что он снабжен сателлитом и двумя центральными колесами, при этом сателлит расположен между центральными колесами с образованием дифференциального механизма, причем один шатун соединен с осью сателлита, а другой - с внешним ведущим центральным колесом дифференциального механизма, второе центральное колесо которого выполнено внутренним ведомым. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the proposed internal combustion engine is characterized in that it is equipped with a satellite and two central wheels, while the satellite is located between the central wheels with the formation of a differential mechanism, with one connecting rod connected to the axis of the satellite, and the other to the external the leading Central wheel of the differential mechanism, the second Central wheel of which is made by an internal follower.

Это позволяет сделать заключение, что данные признаки являются новыми, а предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". This allows us to conclude that these features are new, and the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Проверка соответствия изобретения требованию изобретательского уровня, которая проводилась в отношении совокупности его существенных признаков показала, что из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемого предлагаемым техническим решением преобразования, характеризуемого отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата: увеличение литровой мощности четырехтактного и двухтактного двигателей внутреннего сгорания. Это свидетельствует о том, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.е. оно соответствует критерию "изобретательский уровень". Verification of the compliance of the invention with the requirement of an inventive step, which was carried out with respect to the combination of its essential features, showed that the prior art did not reveal the effect of the conversion prescribed by the proposed technical solution, characterized by significant features distinctive from the prototype, on the achievement of the technical result: an increase in the liter power of four-stroke and two-stroke engines internal combustion. This indicates that the invention does not follow explicitly from the prior art, i.e. it meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, новая совокупность существенных признаков, как известных, так и отличительных, обеспечивает увеличение литровой мощности четырехтактного и двухтактного двигателей внутреннего сгорания, т.к. позволяет совершить вращения внутреннего ведомого центрального колеса, при процессе расширения и процессе впуска, примерно в два, в три раза больше в зависимости от соотношения размеров деталей, чем при процессе сжатия и процессе выпуска у четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, и при процессе расширения совершить вращения примерно в два, в три раза больше, чем при процессе сжатия у двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, и средняя скорость поршня будет пропорционально в два, в три раза больше при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, чем при движении от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Thus, a new set of essential features, both known and distinctive, provides an increase in the liter power of four-stroke and two-stroke internal combustion engines, as allows you to rotate the inner driven central wheel, during the expansion process and the intake process, about two, three times more, depending on the aspect ratio of the parts, than during the compression process and the exhaust process of a four-stroke internal combustion engine, and during the expansion process two, three times more than during the compression process of a two-stroke internal combustion engine. Therefore, the average piston speed will be proportionally two, three times greater when moving from bottom dead center to top dead center than when moving from top dead center to bottom dead center.

На фиг.1 схематично изображен двигатель внутреннего сгорания; на фиг.2 - двигатель внутреннего сгорания, при положении поршня в верхней мертвой точке; на фиг. 3 - двигатель внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мертвой точке. Figure 1 schematically shows an internal combustion engine; figure 2 - internal combustion engine, when the piston is at top dead center; in FIG. 3 - internal combustion engine when the piston is at bottom dead center.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1 с поршнем 2, На поршне шарнирно установлены два шатуна 3 и 4, которые другими концами соединены шарнирно с дифференциальным механизмом, состоящим из внутреннего ведомого центрального колеса 5, сателлита 6, и внешнего ведущего центрального колеса 7. Шатун 3 шарнирно соединен с осью сателлита 6, а шатун 4 шарнирно соединен с внешним ведущим центральным колесом 7. The internal combustion engine comprises a cylinder 1 with a piston 2, two connecting rods 3 and 4 are pivotally mounted on the piston, which are pivotally connected at the other ends to a differential mechanism consisting of an internal driven central wheel 5, satellite 6, and an external driving central wheel 7. The connecting rod 3 is pivotally connected to the axis of the satellite 6, and the connecting rod 4 is pivotally connected to the external driving Central wheel 7.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При движении поршня 2, во время такта рабочего хода от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, шатун 3 толкает сателлит 6, а шатун 4 толкает внешнее ведущее центральное колесо 7 по разные стороны от внутреннего ведомого центрального колеса 5, заставляя вращаться внутреннее ведомое центральное колесо 5. The internal combustion engine operates as follows. When the piston 2 moves, during the stroke of the stroke from the top dead center to the bottom dead center, the connecting rod 3 pushes the satellite 6, and the connecting rod 4 pushes the outer driving center wheel 7 on opposite sides of the inner driven central wheel 5, causing the inner driven central wheel to rotate 5.

При достижении нижней мертвой точки внутреннее ведомое центральное колесо 5 вращает вокруг себя сателлит 6 за счет накопленной маховиком энергии (маховик не изображен). Сателлит 6 толкает шатун 3 вверх вместе с поршнем 2, шатуном 4, вращая внешнее ведущее центральное колесо 7. When reaching the bottom dead center, the inner driven central wheel 5 rotates the satellite 6 around itself due to the energy accumulated by the flywheel (the flywheel is not shown). The satellite 6 pushes the connecting rod 3 up together with the piston 2, connecting rod 4, rotating the outer drive center wheel 7.

Средняя скорость поршня 2, при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, будет, примерно, в два, в три раза больше, в зависимости от соотношения размеров деталей, чем при движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, за счет разницы передаточных отношений в дифференциальном механизме, когда сателлит 6 находится по разные стороны от внутреннего ведомого центрального колеса 5. The average speed of piston 2, when moving from bottom dead center to top dead center, will be approximately two, three times more, depending on the aspect ratio, than when moving piston 2 from top dead center to bottom dead center, the difference in gear ratios in the differential mechanism when the satellite 6 is located on opposite sides of the inner driven central wheel 5.

В частном случае, когда шарнирно закрепленные концы шатунов на поршне расположены симметрично относительно оси двигателя и расстояние между ними минимальное или равно нулю, а длины шатунов равны между собой, то при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке число оборотов внутреннего ведомого центрального колеса будет равно:
1) n вниз=Rl•(y+180)/(R2•360)+1/2.In the particular case, when the ends of the connecting rods on the piston are pivotally located symmetrically with respect to the engine axis and the distance between them is minimal or equal to zero, and the connecting rod lengths are equal to each other, then when the piston moves from top dead center to bottom dead center, the number of revolutions of the inner driven central wheel will be equal to:
1) n down = Rl • (y + 180) / (R2 • 360) +1/2.

При движении поршня из нижней мертвой точки к верхней мертвой точке число оборотов внутреннего ведомого центрального колеса будет равно:
2) n вверх=R3/(2•R2) + 1/2.When the piston moves from bottom dead center to top dead center, the number of revolutions of the inner driven central wheel will be equal to:
2) n up = R3 / (2 • R2) + 1/2.

где R1 - радиус внешнего ведущего центрального колеса;
R2 - радиус внутреннего ведомого центрального колеса;
R3 - радиус сателлита.where R1 is the radius of the outer driving Central wheel;
R2 is the radius of the inner driven central wheel;
R3 is the radius of the satellite.

у - угол поворота внешнего ведущего центрального колеса при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. y is the angle of rotation of the outer driving center wheel when the piston moves from top dead center to bottom dead center.

Радиусы равны расстоянию от центра колес иди сателлита до соответствующих каждому из них делительных окружностей зубчатых зацеплений. The radii are equal to the distance from the center of the wheels of the go satellite to the corresponding pitch circles of gears.

Теоретически предельное значение разности оборота внутреннего ведомого центрального колеса при движении сателлита по разные стороны от оси двигателя будет при стремлении R3 к нулю (см. уравнения 1 и 2), тогда R1=R2 и у= 180^o. Подставив значения в уравнения 1 и 2 получим:
n вниз=1+1/2=1,5.Theoretically, the limit value of the difference in the revolution of the inner driven central wheel when the satellite moves on different sides of the engine axis will be when R3 tends to zero (see equations 1 and 2), then R1 = R2 and y = 180 ^o . Substituting the values in equations 1 and 2 we get:
n down = 1 + 1/2 = 1.5.

n вверх=1/2=0,5. n up = 1/2 = 0.5.

n вниз/n вверх=1,5/0,5=3. n down / n up = 1.5 / 0.5 = 3.

При промежуточном, возможном значении, когда R2 = R3, тогда R1 =3•R3 и у=84^o. Подставив значения в уравнения 1 и 2 получим:
n вниз=2,2+1/2=2.7.At an intermediate, possible value, when R2 = R3, then R1 = 3 • R3 and y = 84 ^o . Substituting the values in equations 1 and 2 we get:
n down = 2.2 + 1/2 = 2.7.

n вверх=1/2+1/2=1. n up = 1/2 + 1/2 = 1.

n вниз/n вверх=2,7/1=2,7. n down / n up = 2.7 / 1 = 2.7.

Из вышеприведенных вычислений видно, что при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке внутреннее ведомое центральное колесо совершит вращения в два, в три раза более, чем при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Следовательно, и средняя скорость поршня будет пропорционально в два, в три раза больше при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, чем при движении от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. It can be seen from the above calculations that when the piston moves from top dead center to bottom dead center, the inner driven central wheel will rotate two, three times more than when the piston moves from bottom dead center to top dead center. Therefore, the average piston speed will be proportionally two, three times greater when moving from bottom dead center to top dead center than when moving from top dead center to bottom dead center.

Соответственно, процесс рабочего хода и процесс впуска будет происходить, примерно, в два, в три раза дольше, чем процесс сжатия и процесс выпуска у четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, и процесс расширения примерно в два, в три раза дольше, чем процесс сжатия у двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Accordingly, the stroke process and the intake process will occur approximately two, three times longer than the compression process and the exhaust process of a four-stroke internal combustion engine, and the expansion process approximately two, three times longer than the compression process of the two-stroke internal combustion engine.

Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в увеличении литровой мощности четырехтактного и двухтактного двигателей внутреннего сгорания, подтверждена приведенными чертежами и описанием конструкции двигателя внутреннего сгорания в статическом состоянии и в действии. The possibility of carrying out the invention and providing a technical result, expressed in an increase in liter power of four-stroke and two-stroke internal combustion engines, is confirmed by the drawings and a description of the design of the internal combustion engine in a static state and in action.

Это свидетельствует о том, что изобретение соответствует требованию промышленной применимости. This indicates that the invention meets the requirement of industrial applicability.

Claims

An internal combustion engine comprising a cylinder, a piston located therein, two connecting rods connected to it, characterized in that it is equipped with a satellite and two central wheels, the satellite being located between the central wheels with the formation of a differential mechanism, with one connecting rod connected to the axis of the satellite, and the other with an external driving central wheel of a differential mechanism, the second central wheel of which is made by an internal follower.