RU2187006C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2187006C1
RU2187006C1 RU2001117815A RU2001117815A RU2187006C1 RU 2187006 C1 RU2187006 C1 RU 2187006C1 RU 2001117815 A RU2001117815 A RU 2001117815A RU 2001117815 A RU2001117815 A RU 2001117815A RU 2187006 C1 RU2187006 C1 RU 2187006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cam
piston
crank
connecting rod
cams
Prior art date
Application number
RU2001117815A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Абросимов
Original Assignee
Абросимов Василий Прокопьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абросимов Василий Прокопьевич filed Critical Абросимов Василий Прокопьевич
Priority to RU2001117815A priority Critical patent/RU2187006C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2187006C1 publication Critical patent/RU2187006C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to mechanisms converting movement of pistons used in internal combustion engines. Proposed engine has crank-and-connecting rod mechanism with multiple-cam longitudinal shaft. Three cams are installed opposite to each cylinder, including one power crank cam located in the middle and coupled with piston through connecting rod, and two other functional cams, each coupled with piston by means of tappet with outer compression spring and L-shaped slider rigidly mounted on beam of lever mechanism. Radial steps of functional cams are displaced through 90° relative to crank cam to side opposite to direction of shaft rotation. EFFECT: improved efficiency of engine. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к производству и эксплуатации поршневых ДВС. The invention relates to mechanical engineering, and more specifically to the production and operation of piston internal combustion engines.

Известен роторно-поршневой ДВС, так называемый двигатель Ванкеля, при применении которого обеспечивается снижение собственной массы двигателя и стоимости изготовления, но увеличивается удельный расход топлива и повышаются мощности охлаждающих устройств[1]. Known rotary-internal combustion engine, the so-called Wankel engine, the application of which ensures a reduction in the engine's own mass and manufacturing cost, but increases specific fuel consumption and increase the power of cooling devices [1].

Известен также ДВС, состоящий из цилиндро-поршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливно-воздушной подачи, системы смазки и охлаждения, кривошипно-шатунного механизма, корпуса. Этот поршневой ДВС с самыми разнообразными вариантами исполнения нашел массовое применение на практике. Наиболее существенные недостатки этого ДВС связаны с низким КПД и высоким удельным расходом топлива (г/л•с•ч) и, как следствие, высоким выбросом отработанных газов в атмосферу [2]. An ICE is also known, consisting of a cylinder-piston group, an engine head with a combustion chamber, a gas distribution mechanism, mixture formation systems, fuel-air supply, a lubrication and cooling system, a crank mechanism, and a housing. This piston engine with a wide variety of options has found widespread application in practice. The most significant drawbacks of this internal combustion engine are associated with low efficiency and high specific fuel consumption (g / l • s • h) and, as a result, high exhaust gas emissions into the atmosphere [2].

С целью выявления возможных направлений кардинального повышения эффективности поршневого ДВС, в частности повышения мощности двигателя, необходимо было уяснить механизм получения максимального крутящего момента на выходном валу двигателя, который является одним из основных параметров любого ДВС. In order to identify possible directions of a dramatic increase in the efficiency of a piston internal combustion engine, in particular, an increase in engine power, it was necessary to understand the mechanism for obtaining maximum torque on the engine output shaft, which is one of the main parameters of any internal combustion engine.

По технической характеристике поршневого ДВС крутящий момент (Мкр) при неизменной разовой порции топливно-воздушной смеси на первом этапе растет с ростом числа оборотов двигателя и при достижении определенного числа оборотов достигает своей максимальной величины и при дальнейшем росте числа оборотов остается неизменным.According to the technical characteristics of the piston ICE, the torque (M cr ) with an unchanged one-time portion of the air-fuel mixture at the first stage grows with increasing engine speed and, when a certain speed is reached, reaches its maximum value and remains unchanged with a further increase in the speed.

Так, по технической характеристике четырехцилиндрового ДВС ВАЗа число оборотов, при котором Мкр достигает максимума, равно или немного больше 3000 об/мин, а для восьмицилиндрового ДВС - 1700-1800 об/мин. При этом в том и другом случае это соответствует 100-120 рабочим ходам поршня в секунду.So, according to the technical characteristics of the VAZ four-cylinder internal combustion engine, the number of revolutions at which M cr reaches a maximum is equal to or slightly more than 3000 rpm, and for an eight-cylinder internal combustion engine - 1700-1800 rpm. In this case, in either case, this corresponds to 100-120 piston strokes per second.

Автором проанализирован механизм получения и изменения Мкр на валу двигателя. Установлено, что максимальная величина крутящего момента на валу ДВС равна максимальной амплитуде импульса крутящего момента, возникающего при каждом рабочем ходе в момент, когда усилие, передаваемое шатуном от поршня, направлено нормально к радиусу вращения шатунной шейки вокруг оси коленчатого вала. Длительность импульса крутящего момента с максимальной амплитудой определяется временем, при котором ось шатуна при его движении и передаче усилия отклоняется от нормали к радиусу шатунной шейки (плечу) на угол не более ±10, 15o.The author analyzes the mechanism for obtaining and changing M cr on the motor shaft. It has been established that the maximum value of the torque on the ICE shaft is equal to the maximum amplitude of the torque impulse that arises with each working stroke at the moment when the force transmitted by the connecting rod from the piston is directed normally to the radius of rotation of the connecting rod journal around the axis of the crankshaft. The duration of a torque pulse with a maximum amplitude is determined by the time at which the connecting rod axis deviates from the normal to the radius of the connecting rod journal (shoulder) by an angle of not more than ± 10, 15 o .

В существующих четырехцилиндровых ДВС длительность импульса крутящего момента с максимальной амплитудой при числе оборотов двигателя 3000 об/мин составляет не более 0,0025 с, а по углу поворота коленчатого вала не более 30o, в то время как фактическая длительность каждого рабочего хода составляет 0,01 с или 180o по углу поворота коленчатого вала.In the existing four-cylinder internal combustion engines, the duration of a torque pulse with a maximum amplitude at an engine speed of 3000 rpm is not more than 0.0025 s, and by the angle of rotation of the crankshaft no more than 30 o , while the actual duration of each working stroke is 0, 01 s or 180 o in the angle of rotation of the crankshaft.

Рабочий ход поршня любого ДВС можно условно разделить на три этапа. На первом этапе, когда в цилиндре возникает максимальное давление рабочего газа, усилие, передаваемое поршнем шатуну, начинает создавать Мкр с момента появления существенного плеча, но при этом в условиях быстрого падения давления рабочего газа достигается среднее значение крутящего момента.The piston stroke of any internal combustion engine can be divided into three stages. At the first stage, when the maximum pressure of the working gas occurs in the cylinder, the force transmitted by the piston to the connecting rod begins to create M cr from the moment a significant shoulder appears, but under the conditions of a rapid drop in the pressure of the working gas, an average value of torque is achieved.

На втором этапе при взаимодействии шатуна с шатунной шейкой по максимальному радиусу создается максимальный импульс крутящего момента. Этот импульс быстро падает на третьем этапе, когда снижается давление рабочего газа и размер плеча постепенно падает до нуля. At the second stage, when the connecting rod interacts with the connecting rod journal along the maximum radius, a maximum torque impulse is created. This impulse quickly drops in the third stage, when the working gas pressure decreases and the shoulder size gradually drops to zero.

На создание максимального крутящего момента на валу ДВС влияет только второй этап рабочего хода поршня, где создается максимальный импульс крутящего момента, соответствующий максимальному крутящему моменту (Мкр) на выходном валу двигателя.The creation of the maximum torque on the ICE shaft is affected only by the second stage of the piston stroke, where the maximum torque momentum corresponding to the maximum torque (M cr ) on the engine output shaft is created.

Таким образом, для повышения эффективности работы ДВС необходимо, чтобы длительность рабочего хода поршня соответствовала длительности импульса крутящего момента с максимальной амплитудой, а это условие наиболее полно обеспечивается при таком техническом решении, когда конструкция ДВС обеспечит возможность рабочего хода только тогда, когда ось шатуна при отклонении ее на угол, равный ±10-15o, будет в этот момент нормальна радиусу шатунной шейки, что соответствует II этапу рабочего хода поршня. В этом случае ход поршня сократится не менее чем в 2,5-3 раза по сравнению с существующим вариантом ДВС, а сокращение хода поршня пропорционально сокращению расхода топлива.Thus, to increase the efficiency of the internal combustion engine, it is necessary that the duration of the piston stroke corresponds to the duration of the torque pulse with maximum amplitude, and this condition is most fully ensured with such a technical solution, when the internal combustion engine design will provide the possibility of the stroke only when the connecting rod axis is deflected it at an angle equal to ± 10-15 o will at this moment be normal to the radius of the connecting rod journal, which corresponds to stage II of the piston stroke. In this case, the piston stroke will be reduced by at least 2.5-3 times compared with the existing ICE variant, and the reduction in the piston stroke is proportional to the reduction in fuel consumption.

Кроме того, при рабочем ходе поршня в предлагаемом ДВС усилие, передаваемое от поршня к шатуну, будет определяться исходя из максимального давления в цилиндре, в то время как в существующих ДВС это усилие определяется исходя из давления в цилиндре 6 кг/см2 - для карбюраторных ДВС и 10 кг/см2 - для дизельных (по паспортным данным), что многократно меньше давления газов в цилиндре в момент воспламенения горючей смеси. Это позволит кардинально увеличить амплитуду максимального импульса крутящего момента, а следовательно, и крутящего момента на выходном валу ДВС.In addition, during the piston stroke in the proposed internal combustion engine, the force transmitted from the piston to the connecting rod will be determined based on the maximum pressure in the cylinder, while in existing internal combustion engines this force is determined based on the pressure in the cylinder of 6 kg / cm 2 for carburetor ICE and 10 kg / cm 2 - for diesel (according to passport data), which is much less than the gas pressure in the cylinder at the time of ignition of the combustible mixture. This will dramatically increase the amplitude of the maximum torque momentum, and hence the torque on the output shaft of the internal combustion engine.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения удельного расхода топлива и повышения крутящего момента во время рабочего хода поршня. The present invention solves the problem of reducing specific fuel consumption and increasing torque during the stroke of the piston.

Для достижения указанного технического результата в ДВС, состоящем из цилиндропоршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, кривошипно-шатунного механизма с продольным валом, в отличие от известного продольный вал кривошипно-шатунного механизма выполнен многокулачковым, ось которого параллельна торцам цилиндров и плоскости, проходящей через оси цилиндров, и расположена от нее на расстоянии, равном разности значений максимального радиуса кулачка и половины ширины шатуна в сечении, совпадающем с поперечным сечением вала, кулачки выполнены на валу симметрично оси каждого из цилиндров - по три кулачка напротив каждого цилиндра, в том числе по одному силовому кривошипному кулачку, расположенному по середине и связанному с поршнем через шатун, боковая поверхность которого постоянно поджата к поверхности кривошипного кулачка и двух других функциональных кулачков, каждый из которых связан с поршнем с помощью толкателя с наружной пружиной сжатия и Г-образного ползуна, жестко смонтированного на балке рычажного механизма, на кулачках выполнены радиальные уступы, причем на функциональных они смещены на 90o относительно кривошипного в сторону, противоположную вращению вала, соприкасающиеся поверхности шатуна и радиального уступа кривошипного кулачка описаны кривыми второго порядка, а профиль функциональных кулачков в месте сопряжения с радиальным уступом в пределах центрального угла, превышающего не менее чем на 1-1,5o угол поворота кривошипного кулачка при сопряжении торца шатуна с радиальным уступом, описан дугой окружности с радиусом, равным максимальному радиусу кулачка.To achieve the specified technical result in an internal combustion engine, consisting of a cylinder-piston group, an engine head with a combustion chamber, a gas distribution mechanism, mixing systems, fuel supply, lubrication and cooling, a crank mechanism with a longitudinal shaft, in contrast to the known longitudinal shaft of the crank mechanism multi-cam, the axis of which is parallel to the ends of the cylinders and the plane passing through the axis of the cylinders, and is located at a distance equal to the difference between the maximum radii a mustache of the cam and half the width of the connecting rod in a section coinciding with the cross section of the shaft, the cams are made on the shaft symmetrically to the axis of each cylinder - three cams opposite each cylinder, including one power crank cam located in the middle and connected to the piston through the connecting rod , the lateral surface of which is constantly pressed against the surface of the crank cam and two other functional cams, each of which is connected to the piston by means of a pusher with an external compression spring and a L-shaped slider, is rigid mounted on the beam of the lever mechanism of the cam provided with radial ledges, wherein at functional, they are offset by 90 o with respect to the crank in the direction opposite to the rotation shaft, the mating surfaces of the connecting rod and the radial ledge crank cam describe second-order curves and the profile of the functional cams at the interface with the a radial shoulder within the central angle range of not less than 1-1,5 o the angle of rotation of the crank cam at the rod end interfacing with a radial shoulder, inventories arc of a circle with a radius equal to the maximum radius of the cam.

Благодаря наличию этих признаков при работе ДВС движением каждого поршня управляют два функциональных кулачка через балку с Г-образным ползуном и толкателем, расположенные на продольном валу. Расположение многокулачкового вала в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через оси цилиндров, в комплексе с профилем кривошипного кулачка обеспечивает передачу усилия от поршня в момент, когда давление на поршень будет максимальным (при воспламенении рабочей смеси в ВМТ), по нормам к радиусу кривошипного кулачка, проходящему через радиальный уступ. Due to the presence of these signs during the operation of the internal combustion engine, the movement of each piston is controlled by two functional cams through a beam with a L-shaped slider and a pusher located on the longitudinal shaft. The location of the multi-cam shaft in a plane parallel to the plane passing through the axis of the cylinders, in combination with the profile of the crank cam, provides the transfer of force from the piston at a time when the pressure on the piston will be maximum (when the working mixture is ignited at TDC), according to the norms for the radius of the crank cam, passing through a radial ledge.

В результате такого конструктивного исполнения ДВС уменьшится величина рабочего хода поршня, что позволит уменьшить расход топлива и выбросы отработанных газов в атмосферу, и многократно повышается усилие для создания максимального импульса крутящего момента, а следовательно, крутящего момента на валу двигателя. As a result of such a design of the internal combustion engine, the stroke length of the piston will decrease, which will reduce fuel consumption and exhaust gas emissions into the atmosphere, and the force will be increased many times to create the maximum torque momentum, and therefore torque on the motor shaft.

Предлагаемый ДВС иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4. The proposed ICE is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.

На фиг.1 показана часть головки и блока цилиндров с поршнем, кривошипно-шатунный механизм и механизм перемещения поршня, на фиг.2 - вид по А на фит. 1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 показана схема относительного положения кулачков (кривошипного и функциональных) за один цикл работы двигателя. In Fig.1 shows a part of the head and cylinder block with a piston, a crank mechanism and a mechanism for moving the piston, Fig.2 is a view along A of the fit. 1, figure 3 is a section bB in figure 1, figure 4 shows a diagram of the relative position of the cams (crank and functional) for one cycle of the engine.

ДВС, представленный на чертежах, включает цилиндропоршневую группу, головку двигателя с камерой сгорания и кривошипно-шатунный механизм. The ICE shown in the drawings includes a piston group, an engine head with a combustion chamber, and a crank mechanism.

А также механизмы газораспределения, смесеобразования, системы смазки и охлаждения (на чертежах не показаны). As well as gas distribution, mixture formation, lubrication and cooling systems (not shown in the drawings).

Часть головки двигателя состоит из литого корпуса 1 с каналом охлаждения 2, а также клапанами 3, 4 впуска и выпуска газовой смеси. Со стороны камеры сгорания 5 установлены свечи зажигания 6. Part of the engine head consists of a cast housing 1 with a cooling channel 2, as well as valves 3, 4 inlet and outlet of the gas mixture. From the side of the combustion chamber 5, spark plugs 6 are installed.

Часть цилиндропоршневой группы включает литой корпус 7 блока цилиндров с каналами охлаждения 8, цилиндр 9 и магистральный масляный канал 10. В цилиндре 9 размещен поршень 11 с уплотнительными кольцами 12 и пальцем 13. Part of the piston and piston group includes a cast body 7 of the cylinder block with cooling channels 8, a cylinder 9 and a main oil channel 10. A piston 11 is placed in the cylinder 9 with o-rings 12 and a finger 13.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из продольного многокулачкового вала 14 с балансирами 15, а также включает шатун 16, связанный с поршнем 11 с помощью пальца 13. На литом чугунном валу 14 симметрично оси каждого из цилиндров 9 выполнены по два функциональных кулачка 17 и одному кривошипному кулачку 18, расположенному по середине между функциональными. The crank mechanism consists of a longitudinal multi-cam shaft 14 with balancers 15, and also includes a connecting rod 16 connected to the piston 11 using a finger 13. On the cast iron shaft 14 symmetrically the axis of each of the cylinders 9 are made two functional cams 17 and one crank cam 18, located in the middle between the functional.

Функциональные 17 и кривошипный 18 кулачки выполнены с радиальным уступом 19, но радиальный уступ 19 на функциональных кулачках 17 сдвинут на 90o по отношению к радиальному уступу 19 кривошипного кулачка 18 в сторону, противоположную направлению вращения вала 14. Наружный контур каждого кулачка, соединяющий кромки радиальных уступов, описан по спирали Архимеда.Functional 17 and crank 18 cams are made with a radial ledge 19, but the radial ledge 19 on the functional cams 17 is shifted 90 ° with respect to the radial ledge 19 of the crank cam 18 in the direction opposite to the direction of rotation of the shaft 14. The outer contour of each cam connecting the edges of the radial ledges, described in a spiral of Archimedes.

Ось вала 14 параллельна торцам цилиндров 9 и плоскости, проходящей через оси цилиндров 9, и расположена от нее на расстоянии, равном разности значений максимального радиуса кулачка 18 и половины ширины шатуна 16 в сечении, совпадающем с поперечным сечением вала 14. The axis of the shaft 14 is parallel to the ends of the cylinders 9 and the plane passing through the axis of the cylinders 9, and is located at a distance equal to the difference between the maximum radius of the cam 18 and half the width of the connecting rod 16 in a section matching the cross section of the shaft 14.

Торец 20 шатуна 16 и радиальный уступ 19 кривошипного кулачка 18 описаны кривыми второго порядка, например, по эвольвенте как профили зубьев в зубчатом зацеплении. The butt end 20 of the connecting rod 16 and the radial ledge 19 of the crank cam 18 are described by second-order curves, for example, by involute, as tooth profiles in gearing.

Шатун 16 с помощью подпружиненного цилиндрического ролика 21, смонтированного на корпусе ДВС, постоянно поджат к поверхности кулачка 18. The connecting rod 16 with the help of a spring-loaded cylindrical roller 21 mounted on the engine body is constantly pressed to the surface of the cam 18.

Каждый из функциональных кулачков 17 связан с поршнем 11 через толкатель 22, который установлен в средней части балки 23, имеющей сечение с равномерным сопротивлением изгибу, смонтированной на стенке корпуса 7 блока цилиндров с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси вала 14. Each of the functional cams 17 is connected to the piston 11 through a pusher 22, which is installed in the middle of the beam 23, having a cross section with uniform bending resistance, mounted on the wall of the cylinder block body 7 with the possibility of rotation around an axis parallel to the axis of the shaft 14.

На балке 23 жестко зафиксирован Г-образный ползун 24. On the beam 23 is rigidly fixed L-shaped slider 24.

На каждом из толкателей 22 установлены пружины сжатия 25, одним концом упирающиеся в кольцевой выступ 26 на толкателе 22, а вторым концом на опору 27 у торца цилиндра 9. Верхняя головка 28 толкателя 22 сопряжена с пальцем 13 на поршне 11. On each of the pushers 22, compression springs 25 are installed, one end abutting against the annular protrusion 26 on the pusher 22, and the other end on the support 27 at the end of the cylinder 9. The upper head 28 of the pusher 22 is connected with a finger 13 on the piston 11.

Магистральный масляный канал 10 имеет ответвление в перегородках корпуса 7 для подвода масла к коренным шейкам вала 14. Кроме того, в магистральном канале 10 выполнены отверстия 29, в том числе отверстия с впаянными в них трубками 30, обеспечивающие подвод масла к трущимся поверхностям кривошипного 18 и функциональных 17 кулачков. The main oil channel 10 has a branch in the partitions of the housing 7 for supplying oil to the main journals of the shaft 14. In addition, holes 29 are made in the main channel 10, including holes with tubes 30 soldered into them, providing oil supply to the rubbing surfaces of the crank 18 and functional 17 cams.

В случае двухтактного ДВС в представленных чертежах исключаются пружины сжатия 25 и опоры 26 и 27, необходимые для их функционирования. In the case of a two-stroke ICE, the compression springs 25 and supports 26 and 27 necessary for their functioning are excluded in the drawings.

Рабочий процесс в предлагаемом ДВС может осуществляться как за два, так и за четыре хода поршня. The workflow in the proposed ICE can be carried out in both two and four piston strokes.

Работа предлагаемого ДВС рассмотрена на примере четырехтактного двигателя. The work of the proposed ICE is considered on the example of a four-stroke engine.

Движением каждого поршня 11 при работе ДВС управляют два функциональных кулачка 17, выполненные на валу 14 напротив каждого цилиндра 9. Движение на поршень 11 от каждого кулачка 17 передается через балку 23 с Г-образным ползуном 24 и толкателем 22. При движении поршня 11 к ВМТ в процессе сжатия топливно-воздушной смеси (или выталкивания отработанных газов) поршень 11 перемещается за счет усилия, возникающего от взаимодействия ползуна 24 с кулачком 17 при вращении вала 14. При этом сжимаются пружины 25 на толкателях 22. The movement of each piston 11 during the operation of the internal combustion engine is controlled by two functional cams 17, made on the shaft 14 opposite each cylinder 9. The movement of the piston 11 from each cam 17 is transmitted through the beam 23 with the L-shaped slider 24 and the pusher 22. When the piston 11 moves to the TDC in the process of compressing the fuel-air mixture (or pushing the exhaust gases), the piston 11 moves due to the force arising from the interaction of the slider 24 with the cam 17 during rotation of the shaft 14. In this case, the springs 25 on the plungers 22 are compressed.

При рабочем ходе шатун 16 взаимодействует с радиусом кривошипного кулачка 13, проходящим через радиальный уступ 19. Время рабочего хода соответствует повороту вала 14 ~ на 30o. В тот момент, когда поршень 11 доведен функциональными кулачками 17 до ВМТ, в камере сгорания 5 воспламеняется горючая смесь, а торец 20 шатуна 16 начинает сопрягаться с поверхностью радиального уступа 19 кулачка 18, расположенной в данный момент на 15o выше горизонтальной оси в поперечном сечении вала 14.During the working stroke, the connecting rod 16 interacts with the radius of the crank cam 13 passing through the radial ledge 19. The working time corresponds to the rotation of the shaft 14 ~ by 30 ° . At the moment when the piston 11 is brought to the TDC by the functional cams 17, a combustible mixture is ignited in the combustion chamber 5, and the end face 20 of the connecting rod 16 begins to mate with the surface of the radial ledge 19 of the cam 18, which is currently 15 o above the horizontal axis in cross section shaft 14.

При дальнейшем вращении вала 14 ползун 24 перемещается по рабочей поверхности функционального кулачка 17, описанной дугой окружности с радиусом, равным максимальному радиусу кулачка, что позволяет удерживать поршень 11 в ВМТ для повышения полноты сгорания топлива и обеспечения осенеподвижного положения шатуна 16 при сопряжении его торца 20, выполненного, например, по эвольвенте, с поверхностью радиального уступа 19 кривошипного кулачка 18, описанного той же кривой. При этом необходимо, чтобы центральный угол, дуга которого охватывает сектор с постоянным максимальным радиусом кулачка 17, был не менее чем на 1...1,5o больше угла поворота вала 14 при сопряжении торца 20 шатуна 16 с радиальным уступом 19 кулачка 18.With further rotation of the shaft 14, the slider 24 moves along the working surface of the functional cam 17, described by an arc of a circle with a radius equal to the maximum radius of the cam, which allows the piston 11 to be held in the TDC to increase the completeness of fuel combustion and ensure the autumn-movable position of the connecting rod 16 when mating its end face 20, made, for example, by involute, with the surface of the radial ledge 19 of the crank cam 18, described by the same curve. It is necessary that the central angle, the arc of which covers a sector with a constant maximum radius of the cam 17, be at least 1 ... 1.5 o more than the angle of rotation of the shaft 14 when mating the end face 20 of the connecting rod 16 with the radial ledge 19 of the cam 18.

При сползании ползуна 24 по радиальному уступу 19 кулачка 17 все усилие на поршень, создаваемое давлением рабочего газа, передается на шатун 16, своим торцем 20 сопряженным с радиальным уступом 19 на кулачке 18. Начинается рабочий ход. Причем для исключения зазора в сопряжении поверхностей 19 и 20 сползание ползуна 24 начинается еще до полного сопряжения этих поверхностей. Рабочий ход завершается, когда ползун 24 начинает взаимодействовать с рабочей поверхностью функционального кулачка 17. When sliding the slider 24 along the radial ledge 19 of the cam 17, all the force on the piston created by the pressure of the working gas is transmitted to the connecting rod 16, with its end 20 conjugated with the radial ledge 19 on the cam 18. The stroke begins. Moreover, to eliminate the gap in the mating of the surfaces 19 and 20, the sliding of the slider 24 begins even before the complete conjugation of these surfaces. The stroke ends when the slider 24 begins to interact with the working surface of the functional cam 17.

Требуемая длительность взаимодействия шатуна 16 с радиальным уступом 19 кулачка 18 задается размером радиального уступа на кулачке 17. Так, при каждом рабочем ходе создается максимальный импульс крутящего момента, который, как показывает практика современных поршневых ДВС, реализуется в максимальный крутящий момент на валу двигателя. The required duration of interaction of the connecting rod 16 with the radial ledge 19 of the cam 18 is determined by the size of the radial ledge on the cam 17. Thus, with each working stroke, a maximum torque momentum is created, which, as the practice of modern piston internal combustion engines shows, is realized at the maximum torque on the motor shaft.

После перемещения поршня в НМТ вступают в работу функциональные кулачки 17, которые совместно с пружинами обеспечивают, как показано выше, функциональное перемещение поршня 11. After moving the piston in the BDC, the functional cams 17 come into operation, which together with the springs provide, as shown above, the functional movement of the piston 11.

В случае проведения доработки шатунно-поршневой группы на существующих ДВС в соответствия с предложенным конструктивным вариантом необходимо производить доработку системы питания для снижения величины разовой порции топлива и доработку системы смазки для обеспечения подачи масла к трущимся поверхностям шатунно-поршневой группы. In case of completion of the connecting rod and piston group on the existing ICE in accordance with the proposed design option, it is necessary to refine the power system to reduce the size of a single portion of fuel and refine the lubrication system to ensure oil supply to the rubbing surfaces of the connecting rod and piston group.

Наиболее просто вопрос доработки системы питания решается в случае карбюраторного ДВС. При доработке системы смазки можно использовать существующий в корпусе блока цилиндров магистральный масляный канал 10, ответвления от которого в поперечных перегородках используются для подвода масла к коренным шейкам, а отверстия 29 в магистральном канале 10, в том числе и отверстия с впаянными трубками 30, используются для подвода масла к трущимся поверхностям шатунно-поршневой группы. The simplest question is the completion of the power system in the case of a carburetor engine. When finalizing the lubrication system, it is possible to use the main oil channel 10 existing in the cylinder block body, branches from which in the transverse partitions are used to supply oil to the main necks, and the holes 29 in the main channel 10, including holes with soldered tubes 30, are used to oil supply to the rubbing surfaces of the connecting rod-piston group.

Резюмируя изложенное, можно отметить, что как в существующих ДВС, так и в предлагаемом, особенно при оборотах 3000 и более, для создания крутящего момента на выходном валу используется максимальный импульс крутящего момента, создаваемого при каждом рабочем ходе поршня. Только в предлагаемом ДВС исключается расход энергии топлива на этапах каждого рабочего хода, когда минимальное значение плеча взаимодействует с усилием поршня. Summarizing the above, it can be noted that both in the existing internal combustion engines, and in the proposed one, especially at revolutions of 3000 or more, the maximum torque momentum created at each working stroke of the piston is used to create torque on the output shaft. Only in the proposed ICE fuel consumption at the stages of each working stroke is excluded, when the minimum arm value interacts with the piston force.

Это позволяет в 2,5-3 раза уменьшить рабочий ход поршня и, соответственно, снизить расход топлива. This allows 2.5-3 times to reduce the stroke of the piston and, accordingly, reduce fuel consumption.

Снижение в 2,5-3 раза хода поршня обеспечивает соответствующее снижение скорости его возвратно-поступательного движения и многократно снижает динамические нагрузки в зоне сочленения шатуна с поршнем. Важное значение для улучшения условий работы поршня обеспечивается за счет исключения в предлагаемом варианте усилия, могущего вызвать перекос оси поршня по отношению к оси цилиндра. Reducing 2.5-3 times the stroke of the piston provides a corresponding decrease in the speed of its reciprocating motion and many times reduces the dynamic load in the area of articulation of the connecting rod and piston. Important to improve the working conditions of the piston is provided due to the exclusion in the proposed embodiment of the force that could cause a skew axis of the piston relative to the axis of the cylinder.

По сравнению с существующими ДВС амплитуда импульса крутящего момента, создаваемого при каждом рабочем ходе, за счет обеспечения совмещения одновременности действия максимального импульса нормально к максимальному плечу кривошипа многократно возрастает. Это позволяет при снижении расхода топлива повысить мощность ДВС и особенно эффективно снижать удельный расход топлива и уменьшить выброс отработанных газов в атмосферу. Compared with the existing internal combustion engines, the amplitude of the torque pulse generated during each working stroke, due to the combination of simultaneous action of the maximum pulse normal to the maximum arm of the crank increases many times. This allows for a decrease in fuel consumption to increase the power of the internal combustion engine and is particularly effective in reducing specific fuel consumption and reducing exhaust emissions into the atmosphere.

Изложенное позволяет утверждать, что, помимо создания новых двигателей на основе предлагаемого варианта, может оказаться весьма эффективным масштабная модернизация существующих ДВС в мировом автохозяйстве в целях кардинального повышения КПД и повышения экологичности атмосферы. The foregoing allows us to state that, in addition to creating new engines based on the proposed option, it can be very effective to scale up the existing ICE in the global auto industry in order to radically increase the efficiency and environmental friendliness of the atmosphere.

Представляется также возможность при использовании предлагаемого варианта ДВС применять низкооктановый бензин и полностью исключить применение этиловой жидкости в связи с тем, что давление рабочего газа в предлагаемом варианте многократно повышается и без применения супервысоких давлений сжатой горючей смеси. It is also possible to use low-octane gasoline when using the proposed ICE option and completely eliminate the use of ethyl liquid due to the fact that the pressure of the working gas in the proposed embodiment increases many times without the use of super-high pressures of a compressed combustible mixture.

Источники информации
1. Ванкеля двигатель, "Политехнический словарь", под редакцией ак. Артоболевского, С.Э., 1977 г., с.69.
Sources of information
1. Wankel Engine, Polytechnic Dictionary, edited by ac. Artobolevsky, S.E., 1977, p. 69.

2. Патент РФ 2157899, кл. F 02 В 75/32. 2. RF patent 2157899, cl. F 02 B 75/32.

Claims (1)

Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из цилиндропоршневой группы, головки двигателя с камерой сгорания, механизма газораспределения, систем смесеобразования, топливоподачи, смазки и охлаждения, кривошипно-шатунного механизма с продольным валом, отличающийся тем, что продольный вал кривошипно-шатунного механизма выполнен многокулачковым, ось которого параллельна торцам цилиндров и плоскости, проходящей через оси цилиндров, и расположена от нее на расстоянии, равном разности значений максимального радиуса кулачка и половины ширины шатуна в сечении, совпадающем с поперечным сечением вала, симметрично оси каждого из цилиндров на валу выполнены кулачки, по три кулачка напротив каждого цилиндра, в том числе по одному силовому кривошипному кулачку, расположенному посередине и связанному с поршнем через шатун, боковая поверхность которого постоянно поджата к поверхности кривошипного кулачка, и двух других функциональных кулачков, каждый из которых связан с поршнем с помощью толкателя с наружной пружиной сжатия и Г-образного ползуна, жестко смонтированного на балке рычажного механизма, на кулачках выполнены радиальные уступы, причем на функциональных они смещены на 90o относительно кривошипного в сторону, противоположную вращению вала, соприкасающиеся поверхности шатуна и радиального уступа кривошипного кулачка описаны кривыми второго порядка, а профиль функциональных кулачков в месте сопряжения с радиальным уступом в пределах центрального угла, превышающего не менее чем на 1-1,5o угол поворота кривошипного кулачка при сопряжении торца шатуна с радиальным уступом, описан дугой окружности с радиусом, равным максимальному радиусу кулачка.An internal combustion engine consisting of a piston-cylinder group, an engine head with a combustion chamber, a gas distribution mechanism, mixing systems, fuel supply, lubrication and cooling, a crank mechanism with a longitudinal shaft, characterized in that the longitudinal shaft of the crank mechanism is multi-cam, the axis of which parallel to the ends of the cylinders and the plane passing through the axis of the cylinders, and is located from it at a distance equal to the difference between the values of the maximum radius of the cam and half the width the connecting rod in a cross section coinciding with the cross section of the shaft, the cams are made symmetrically to the axis of each cylinder on the shaft, three cams opposite each cylinder, including one power crank cam located in the middle and connected to the piston through a connecting rod, the side surface of which is constantly pressed to the surface of the crank cam, and two other functional cams, each of which is connected to the piston by means of a pusher with an external compression spring and a L-shaped slider rigidly mounted on the beam p of the lever mechanism, radial ledges are made on the cams, and on the functional ones they are offset by 90 ° relative to the crank in the direction opposite to the rotation of the shaft, the contacting surfaces of the connecting rod and the radial ledge of the crank cam are described by second-order curves, and the profile of the functional cams at the interface with the radial ledge in within a central angle exceeding at least 1-1.5 o the crank angle of rotation of the crank cam when pairing the end of the connecting rod with a radial ledge is described by an arc of a circle with a radius m equal to the maximum radius of the cam.
RU2001117815A 2001-06-26 2001-06-26 Internal combustion engine RU2187006C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001117815A RU2187006C1 (en) 2001-06-26 2001-06-26 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001117815A RU2187006C1 (en) 2001-06-26 2001-06-26 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2187006C1 true RU2187006C1 (en) 2002-08-10

Family

ID=20251218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001117815A RU2187006C1 (en) 2001-06-26 2001-06-26 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2187006C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480597C1 (en) * 2011-11-30 2013-04-27 Василий Прокопьевич Абросимов Internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480597C1 (en) * 2011-11-30 2013-04-27 Василий Прокопьевич Абросимов Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100244723B1 (en) Internal combustion engine
RU2286470C2 (en) Engine (versions)
CA2261596C (en) Opposed piston combustion engine
EP0357291B1 (en) Crankless reciprocating machine
US4934344A (en) Modified four stroke cycle and mechanism
US10267225B2 (en) Internal combustion engine
EP1890020A1 (en) Rotary engine
KR0179161B1 (en) Arrangement at an internal combustion engine
US6125802A (en) Piston engine powertrain
CA1082603A (en) Reciprocating rotary engine
US6250263B1 (en) Dual piston cylinder configuration for internal combustion engine
US6619244B1 (en) Expansible chamber engine
EP1809873A2 (en) V-twin configuration having rotary mechanical field assembly
RU2187006C1 (en) Internal combustion engine
US7100549B2 (en) Mechanism including a piston-and-cylinder assembly
RU2298107C1 (en) Internls combustion radial piston engine
RU2712564C1 (en) Internal combustion engine
RU2539230C1 (en) Two-piston engine
WO2000036288A2 (en) Pairing of combustion chambers in engines
WO2015088347A1 (en) Combustion engine comprising a cylinder
WO2007053857A1 (en) A reciprocating internal combustion engine with a cam groove-connecting rod type transmission mechanism
US7188598B2 (en) Rotary mechanical field assembly
RU2005896C1 (en) Internal combustion engine
RU2165030C2 (en) Internal combustion engine
AU629238B2 (en) Crankless reciprocating two stroke internal combustion engin e

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060627