RU2267017C2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2267017C2
RU2267017C2 RU2003108563/06A RU2003108563A RU2267017C2 RU 2267017 C2 RU2267017 C2 RU 2267017C2 RU 2003108563/06 A RU2003108563/06 A RU 2003108563/06A RU 2003108563 A RU2003108563 A RU 2003108563A RU 2267017 C2 RU2267017 C2 RU 2267017C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
gear ratio
output shaft
gears
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2003108563/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003108563A (en
Inventor
Л.А. Самсонов (RU)
Л.А. Самсонов
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение "Государственная морская академия имени адмирала С.О.Макарова"
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 Федеральное государственное образовательное учреждение "Государственная морская академия имени адмирала С.О.Макарова" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение "Государственная морская академия имени адмирала С.О.Макарова"
Priority to RU2003108563/06A priority Critical patent/RU2267017C2/en
Publication of RU2003108563A publication Critical patent/RU2003108563A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267017C2 publication Critical patent/RU2267017C2/en

Links

Landscapes

  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: according to invention, engine crankshaft is connected with countershaft through cylindrical gear wheels. Countershaft, in its turn is connected with output shaft through gear wheels with variable gear ratio. Gear wheels with variable gear ratio are elliptical. Flywheel is mounted on output shaft.
EFFECT: reduced losses in operating cycle.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и предназначено для использования на морском, речном, автодорожном, железнодорожном транспорте и в энергетических установках.The present invention relates to internal combustion engines and is intended for use on sea, river, road, rail and power plants.

Наиболее близкими изобретениями к заявленному являются:The closest inventions to the claimed are:

1) Двигатель внутреннего сгорания, на который выдан патент RU 2053393 С1.1) An internal combustion engine for which patent RU 2053393 C1 has been issued.

В нем с помощью усложненного шатунно-кривошипного механизма осуществляется задержка поршня двухтактного двигателя вблизи нижней мертвой точки и увеличивается время продувки рабочего цилиндра. Данный двигатель не может работать по четырехтактному циклу. Кроме того, в нем сокращено время протекания процессов смесеобразования и сгорания, что увеличит количество топлива, сгорающего на линии расширения, а следовательно, и его расход.In it, with the help of a complicated connecting rod-crank mechanism, the piston of the two-stroke engine is delayed near the bottom dead center and the purge time of the working cylinder is increased. This engine cannot operate on a four-cycle cycle. In addition, it reduces the duration of the processes of mixture formation and combustion, which will increase the amount of fuel burning on the expansion line, and therefore its consumption.

Усложнение шатунно-кривошипного механизма понижает надежность работы этого напряженного узла.The increasing complexity of the crank mechanism reduces the reliability of this stressed unit.

2) Двигатель внутреннего сгорания, на который выдано авторское свидетельство SU 1758258 А1.2) Internal combustion engine for which the copyright certificate SU 1758258 A1 is issued.

В нем за счет установки специальной зубчатой передачи, поочередно работающей с разными передаточными отношениями, сокращено время совершения тактов выпуска, всасывания, сжатия, что позволило увеличить число рабочих циклов в единицу времени.In it, due to the installation of a special gear transmission, which alternately works with different gear ratios, the time for making exhaust, suction, and compression cycles has been reduced, which has increased the number of duty cycles per unit time.

В связи с сокращением времени протекания процессов выпуска и всасывания возрастет (в квадратичной зависимости) отрицательная работа насосных ходов, следствием чего будет увеличение расхода топлива. Кроме того, так как время процесса расширения остается без изменения, то и потери тепла в этот период не уменьшаются. Таким образом, задача оптимального перераспределения времени рабочего цикла между отдельными процессами не решается.Due to the reduction in the time of the processes of exhaust and suction, the negative work of pumping passages will increase (in quadratic dependence), resulting in an increase in fuel consumption. In addition, since the time of the expansion process remains unchanged, the heat loss during this period does not decrease. Thus, the problem of optimal redistribution of the working cycle time between individual processes is not solved.

Наиболее близким к заявленному является двигатель внутреннего сгорания, на который выдан патент США №1191827.Closest to the claimed is an internal combustion engine, for which is issued US patent No. 1191827.

В этом двигателе передача крутящего момента от коленчатого вала осуществляется через пару зубчатых колес с переменным передаточным отношением к выходному валу, на котором установлен маховик. Такое устройство позволяет в двухтактном двигателе за счет сокращения времени процессов сжатия-сгорания-расширения увеличить время протекания процессов газообмена.In this engine, torque is transmitted from the crankshaft through a pair of gears with a variable gear ratio to the output shaft on which the flywheel is mounted. Such a device allows in a two-stroke engine, by reducing the time of the compression-combustion-expansion processes, to increase the gas exchange processes.

Однако это устройство не может быть применено в четырехтактном двигателе, т.к. цикл изменения передаточного отношения в нем может составлять (в зависимости от типа зубчатых колес) 360 или 180 градусов. В четырехтактном двигателе, цикл которого 720°, это приведет к тому, что выигрыш во времени, полученный в начальный период процесса выпуска и в конечный период процесса всасывания, будет потерян за счет сокращения времени конечного периода выпуска и начального периода всасывания. Такое перераспределение времени будет при цикле изменения передаточного отношения равным 360°. При цикле в 180° перераспределения времени процессов также не происходит. Рассматриваемое устройство при заданном типе зубчатых колес с переменным передаточным отношением не позволяет внести изменения в полученное перераспределение времени между процессами цикла.However, this device cannot be used in a four-stroke engine, as the gear ratio change cycle in it can be (depending on the type of gears) 360 or 180 degrees. In a four-stroke engine, the cycle of which is 720 °, this will result in the time gain obtained in the initial period of the exhaust process and in the final period of the suction process being reduced by reducing the time of the final exhaust period and the initial suction period. Such a redistribution of time will be 360 ° when the gear ratio changes. With a cycle of 180 °, the redistribution of time does not occur either. The device in question for a given type of gears with a variable gear ratio does not allow you to make changes to the resulting redistribution of time between the processes of the cycle.

Устройство также не позволяет в процессе доводки и эксплуатации двигателя изменять фазу колебаний угловой скорости коленчатого вала по отношению к моменту начала рабочего цикла с целью перераспределения времени между процессами цикла для получения оптимальных результатов.The device also does not allow changing the phase of oscillations of the angular velocity of the crankshaft with respect to the moment of the start of the working cycle in order to redistribute the time between the processes of the cycle in order to obtain optimal results.

Целью изобретения является уменьшение потерь в процессах рабочего цикла.The aim of the invention is to reduce losses in the processes of the working cycle.

Изобретение осуществляется в двигателе внутреннего сгорания, содержащем блок с цилиндрами, в которых расположены поршни, связанные шатунами с коленчатыми валами, выходной вал, связанный с коленчатыми валами каждого цилиндра через зубчатые колеса с переменным передаточным отношением, и маховик, установленный на выходном валу. При этом сущность изобретения заключается в том, что зубчатые колеса с переменным передаточным отношением выполнены эллиптическими и связывают выходной вал с коленчатыми валами через обычные цилиндрические зубчатые колеса. Коленчатый вал рабочего цилиндра через цилиндрические зубчатые колеса соединен с промежуточным валом, который в свою очередь через эллиптические зубчатые колеса соединен с выходным валом, на котором установлен маховик.The invention is carried out in an internal combustion engine containing a block with cylinders in which pistons are located, connected by connecting rods to crankshafts, an output shaft connected to the crankshafts of each cylinder through gears with a variable gear ratio, and a flywheel mounted on the output shaft. The essence of the invention lies in the fact that the gears with a variable gear ratio are elliptical and connect the output shaft to the crankshafts through conventional cylindrical gears. The crankshaft of the working cylinder is connected through the cylindrical gears to the intermediate shaft, which in turn is connected through the elliptical gears to the output shaft on which the flywheel is mounted.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема двигателя, реализующего изобретение.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of an engine that implements the invention.

В рабочем цилиндре 1 расположен поршень, связанный шатуном 3 с коленчатым валом 4. Благодаря цилиндрическим зубчатым колесам 10 и 9 коленчатый вал связан с промежуточным валом 11, который в свою очередь через эллиптические зубчатые колеса 5 и 6 связан с выходным валом 7. На выходном валу 7 установлен маховик 8, что обеспечивает его равномерное вращение при переменной угловой скорости коленчатого вала в течение одного оборота.In the working cylinder 1 there is a piston connected by a connecting rod 3 to the crankshaft 4. Thanks to the cylindrical gears 10 and 9, the crankshaft is connected to the intermediate shaft 11, which in turn is connected through the elliptical gears 5 and 6 to the output shaft 7. On the output shaft 7, a flywheel 8 is installed, which ensures its uniform rotation with a variable angular speed of the crankshaft for one revolution.

Закон изменения угловой скорости коленчатого вала определяется законом передаточного отношения эллиптических зубчатых колес и величиной передаточного отношения цилиндрических зубчатых колес, а также взаимным расположением коленчатого и промежуточного валов.The law of variation of the angular velocity of the crankshaft is determined by the law of the gear ratio of the elliptical gears and the gear ratio of the cylindrical gears, as well as the relative position of the crankshaft and the intermediate shaft.

Для четырехтактного двигателя, чтобы сократить время процессов сжатия, сгорания, расширения и увеличить время процессов выпуска и всасывания, необходимо передаточное отношение цилиндрических зубчатых колес установить 4:1.For a four-stroke engine, in order to reduce the time of the compression, combustion, expansion processes and increase the time of the exhaust and suction processes, it is necessary to set the gear ratio of cylindrical gears to 4: 1.

При указанном на чертеже расположении поршня 2 и эллиптических зубчатых колес 5 и 6 в рабочем цилиндре 1 начинается процесс расширения при максимальной угловой скорости коленчатого вала 4, которая к приходу поршня в НМТ достигает среднего значения и будет продолжать уменьшаться в течение всего хода выпуска до минимального значения.With the location of the piston 2 and the elliptical gears 5 and 6 in the working cylinder 1 shown in the drawing, the expansion process begins at the maximum angular velocity of the crankshaft 4, which reaches the average value by the time the piston arrives at the BDC and continues to decrease to the minimum value throughout the entire stroke .

Если передаточное отношение цилиндрических зубчатых колес установить 2:1, то резко возрастет время процессов смесеобразования, сгорания, а также время перекрытия клапанов.If the gear ratio of the cylindrical gears is set to 2: 1, then the time of the processes of mixture formation, combustion, and also the time of closing the valves will increase sharply.

Для двухтактного двигателя увеличение времени процессов смесеобразования, сгорания и продувки достигается при передаточном отношении цилиндрических зубчатых колес 2:1. Сокращение времени процессов сжатия - смесеобразования - сгорания, расширения (для снижения выбросов окислов азота и потерь тепла в стенки рабочего цилиндра) и увеличение времени процессов газообмена будет получено при передаточном отношении 1:1.For a two-stroke engine, an increase in the time of the processes of mixture formation, combustion and purging is achieved with a gear ratio of cylindrical gears of 2: 1. Reducing the time of compression processes - mixture formation - combustion, expansion (to reduce emissions of nitrogen oxides and heat loss in the walls of the working cylinder) and increasing the time of gas exchange processes will be obtained with a gear ratio of 1: 1.

Выполненные расчеты для двухтактного двигателя с поперечной продувкой, работающего по вышеописанному принципу при изменении передаточного отношения эллиптических зубчатых колес в пределах от 0,5 до 2,0, по сравнению с традиционным двигателем при прочих равных условиях показали, что время-сечение выпускных окон увеличилось в 1,4 раза, продувочных - в 1,5 раза, а время процессов смесеобразования и сгорания возросло в 1,8 раза. При этом соответствующим образом уменьшилось время протекания процессов сжатия и расширения. Время одного оборота коленчатого вала в обоих случаях оставалось постоянным.The performed calculations for a two-stroke engine with a transverse blow, operating according to the above-described principle when changing the gear ratio of elliptical gears in the range from 0.5 to 2.0, compared with a traditional engine, ceteris paribus, showed that the time-section of the exhaust windows increased by 1.4 times, purge - 1.5 times, and the time of the processes of mixture formation and combustion increased 1.8 times. At the same time, the duration of the processes of compression and expansion decreased accordingly. The time of one revolution of the crankshaft in both cases remained constant.

Claims (1)

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок с цилиндрами, в которых расположены поршни, связанные шатунами с коленчатыми валами, выходной вал, связанный с коленчатыми валами каждого цилиндра через зубчатые колеса с переменным передаточным отношением, и маховик, установленный на выходном валу, отличающийся тем, что зубчатые колеса с переменным передаточным отношением выполнены эллиптическими и связывают выходной вал с коленчатыми валами через обычные цилиндрические зубчатые колеса.An internal combustion engine comprising a block with cylinders in which pistons are located, connected by connecting rods to crankshafts, an output shaft connected to the crankshafts of each cylinder through gears with a variable gear ratio, and a flywheel mounted on the output shaft, characterized in that the gears wheels with a variable gear ratio are elliptical and connect the output shaft to the crankshafts through conventional cylindrical gears.
RU2003108563/06A 2003-03-27 2003-03-27 Internal combustion engine RU2267017C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108563/06A RU2267017C2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108563/06A RU2267017C2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003108563A RU2003108563A (en) 2004-10-20
RU2267017C2 true RU2267017C2 (en) 2005-12-27

Family

ID=35870496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003108563/06A RU2267017C2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267017C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129955A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Galeev Damir Abudarovich Internal combustion engine
WO2013141732A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Galeev Damir Abudarovich Internal combustion engine
WO2013154453A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Galeev Irek Abudarovich Internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129955A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 Galeev Damir Abudarovich Internal combustion engine
WO2013141732A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Galeev Damir Abudarovich Internal combustion engine
WO2013154453A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Galeev Irek Abudarovich Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3485221A (en) Omnitorque opposed piston engine
US6230671B1 (en) Variable compression and asymmetrical stroke internal combustion engine
JP2004536252A (en) Split 4-stroke cycle internal combustion engine
EP1643086B1 (en) Multi-cylinder internal combustion engine
US20030183211A1 (en) Reciprocating internal combustion engine with balancing and supercharging
US8875674B2 (en) Differential-stroke internal combustion engine
KR20040032970A (en) An improved reciprocating internal combustion engine
RU2580191C1 (en) Internal combustion engine
CN101205812A (en) Four-piston cylinder engine
JPH0826777B2 (en) Equipment for internal combustion engines
RU2267017C2 (en) Internal combustion engine
CN101608574A (en) CZD differential speed type reciprocating IC engine
RU2742155C1 (en) Internal combustion engine with the variable compression rate
CN100434668C (en) Internal combustion engine without crankshaft
RU2362893C2 (en) Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other
RU2009347C1 (en) Internal combustion engine
CN103233789A (en) Multi-mode two-stroke atkinson cycle internal-combustion engine with fully overhead valve
RU2053392C1 (en) Internal combustion engine
RU2042038C1 (en) Internal combustion engine
RU2704510C1 (en) Internal combustion engine
JPH03149319A (en) Crankless engine
RU2296870C1 (en) Internal combustion engine
Kentfield et al. Friction Losses of a Novel Prototype Variable Expansion-Ratio, Spark Ignition, Four-Stroke Engine
RU2161258C1 (en) Piston engine
RU2028478C1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

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

Effective date: 20060328

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060328

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20071227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110328

RZ4A Other changes in the information about an invention