RU2279561C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279561C1 RU2279561C1 RU2004137473/06A RU2004137473A RU2279561C1 RU 2279561 C1 RU2279561 C1 RU 2279561C1 RU 2004137473/06 A RU2004137473/06 A RU 2004137473/06A RU 2004137473 A RU2004137473 A RU 2004137473A RU 2279561 C1 RU2279561 C1 RU 2279561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinders
- heads
- piston
- cylinder
- main shafts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с оппозитным или односторонним расположением цилиндров, отличающимися конструкцией поршня, устройством связей между поршнем и коренными валами, системами газораспределения и смазки цилиндров и предназначенными для тепловозов, путевых машин, автомобилей, тракторов, электростанций и других энергетических установок.The invention relates to mechanical engineering, namely to two-stroke internal combustion engines with an opposed or one-sided arrangement of cylinders, characterized by a piston design, a device for connecting the piston and main shafts, gas distribution and lubrication systems for cylinders and intended for diesel locomotives, track machines, automobiles, tractors, power plants and other power plants.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий остов, в котором расположены не менее одного цилиндра и поршня с поршневым пальцем, коренной вал, который выполнен из цилиндрической части, вилки и противовеса и установлен на подшипнике своей цилиндрической частью в остове под углом 15-45° к оси поршневого пальца, двигатель снабжен ползуном и коромыслом, при этом ползун установлен через опорный подшипник на поршневом пальце и внешней частью он связан через опорно-упорный подшипник с внутренней частью коромысла, а наружной частью коромысло соединено с вилкой коренного вала. Процесс газообмена в этом двигателе осуществляется за счет впускных и выпускных окон в боковой стенке цилиндра, перепускного окна в поршне и его вращении на 90 градусов, при этом впускные и выпускные окна в стенке цилиндра выполнены по траектории движения перепускного окна поршня (RU, патент №2205283 С1, F 02 B 75/32, F 01 B 9/04, 2003 г.).A known internal combustion engine containing a skeleton in which at least one cylinder and a piston with a piston pin are located, a main shaft, which is made of a cylindrical part, a fork and a counterweight and mounted on a bearing with its cylindrical part in the skeleton at an angle of 15-45 ° to the axis the piston pin, the engine is equipped with a slider and a rocker arm, while the slider is installed through the thrust bearing on the piston pin and the outer part is connected through the thrust bearing to the inner part of the rocker arm and the outer part of the rocker arm The lo is connected to the main shaft plug. The gas exchange process in this engine is carried out due to the inlet and outlet windows in the side wall of the cylinder, the bypass window in the piston and its rotation by 90 degrees, while the inlet and outlet windows in the cylinder wall are made along the path of the bypass piston window (RU, Patent No. 2205283 C1, F 02 B 75/32, F 01 B 9/04, 2003).
Недостатками известного двигателя являются недостаточные его удельная мощность на единицу массы и механический к.п.д., повышенный расход дизельного масла, небольшой срок его службы, что связано с разжижением масла, несгоревшим топливом и загрязнением его различными несгоревшими продуктами, повышенный вредный выброс несгоревших продуктов в атмосферу, а также высокие эксплуатационные расходы.The disadvantages of the known engine are its insufficient specific power per unit mass and mechanical efficiency, the increased consumption of diesel oil, its short service life, which is associated with oil dilution, unburned fuel and pollution with various unburned products, increased harmful emission of unburned products into the atmosphere, as well as high operating costs.
Известен двигатель внутреннего сгорания, принятый за прототип, содержащий остов, в котором расположено не менее одного отсека с двумя цилиндровыми втулками, установленными друг другу оппозитно и наружные торцы которых закрыты крышками, в каждом отсеке остова установлены в двух оппозитно расположенных цилиндровых втулках один сдвоенный составной поршень с двумя его корпусами, соединенный между собой штоком, имеющим посередине утолщение с цилиндрическим отверстием, в которое посредством антифрикционных вкладышей шарнирно установлен своей центральной шаровой головкой поршневой валик, имеющий на концах симметрично расположенные концевые шаровые головки, и по два коренных вала, выполненных цилиндрической формы и соосно расположенных одними концами в верхней и нижней половинах остова по его центру разъема на подшипниках, а на других их концах со стороны цилиндровых втулок консольно выполнены по два пальца, оси которых перпендикулярны к продольной оси коренных валов, при этом на коренных валах между подшипниками соответственно установлено большое и малое зубчатые колеса, аналогичные зубчатые колеса установлены на распределительном вале, смонтированном параллельно коренным валам, причем большие зубчатые колеса коренного и распределительного валов сцеплены между собой непосредственно, а их малые зубчатые колеса сцеплены между собой посредством промежуточного зубчатого колеса, а механизм движения каждого отсека двигателя снабжен двумя качающимися кривошипами, один конец каждого кривошипа шарнирно соединен посредством поперечно разрезных сферических антифрикционных вкладышей с концевой шаровой головкой поршневого валика, а другой его конец соединен с пальцами коренного вала посредством подшипников. Кроме того, на внутренних концах коренных валов со стороны цилиндровых втулок и на зубчатых колесах для привода вспомогательных агрегатов расположены противовесы для полного динамического уравновешивания инерционных сил и моментов подвижных деталей двигателя (RU, патент №2209325 С1, кл. F 02 B 75/32, F 01 В 9/04, 2003 г.).A known internal combustion engine, adopted for the prototype, containing the skeleton, in which there is at least one compartment with two cylinder bushings mounted opposite each other and the outer ends of which are closed by covers, in each compartment of the skeleton one double composite piston is installed in two opposite cylinder bushings with its two bodies, interconnected by a rod having in the middle a bulge with a cylindrical hole, into which it is pivotally mounted with antifriction liners with howl with a central ball head a piston roller having end-symmetrical end ball heads and two main shafts made of cylindrical shape and coaxially located at one end in the upper and lower halves of the core along its center of the bearing connector and at the other ends from the side the cylinder bushings are cantilevered with two fingers, the axes of which are perpendicular to the longitudinal axis of the main shafts, while on the main shafts between the bearings, respectively, a large and a small gear ring CA, similar gears are mounted on a camshaft mounted parallel to the main shafts, the large gears of the main and camshafts are directly coupled to each other, and their small gears are interlocked by an intermediate gear, and the movement mechanism of each engine compartment is equipped with two oscillating gears. cranks, one end of each crank is pivotally connected by means of transversely split spherical antifriction liners with an end ball olovkoy reciprocating roller, and the other end connected to the fingers of the main shaft by bearings. In addition, at the inner ends of the main shafts from the side of the cylinder liners and on the gear wheels for driving auxiliary units, counterweights are located for complete dynamic balancing of the inertial forces and moments of the moving engine parts (RU Patent No. 2209325 C1, class F 02 B 75/32, F 01 B 9/04, 2003).
Недостатками известного двигателя являются недостаточные его удельная мощность на единицу массы, механический к.п.д., повышенный расход дизельного масла и небольшой срок его службы, что связано с разжижением масла несгоревшим топливом и загрязнением его различными несгоревшими продуктами, повышенный вредный выброс несгоревших продуктов в атмосферу, а также высокие эксплуатационные расходы.The disadvantages of the known engine are its insufficient specific power per unit mass, mechanical efficiency, increased consumption of diesel oil and its short service life, which is associated with oil dilution by unburned fuel and pollution by various unburned products, increased harmful emission of unburned products in atmosphere, as well as high operating costs.
Техническим результатом изобретения является увеличение удельной мощности на единицу массы, повышение механического к.п.д. двигателя, снижение расхода масла и вредных выбросов несгоревших продуктов и окислов в атмосферу, упрощение конструкции, повышение технического ресурса и снижение эксплуатационных расходов двухтактного двигателя внутреннего сгорания за счет создания в каждом цилиндре двух камер сгорания, повышения частоты вращения коренных валов, организации смазки рабочей поверхности цилиндра посредством твердых смазочных материалов, установки в кривошипах коренных валов четырех подвижных кинематических пар, осуществления выпуска, продувки и наддува с правой и левой полостей цилиндров через боковые окна посредством профильных скосов и буртика на правой и левой половинах жаропрочных головок поршня и его поворота.The technical result of the invention is to increase the specific power per unit mass, increase the mechanical efficiency engine, reducing oil consumption and harmful emissions of unburned products and oxides into the atmosphere, simplifying the design, increasing technical life and reducing operating costs of a two-stroke internal combustion engine by creating two combustion chambers in each cylinder, increasing the speed of the main shaft, and lubricating the working surface of the cylinder by means of solid lubricants, installation of four movable kinematic pairs in crankshaft of the main shafts, release, blowdown and over a duo from the right and left cylinder cavities through the side windows by means of profile bevels and a shoulder on the right and left halves of the heat-resistant piston heads and its rotation.
Указанный технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем остов, в котором расположено не менее одного отсека с двумя цилиндрами, установленными друг другу оппозитно, закрытыми с внешних торцов крышками и снабженными на их боковых стенках впускными и выпускными окнами, в каждом отсеке остова установлены в двух оппозитно расположенных цилиндрах один сдвоенный составной поршень с двумя его корпусами, соединенными между собой штоком, имеющим посередине утолщение с цилиндрическим отверстием, в которое запрессован средней утолщенной частью поршневой валик, на концах которого симметрично расположены концевые шаровые головки, по два коренных вала, выполненных цилиндрической формы и соосно расположенных одними концами в половинах остова по центру его разъема на подшипниках и снабженных на внутренних концах со стороны цилиндровых втулок противовесами, на внутренних концах со стороны цилиндровых втулок коренные валы снабжены кривошипами, один конец каждого кривошипа шарнирно соединен посредством разрезных сферических антифрикционных вкладышей с концевой шаровой головкой поршневого валика, а другой его конец соединен с коренным валом, на корпусах составного поршня установлены компрессионные кольца и жаропрочные головки, на коренных валах между подшипниками установлены на одном из них большое, а на втором малое зубчатые колеса, аналогичные зубчатые колеса установлены на распределительном вале, смонтированном в остове параллельно коренным валам, причем большие зубчатые колеса коренного и распределительного валов сцеплены между собой непосредственно, а их малые зубчатые колеса сцеплены между собой посредством промежуточного зубчатого колеса, корпуса совмещенного поршня снабжены двумя жаропрочными головками, закрепленными на хвостовике штока, на внешних торцах каждой из жаропрочных головок выполнены: на одной половине их круга по два спрофилированных скоса - один примыкающий к впускному окну каждого цилиндра, второй - примыкающий к выпускному окну этих цилиндров, а на торце второй половины круга головки - буртик, примыкающий вплотную к скосу со стороны выпускного окна, при этом впускные и выпускные окна цилиндров расположены напротив друг друга в кольцевой канавке, образованной в стыке головок, в которой размещено разрезное углеграфитовое кольцо, прижимаемое к стенам цилиндра плоской пружиной, с внутренних сторон цилиндры закрыты внутренними крышками с центральным отверстием для прохода штока, который уплотнен бронзовыми разрезными кольцами с браслетными пружинами, концевые шаровые головки поршневого валика выполнены в виде одетых на его цилиндрические концы скользящих шаровых бобышек.The specified technical result is achieved by the fact that in the internal combustion engine containing the skeleton, in which there is at least one compartment with two cylinders mounted opposite each other, closed with external ends of the lids and provided with inlet and outlet windows on their side walls, in each compartment the skeletons are installed in two opposed cylinders, one twin composite piston with its two bodies, interconnected by a rod having in the middle a thickening with a cylindrical hole in which the drive shaft is pressed in with a middle thickened part of the piston roller, at the ends of which end spherical heads are symmetrically arranged, two main shafts made of cylindrical shape and coaxially arranged at one end in half of the core in the center of its bearing connector and equipped with counterweights at the inner ends of the cylinder bushings, on the inner ends of the cylinder bushings, the main shafts are equipped with cranks, one end of each crank is pivotally connected by means of split spherical antifriction of liners with an end ball head of the piston roller, and its other end connected to the main shaft, compression rings and heat-resistant heads are installed on the bodies of the composite piston, large gears are installed on the main shafts between the bearings, and small gears similar to the gears on the second the wheels are mounted on a camshaft mounted in a skeleton parallel to the main shafts, and the large gears of the main and camshafts are directly coupled to each other, and their small cog wheels are interlocked by means of an intermediate gear, the combined piston bodies are equipped with two heat-resistant heads mounted on the stem shank, on the outer ends of each of the heat-resistant heads are made: on one half of their circle, two profiled bevels - one adjacent to the inlet window of each cylinder, the second is adjacent to the outlet window of these cylinders, and at the end of the second half of the head circle there is a shoulder adjacent to the bevel on the side of the outlet window, while the inlet and outlet The cylinder windows are located opposite each other in an annular groove formed at the head junction, in which a split carbon graphite ring is placed, pressed against the cylinder walls by a flat spring; on the inside, the cylinders are closed with inner caps with a central hole for the passage of the rod, which is sealed with bronze split rings with bracelet springs, the end ball heads of the piston roller are made in the form of sliding ball bosses dressed on its cylindrical ends.
Кроме этого, кривошипы выполнены заодно целое с коренными валами и рабочая поверхность цилиндров покрыта пленкой твердых смазочных материалов на основе углеграфитовых композиций типа ЭГ2 и она связана в процессе износа этой поверхностью путем трения с разрезным углеграфитовым кольцом, прижимаемым в кольцевой канавке по разъему жаропрочных головок составного поршня.In addition, the cranks are made integral with the main shafts and the working surface of the cylinders is covered with a film of solid lubricants based on carbon graphite compositions of the EG2 type and it is connected in the process of wear by friction with a split carbon graphite ring pressed in the annular groove through the connector of the heat-resistant composite piston heads .
На фиг.1 показан двигатель внутреннего сгорания в разрезе по осевым линиям цилиндров и связанных с ними двух коренных валов, на фиг.2 показан разрез по А-А фиг.1 с торцевым видом камеры сгорания жаропрочной головки в правой штоковой полости цилиндра.Figure 1 shows the internal combustion engine in section along the axial lines of the cylinders and the associated two main shafts, figure 2 shows a section along aa of figure 1 with an end view of the combustion chamber of the heat-resistant head in the right rod cavity of the cylinder.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (фиг.1 и фиг.2) состоит из левой 1 и правой 2 половин остова, образующих не менее одного отсека и соединенных между собой болтами (не показан). Обе половинки остова 1 и 2 отливаются из алюминиевого сплава или из высокопрочного чугуна.The internal combustion engine (ICE) (figure 1 and figure 2) consists of the left 1 and right 2 halves of the core, forming at least one compartment and interconnected by bolts (not shown). Both halves of skeleton 1 and 2 are cast from aluminum alloy or from ductile iron.
К левой 1 и правой 2 половинам остова прикреплены болтами 3 оребренные цилиндры 4 и 5 (в случае регулируемого воздушного охлаждения), расположенные оппозитно и соосно друг другу. В случае небольшой мощности цилиндр может быть и один. Оба цилиндра 4 и 5 по конструкции одинаковы, отлиты из антифрикционного чугуна (возможны и другие металлы) и имеют впускное 6 и выпускное 7 окна, которые расположены посредине на их боковых стенках, расположенных напротив друг другу в каждом отсеке. С внешних торцов цилиндры 4 и 5 закрыты оребренными крышками 8, которые прикреплены шпильками 9, корончатыми гайками 10 и тарельчатыми пружинами 11 и по разъему уплотнены омедненными прокладками 12. В оребренных крышках 8 по осевым линиям цилиндров установлены форсунки 13. С внутренних сторон цилиндры 4 и 5 закрыты внутренними оребренными крышками 14 с центральными отверстиями 15, в которых установлены бронзовые разрезные уплотнительные кольца 16, сжатые браслетными пружинами 17 и закрепленные в отверстии 15 круглой гайкой 18. В каждых двух оппозитных цилиндрах 4 и 5 установлен один сдвоенный составной поршень 19 с одинаковыми корпусами на концах, соединенных между собой штоком 20. Каждый корпус сдвоенного составного поршня 19 состоит из внешней 21 и внутренней 22 головок, выполненных из жаропрочной стали и закрепленных на хвостовике штока 20. Шток 20 проходит через центральные отверстия 15 крышек 14 и уплотнен разрезными кольцами 16 с браслетными пружинами 17. В торцевом стыке головок 21 и 22 установлено разделительное кольцо 23 с отверстиями 24 для перетекания охлаждающего корпус масла из камеры левой головки 21 в камеру правой головки 22. Головки 21 и 22 корпусов снабжены компрессионными кольцами 25, расположенными в непосредственной близости от их внешних торцов. В кольцевой канавке, образованной в стыке головок 21 и 22, размещено разрезное углеграфитовое кольцо 26 из композиции типа ЭГ2, прижимаемое к стенке цилиндра плоской пружиной 27. На внешних торцах каждой из жаропрочных головок 21 и 22 выполнены: на одной половине их круга по два спрофилированных скоса - один скос 28, примыкающий к впускному окну 6 каждого цилиндра 4 и 5, второй скос 29, примыкающий к выпускному окну 7 этих цилиндров, и на торцах второй половины круга головок 21 и 22 по одному буртику 30, примыкающему вплотную к скосу 29 со стороны выпускного окна 7, служащих для организации выпуска отработанных газов, продувки цилиндра и их наддува через впускное 6 и выпускное 7 окна. Каждый корпус составного поршня 19 разделяет внутреннюю полость цилиндров 4 и 5 на две рабочие полости - бесштоковую 31 и штоковую 32. Камера сгорания 33 в бесштоковой полости 31 цилиндров 4 и 5 имеет традиционную форму для форсунки 13, установленной в оребренной крышке 8. Бесштоковая 31 и штоковая 32 полости, камера сгорания 33 в бесштоковой полости 31 цилиндра 5 аналогичны цилиндру 4 и на чертеже не изображены. Камера сгорания 34 в штоковой полости 32 цилиндров 4 и 5 имеет овальную форму (фиг.2) для двух форсунок 35, которые установлены наклонно к стенке цилиндров 4 и 5. Шток 20 в средней части между головками имеет утолщение с цилиндрическим отверстием 36, в которое запрессован средней утолщенной частью поршневой валик 37, на цилиндрических концах которого симметрично расположены концевые шаровые головки 38 в виде одетых скользящих шаровых бобышек, которые помещены в шаровых гнездах кривошипов 39, соединенных одним концом заодно целое с коренными валами 40 и 41, которые расположены в левой 1 и правой 2 половинах остова по центру его разъема на роликовых 42 и шариковых 43 подшипниках качения, а другим концом кривошип 39 шарнирно соединен посредством разрезных сферических антифрикционных вкладышей 44 с концевой шаровой головкой 38 поршневого валика 37. Вкладыши 44 закреплены в шаровых гнездах кривошипов 39 с помощью фланцев 45 и болтов 46. В промежутках между подшипниками качения 42 и 43 на коренных валах 40 и 41 установлены на одном из них большое зубчатое колесо 47, а на втором малое зубчатое колесо 48. Аналогичные зубчатые колеса установлены на распределительном вале, смонтированном в остове 1 и 2 параллельно коренным валам 40 и 41 (на чертеже не показаны), причем большие зубчатые колеса 47 сцеплены непосредственно, а малые зубчатые колеса 48 посредством промежуточного колеса. Благодаря этому коренные валы 40 и 41 вращаются в противоположных направлениях, а составной поршень 19 перемещается возвратно-поступательно вдоль осевой линии оппозитных цилиндров 4 и 5, не оказывая бокового давления на их стенки с одновременными возвратно-поворотными движениями вокруг своей оси. На внутренних концах коренных валов 40 и 41 со стороны цилиндров 4 и 5 установлены противовесы 49, а на их внешних концах противовесы 50 объединены с зубчатыми колесами 51. Двойные зубчатые колеса 51 служат для приводов вспомогательных агрегатов: объемного роторного нагнетателя 52 и других агрегатов, например электрогенератора, масляного насоса и т.д. (на чертеже не показаны). Кроме того, малая шестерня двойного зубчатого колеса 51 служит для сцепления с аналогичной шестерней другого коренного вала при многоцилиндровом исполнении двигателя внутреннего сгорания. Впускное отверстие 53 объемного роторного нагнетателя 52 соединено трубопроводами (на чертеже не показаны) с впускными окнами 6, а выпускные окна 7 - с глушителем шума или турбокомпрессором при большой мощности двигателя (на чертеже не показаны). Описанный выше двигатель внутреннего сгорания, как и любой другой, имеет систему смазки трущихся деталей, систему регулируемого воздушного охлаждения, электросистему, систему пуска и регулирования частоты вращения коренных валов, систему фильтрации воздуха и масла и др. Эти системы устроены точно так же, как и у любого другого современного двигателя внутреннего сгорания, вследствие чего описание этих систем здесь не приводится. Исключение составляет лишь система смазки рабочей площади цилиндров 4 и 5 посредством твердосмазочного покрытия, что стало возможным благодаря отсутствию давления корпусов составного поршня 19 на стенки цилиндров 4 и 5, а также организации двух рабочих полостей - штоковой 32 и бесштоковой 31 в каждом цилиндре 4 и 5, изолированных от попадания в них жидкого масла из картера посредством бронзовых разрезных уплотнительных колец 16 с браслетными пружинами 17, что стало возможным для кольца 26 благодаря применению твердых смазочных материалов, в частности углеграфитовых композиций типа ЭГ2 (электрографитовый материал, применяемый для электротехнических целей).To the left 1 and right 2 halves of the core are bolted 3
Рабочая поверхность цилиндров 4 и 5 покрыта пленкой твердых смазочных материалов на основе углеграфитовых композиций ЭГ2 и она подновляется в процессе износа этой поверхности путем трения с разрезным углеграфитовым кольцом 26, прижимаемым пружиной 27 в кольцевой канавке по разъему жаропрочных головок 21 и 22 составного поршня 19. Жидкое масло служит для смазки всех подшипников и зубчатых колес, а также для охлаждения левой 21 и правой 22 жаропрочных головок, к которым оно поступает по каналу 54 и далее по каналам 55, 56 и 57, в штоке 20 составного поршня 19 отводится в картер.The working surface of
Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Двигатель работает по двухтактному циклу. Предположим, что составной поршень 19 находится в крайнем левом положении, как показано на фиг.1. В данный момент времени в камере сгорания 33 в бесштоковой полости 31 левого цилиндра 4 и в камере сгорания 34 в штоковой полости 32 правого цилиндра 5 догорает дизельное топливо, впрыснутое накануне форсунками 13 и 35, в результате чего резко повышается температура и давление сжатого в камерах газа. В штоковой полости 32 левого цилиндра 4 и бесштоковой полости 31 правого цилиндра 5 в это время происходит их продувка, при которой сжатый до невысокого давления (0,135 МПа) воздух в объемном роторном нагнетателе 52 поступает к впускным окнам 6 цилиндров 4 и 5 и очищает полости от остатков отработавших газов. В случае большой мощности дизеля дополнительно устанавливается турбокомпрессор и давление продувочного воздуха становится значительно больше указанного выше. Под действием разности давлений слева и справа на составной поршень 19 последний начнет перемещаться слева направо, передавая силу поршневому валику 37, который, действуя на кривошипы 39 коренных валов 40 и 41 через шаровые головки 38 и сферические вкладыши 44, приведет к вращению этих коренных валов в противоположных направлениях благодаря непосредственному зацеплению больших зубчатых колес 47 на распределительном вале и одном из коренных валов 40 и зацеплению малых зубчатых колес 48 на распределительном вале и коренном вале 41 через промежуточное зубчатое колесо. При этом каждый коренной вал 40 и 41 вращается в роликовом 42 и шариковом 43 подшипниках с небольшими потерями на трение. Возможно также и применение подшипников скольжения. Вращающиеся в противоположных направлениях коренные валы 40 и 41 вместе с кривошипами 39 будут дальше поворачивать поршневой валик 37, шток 20 и составной поршень 19 вокруг продольной оси левого и правого оппозитных цилиндров 4 и 5. Максимального значения угол поворота составного поршня 19 в цилиндрах 4 и 5 достигнет при среднем положении его в цилиндрах, когда кривошипы 39 займут противоположное положение. Начиная с этого положения, при дальнейшем вращении коренных валов составной поршень 19 начнет поворачиваться в цилиндрах 4 и 5 в противоположном направлении. Цилиндрические концы поршневого валика 37, шаровые бобышки 38 совместно с антифрикционными сферическими вкладышами 44 образуют четырехподвижную кинематическую пару второго класса, которая обеспечивает поступательное поворотное движение составного поршня 19. Поступательно поворотное движение составного поршня 19 в оппозитных цилиндрах 4 и 5 используется для организации газораспределения в двигателе внутреннего сгорания, т.е. для выпуска отработанных газов через выпускные окна 7, продувки бесштоковой 31 и штоковой 32 полостей цилиндров 4 и 5 через впускные 6 и выпускные 7 окна и наддува штоковой 32 и бесштоковой 31 полостей цилиндров 4 и 5 через впускные окна 6 от объемного роторного нагнетателя 52. Для организации этих процессов газораспределения используются профилированные скосы 28 и 29 и буртик 30 на торцах внешней и внутренней жаропрочных головок 21 и 22. При этом в процессе выпуска отработанных газов с выпускным окном 7 совмещается профилированный скос 29, затем открывается впускное окно 6, а выпускное окно 7 еще не закрыто и происходит продувка, далее уже при обратном движении составного поршня 19 и дальнейшем его повороте буртик 30 закрывает выпускное окно 7, а впускное окно 6 остается открытым благодаря скосу 28 и происходит наддув. И лишь после того как закроется и впускное окно 6, начинается процесс сжатия свежего воздушного заряда. Процессы газораспределения происходят совершенно одинаково для всех бесштоковых 31 и штоковых 32 полостей цилиндров 4 и 5.The internal combustion engine operates as follows. The engine runs on a push-pull cycle. Assume that the composite piston 19 is in the leftmost position, as shown in FIG. At this time, in the combustion chamber 33 in the rodless cavity 31 of the
При подходе составного поршня 19 к крайнему правому положению будет впрыснуто топливо форсунками 35 и 13 соответственно в штоковую полость 32 левого цилиндра 4 и бесштоковую полость 31 правого цилиндра 5, где к этому моменту закончится сжатие свежего воздушного заряда. После воспламенения и сгорания дизельного топлива температура и давление газа в указанных выше камерах резко увеличится, а в смежных камерах цилиндров 4 и 5 относительно внешней и внутренней жаропрочных головок 21 и 22 давление будет равно давлению продувочного воздуха, поступающего из объемного роторного нагнетателя 52. Под действием разности давлений составной поршень 19 устремится справо налево, продолжая вращать в противоположных направлениях коренные валы 40 и 41. Далее процесс работы штоковых 32 и бесштоковых 31 полостей цилиндров 4 и 5 будет повторяться. При этом составной поршень 19 будет совершать возвратно-поступательное поворотное движение, не оказывая давления на стенки цилиндров 4 и 5. О стенки цилиндров 4 и 5 будут тереться лишь компрессионные кольца 25 и разрезные углеграфитовые кольца 26, упругая сила прижатия которых плоской пружиной 27 невелика. Поэтому потери на трение у предложенного двигателя внутреннего сгорания намного меньше, чем у традиционных двигателей с кривошипно-шатунным механизмом, а следовательно, у него будет значительно выше механический к.п.д. Двухтактные дизели традиционной конструкции с жидкостной системой смазки цилиндропоршневой группы обладают повышенным расходом дизельного масла на угар и небольшим сроком службы между его сменами, что объясняется разжижением его несгоревшим топливом, загрязнением коксом, смолами и др. продуктами, содержащимися в стекающем со стенок цилиндров масле и выбрасываемыми в атмосферу. Кроме того, плохо сгорающие в цилиндрах капельки масла закоксовывают выпускные окна 7 и значительно увеличивают содержание канцерогенных примесей в выхлопных газах. В предложенном двигателе внутреннего сгорания твердосмазочное покрытие рабочих стенок цилиндров устраняет отмеченные выше недостатки. В процессе работы двигателя пленка твердосмазочного покрытия постоянно подновляется за счет трения о стенки цилиндров 4 и 5 разрезного углеграфитового кольца 26, размещенного в кольцевой канавке между внешней 21 и внутренней 22 жаропрочными головками и прижимаемого к рабочим поверхностям плоской пружиной 27. Благодаря такому процессу стенки цилиндров 4 и 5 практически не изнашиваются, что увеличивает их технический ресурс. Длительность работы разрезного углеграфитового кольца 26 составляет не менее 10 тыс. часов и оно может периодически заменяться на новое вместе с заменой компрессионных колец 25.When the composite piston 19 approaches the extreme right position, fuel will be injected with
Твердосмазочное покрытие может работать при более высоких температурах нагрева рабочих стенок цилиндров 4 и 5 по сравнению с системой смазки их жидким маслом, благодаря чему значительно облегчается обеспечение регулируемого воздушного охлаждения оребренных цилиндров 4 и 5.The solid lubricating coating can work at higher heating temperatures of the working walls of
Создание двух камер сгорания в рабочих полостях штоковой 32 и бесштоковой 31 в одном цилиндре практически удваивает мощность двигателя внутреннего сгорания при тех же габаритных размерах, что и у традиционных однокамерных двигателей. Кроме того, благодаря тому, что кинематическая энергия составного поршня 19 целиком компенсируется энергией сжатия свежего воздушного заряда в оппозитных рабочих полостях цилиндров 4 и 5, инерционные силы от возвратно-поступательного его движения не передаются на шарниры коренных валов 40 и 41, что позволяет повысить в два-три раза частоту их вращения по сравнению с коленчатым валом традиционных двигателей, у которых на шатунной шейке "мотается" шатун с поршнем, создавая огромные инерционные нагрузки на подшипник, что и ограничивает частоту его вращения. Возможность повышения частоты вращения коренных валов 40 и 41 нового двигателя по сравнению с допустимой частотой вращения коленчатого вала традиционных двигателей также способствует повышению мощности нового двигателя при прочих равных условиях.The creation of two combustion chambers in the working cavities of the rod 32 and rodless 31 in one cylinder almost doubles the power of the internal combustion engine with the same overall dimensions as that of traditional single-chamber engines. In addition, due to the fact that the kinematic energy of the composite piston 19 is completely compensated by the compression energy of fresh air charge in the opposed working cavities of the
И наконец, коренные валы 40 и 41 намного проще в изготовлении по сравнению с коленчатым валом многоцилиндровых двигателей. Возможность установки их на стандартных подшипниках качения снижает потери на трение и повышает надежность работы этого узла. Кроме того, отсутствие клапанов и привода к ним намного упрощает конструкцию нового двигателя. Все это вместе взятое позволяет создать мощные, компактные, легкие, надежные и высокоэкономичные двигатели нового поколения со значительно меньшими эксплуатационными расходами средств по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания за счет снижения расхода топлива и масла и уменьшения затрат на обслуживание и ремонт.Finally, the main shafts 40 and 41 are much easier to manufacture than the crankshaft of multi-cylinder engines. The ability to install them on standard rolling bearings reduces friction losses and increases the reliability of this unit. In addition, the absence of valves and a drive to them greatly simplifies the design of the new engine. All this taken together allows you to create powerful, compact, lightweight, reliable and highly efficient new generation engines with significantly lower operating costs compared to traditional internal combustion engines by reducing fuel and oil consumption and reducing maintenance and repair costs.
Для случая малой мощности описанный выше двухтактный двигатель внутреннего сгорания можно выполнить всего с одним односторонним цилиндром. При этом достигается наибольшая его компактность.For the case of low power, the two-stroke internal combustion engine described above can be performed with only one single-sided cylinder. In this case, its greatest compactness is achieved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004137473/06A RU2279561C1 (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004137473/06A RU2279561C1 (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2279561C1 true RU2279561C1 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36830737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004137473/06A RU2279561C1 (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279561C1 (en) |
-
2004
- 2004-12-22 RU RU2004137473/06A patent/RU2279561C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7255086B2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
AU2002340887B2 (en) | Reciprocating piston engine comprising a rotative cylinder | |
US7584737B2 (en) | Power transmission mechanism for conversion between linear movement and rotary motion | |
CN102733947B (en) | Contraposition two-stroke engine | |
JP3016485B2 (en) | Reciprocating 2-cycle internal combustion engine without crank | |
AU713036B2 (en) | Improvements in axial piston rotary engines | |
JP2010190223A (en) | Reciprocating engine | |
CN110439682B (en) | Opposed engine | |
CN202417707U (en) | Opposed-piston and opposed-cylinder internal-combustion engine | |
JPS6033978B2 (en) | 2 stroke axial piston engine | |
US4037572A (en) | Paired piston engine with rotary valves | |
RU2279561C1 (en) | Internal combustion engine | |
KR890002659B1 (en) | 2 stroke diesel engine having double piston | |
RU2441997C1 (en) | Internal combustion engine without connecting rod | |
RU2263803C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2386826C2 (en) | Rodless internal combustion engine | |
RU2209325C1 (en) | Internal combustion engine | |
WO2000036288A2 (en) | Pairing of combustion chambers in engines | |
CN210343521U (en) | Piston connecting rod mechanism for automobile engine | |
US20170009617A1 (en) | Sleeve valve engine | |
US20220243650A1 (en) | Engine with slider-crank mechanism | |
RU2095578C1 (en) | Planetary engine-compressor unit | |
RU134996U1 (en) | "NORMAS - MX-43" INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2242619C1 (en) | Power plant with rotary two-stroke engine | |
US20120298065A1 (en) | Engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081223 |