RU2438026C1 - Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine - Google Patents

Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2438026C1
RU2438026C1 RU2010121946/06A RU2010121946A RU2438026C1 RU 2438026 C1 RU2438026 C1 RU 2438026C1 RU 2010121946/06 A RU2010121946/06 A RU 2010121946/06A RU 2010121946 A RU2010121946 A RU 2010121946A RU 2438026 C1 RU2438026 C1 RU 2438026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
balance arm
cylinder
rocker
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2010121946/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Петрович Печкин (RU)
Илья Петрович Печкин
Original Assignee
Илья Петрович Печкин
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 Илья Петрович Печкин filed Critical Илья Петрович Печкин
Priority to RU2010121946/06A priority Critical patent/RU2438026C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2438026C1 publication Critical patent/RU2438026C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: engine includes cylinder, piston with piston-rod connected to spring-loaded balance arm swinging on the axis. One end of balance arm is connected to load shaft and its other end is fixed on one of the teeth of toothed pawl. Piston compresses balance arm spring by means of piston-rod and balance arm without connection to load shaft; after that, one end of balance arm is fixed on one of the pawl teeth. And after the fixed end of balance arm is released, the other end of balance arm rotates tooth rim of notched wheel of load shaft under action of balance arm spring at movement of piston with piston-rod and balance arm from lower position. This will allow faster working process of piston. ^ EFFECT: improving operating efficiency of piston-type internal combustion engine. ^ 15 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности усовершенствует устройство для реализации способа по патенту №2335648, предназначенное для энергетических установок, например, на электростанциях, на кораблях, тепловозах, автомобилях и в авиации.The invention relates to the field of power engineering, in particular, improves the device for implementing the method according to patent No. 2335648, intended for power plants, for example, in power plants, ships, diesel locomotives, automobiles and aircraft.

В двигателестроении широко известно устройство для реализации способа преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня (Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. - Л.: Судпромгиз, 1962 - с.81), которое включает цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, связанный с валом нагрузки путем коробки скоростей или автомата.In engine manufacturing, a device is widely known for implementing a method for converting rotational motion of a crankshaft into reciprocating piston motion (Vansheydt VA Shipboard internal combustion engines. - L .: Sudpromgiz, 1962 - p. 81), which includes a cylinder, piston, connecting rod , a crankshaft connected to a load shaft by a gearbox or automatic machine.

Недостатком устройства для реализации способа является то, что коленчатый вал, являясь движителем поршня, совершает восемь тактов за цикл в четырехтактном двигателе.The disadvantage of the device for implementing the method is that the crankshaft, being the engine of the piston, makes eight cycles per cycle in a four-stroke engine.

Однако термодинамический цикл четырехтактного двигателя имеет два скоростных и два затяжных процесса. Таким образом, устройства для реализации известного способа работают по не скоординированным диаграммам.However, the thermodynamic cycle of a four-stroke engine has two high-speed and two protracted processes. Thus, devices for implementing the known method operate according to uncoordinated diagrams.

Это не позволяет получить высокую эффективную мощность (Ne) в устройстве для реализации способа.This does not allow to obtain a high effective power (Ne) in the device for implementing the method.

Известно также устройство для реализации способа работы поршневого двигателя (описание изобретения к патенту RU №2163681 С2, 7 F02; В 75/32 за 2001 г.), включающее цилиндр, поршень со штоком, подпружиненное коромысло, кулачек, закрепленный на валу, связанным с валом нагрузки путем коробки передач или автомата. Это замедляет скорость поршня во время совершения рабочего процесса.It is also known a device for implementing the method of operation of a piston engine (patent specification RU No. 2163681 C2, 7 F02; B 75/32 for 2001), including a cylinder, a piston with a rod, a spring-loaded rocker arm, a cam fixed to a shaft connected to load shaft by gearbox or automatic machine. This slows down the piston speed during the workflow.

Также недостатком устройства для реализации способа является то, что кулачок на больших оборотах создает эффект «трамплина». Это не позволяет получить высокую эффективную мощность.Another disadvantage of the device for implementing the method is that the cam at high speeds creates the effect of a "springboard". This does not allow to obtain high effective power.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания (описание изобретения к патенту RU 2335648, F02B 75/32; F02D 17/02 за 2008 г.), включающее цилиндр, поршень с шатуном, подпружиненное коромысло, один конец которого связан с валом нагрузки, а другой его конец может фиксироваться на одном из зубьев зубчатой собачки. В двигателе предусмотрен также управляющий вал с барабаном, на котором вращают с помощью электродвигателя полукольца-датчики. Вокруг барабана установлены электроприемники. В случае объединения одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель автоматическая система управления обеспечивает работу электроприводов пружин коромысел таким образом, что одноименные процессы в цилиндрах многоцилиндрового двигателя осуществляются либо поочередно, либо одновременно, либо группами.Closest to the claimed invention is a device for implementing a method of increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine (description of the invention to patent RU 2335648, F02B 75/32; F02D 17/02 for 2008), including a cylinder, a piston with a connecting rod, a spring-loaded rocker, one end of which is connected with the load shaft, and its other end can be fixed on one of the teeth of the gear dog. The engine also has a control shaft with a drum, on which half-sensors are rotated with the help of an electric motor. Around the drum are electrical receivers. In the case of combining single-cylinder engines into a multi-cylinder engine, the automatic control system ensures the operation of electric drives of the rocker springs in such a way that the processes of the same name in the cylinders of a multi-cylinder engine are carried out either alternately, or simultaneously, or in groups.

Недостатком устройства для реализации способа является то, что скорость движения поршня во время совершения рабочего процесса зависит от скорости вращения вала нагрузки. А в это время рабочее тело, имея высокие параметры, отдает тепловую энергию стенкам цилиндра, которые охлаждаются водой. Это, согласно первому закону термодинамики, не позволяет подучить высокий КПД в устройстве для реализации способа.The disadvantage of the device for implementing the method is that the speed of the piston during the execution of the working process depends on the speed of rotation of the load shaft. And at this time, the working fluid, having high parameters, gives off thermal energy to the walls of the cylinder, which are cooled by water. This, according to the first law of thermodynamics, does not allow to obtain a high efficiency in the device for implementing the method.

Исходя из вышеизложенного была поставлена задача разработать такое устройство для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя, которое улучшит основные технические характеристики параметров поршневого многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.Based on the foregoing, the task was to develop such a device for implementing a method for increasing the efficiency of a piston engine, which will improve the basic technical characteristics of the parameters of a reciprocating multi-cylinder internal combustion engine.

Поставленная задача решается заявленным устройством для реализации способа, содержащим цилиндр, поршень с шатуном, подпружиненное коромысло, один конец которого связан с валом нагрузки, а другой его конец может фиксироваться на одном из зубьев зубчатой собачки. Пружины осуществляют движения коромысел по команде полуколец-датчиков, вращающихся на барабане.The problem is solved by the claimed device for implementing the method, comprising a cylinder, a piston with a connecting rod, a spring-loaded beam, one end of which is connected to the load shaft, and the other end can be fixed on one of the teeth of the gear dog. The springs carry out the movement of the rocker arm at the command of half-rings-sensors rotating on the drum.

В заявленном устройстве для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя признаками изобретения, общими для него и его наиболее близкого аналога, являются:In the claimed device for implementing a method of increasing the efficiency of a piston engine, the features of the invention common to him and his closest analogue are:

- цилиндр, поршень с шатуном;- cylinder, piston with connecting rod;

- подпружиненное коромысло, один конец которого связан с валом нагрузки, а другой его конец может фиксироваться на одном из зубьев зубчатой собачки;- a spring-loaded rocker, one end of which is connected with the load shaft, and the other end can be fixed on one of the teeth of the gear dog;

- пружины осуществляют движение коромысла;- the springs carry out the movement of the rocker;

- использован электрический способ управления устройством для реализации способа.- used the electrical method of controlling the device for implementing the method.

В заявленном устройстве для реализации способа признаками изобретения, отличающими его от наиболее близкого аналога, являются:In the claimed device for implementing the method, the features of the invention that distinguish it from the closest analogue are:

- подпружиненное коромысло во время совершения рабочего процесса не связано с валом нагрузки.- the spring-loaded rocker during the workflow is not connected with the load shaft.

Данная совокупность отличительных признаков изобретения вместе с общими признаками заявленного устройства для реализации способа и наиболее близкого его аналога обеспечивают получение положительного эффекта изобретения во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.This set of distinctive features of the invention, together with the general features of the claimed device for implementing the method and its closest analogue, provide a positive effect of the invention in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

На фиг.1 изображена кинематическая схема устройства для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.Figure 1 shows the kinematic diagram of a device for implementing a method of increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine.

На фиг.2 - идеальная диаграмма работы четырехтактного одноцилиндрового ДВС, построенная по способу Гриневецкого-Мазинга в координатах: давление (Р) кГс/см2; угол поворота коленчатого вала (λ0) в градусах.Figure 2 is an ideal diagram of the four-stroke single-cylinder internal combustion engine, built according to the method of Grinevetsky-Masing in the coordinates: pressure (P) kG / cm 2 ; angle of rotation of the crankshaft (λ 0 ) in degrees.

На фиг.3 - диаграмма хода поршня четырехтактного одноцилиндрового ДВС, построенная по способу Брикса в координатах: ход поршня (n) в мм; угол поворота коленчатого вала (λ0) в градусах.Figure 3 is a diagram of the piston stroke of a four-stroke single-cylinder internal combustion engine, constructed according to the Brix method in coordinates: piston stroke (n) in mm; angle of rotation of the crankshaft (λ 0 ) in degrees.

На фиг.4 - реальная индикаторная диаграмма работы четырехтактного одноцилиндрового ДВС в координатах: давление (Р) кГс/см2; угол поворота коленчатого вала (λ0) в градусах.Figure 4 is a real indicator diagram of the four-stroke single-cylinder internal combustion engine in the coordinates: pressure (P) kG / cm 2 ; angle of rotation of the crankshaft (λ 0 ) in degrees.

На фиг.5 - индикаторная диаграмма работы четырехтактного четырехцилиндрового двигателя в координатах: давление (Р) кГс/см2; угол поворота коленчатого вала (λ0) в градусах.Figure 5 is an indicator diagram of the operation of a four-stroke four-cylinder engine in the coordinates: pressure (P) kgf / cm 2 ; angle of rotation of the crankshaft (λ 0 ) in degrees.

На фиг.6 - индикаторная диаграмма работы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС при 1500 об/мин, а после переключения скорости - при 5000 об/мин, в координатах: давление (Р) кГс/см2; угол поворота коленчатого вала (λ0) в градусах.Figure 6 is an indicator diagram of the operation of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine at 1500 rpm, and after switching speed - at 5000 rpm, in the coordinates: pressure (P) kgf / cm 2 ; angle of rotation of the crankshaft (λ 0 ) in degrees.

На фиг.7 - силы, действующие на коленвал со стороны поршней во время работы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС при 1500 об/мин, а после переключения скорости - при 5000 об/мин:In Fig.7 - the forces acting on the crankshaft from the side of the pistons during operation of the four-stroke four-cylinder internal combustion engine at 1500 rpm, and after switching speed - at 5000 rpm:

1) Силы, возникающие во время протекания вспомогательных процессов (F1);1) Forces arising during the course of auxiliary processes (F1);

2) Силы, возникающие во время протекания рабочих тактов в цилиндрах ДВС (F2);2) Forces arising during the flow of working cycles in the internal combustion engine cylinders (F2);

3) Силы, возникающие во время протекания процессов сгорания топливовоздушной смеси (F3);3) Forces arising during the course of combustion processes of the air-fuel mixture (F3);

4) Силы, действующие на коленвал во время отключения нагрузки, в момент переключения скорости (F4).4) Forces acting on the crankshaft during load shedding, at the moment of switching speed (F4).

На фиг.8 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового ДВС; одни и те же процессы в которых совершаются одновременно.On Fig - indicator diagrams of the cylinders of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine; the same processes in which they occur simultaneously.

На фиг.9 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одни и те же процессы в которых совершаются одновременно.In Fig.9 is a diagram of the effective power of the cylinders, the same processes in which are performed simultaneously.

На фиг.10 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового ДВС, одни и те же процессы в которых совершаются поочередно.Figure 10 - indicator diagrams of the cylinders of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine, the same processes in which are performed alternately.

На фиг.11 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одноименные процессы в которых совершаются поочередно.Figure 11 is a diagram of the effective power of the cylinders, processes of the same name in which are performed alternately.

На фиг.12 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового ДВС, одни и те же процессы в которых совершаются группами.On Fig - indicator diagrams of the cylinders of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine, the same processes in which are performed in groups.

На фиг.13 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров, одноименные процессы в которых совершаются группами.On Fig - diagram of the effective power of the cylinders, processes of the same name in which are performed by groups.

На фиг.14 изображена однолинейная электрическая схема управления устройством для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.On Fig depicts a single-line electrical control circuit of a device for implementing a method of increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine.

На фиг.15 - кинематическая схема газораспределения первого рабочего цилиндра на управляющем барабане.On Fig - kinematic timing of the first working cylinder on the control drum.

Устройство для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, шатун 3 и коромысло 4. Один конец коромысла через зубчатый обод храпового колеса 5 вращает вал нагрузки 7 путем зубчатого колеса 6. Пружина 9 позволяет коромыслу 4 качаться относительно оси 11.A device for implementing a method for increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine comprises a cylinder 1, a piston 2, a connecting rod 3 and a rocker 4. One end of the beam through the gear rim of the ratchet wheel 5 rotates the load shaft 7 by the gear 6. The spring 9 allows the rocker 4 to swing relative to the axis eleven.

Второй конец коромысла 4 в хвостовой части имеет возможность фиксироваться на одном из зубьев зубчатой собачки 8. Пружина 12 позволяет зубчатой собачке 8 качаться относительно оси 13 между приводом 1C и опорой пружины 12. С помощью ролика 15 рычаг 17 замыкает контакты сигнальной лампочки 1Л. На верхней крышке цилиндра 1 установлены форсунка 10, клапаны 16 наполнения цилиндра воздухом с приводом 1КН.The second end of the rocker arm 4 in the rear part can be fixed on one of the teeth of the gear dog 8. The spring 12 allows the gear dog 8 to swing relative to the axis 13 between the actuator 1C and the spring support 12. Using the roller 15, the lever 17 closes the contacts of the signal lamp 1L. On the top cover of cylinder 1, a nozzle 10 is installed, valves 16 for filling the cylinder with air with a 1KN actuator.

В нижней части цилиндра расположен канал выпуска газов продуктов сгорания 14. Устройство для реализации способа имеет управляющий барабан, на котором размещены полукольца-датчики 18, 19, 21, 22, 24. Вокруг управляющего барабана рядами с интервалом 90° на отметках 0°, 90°, 180° и 270° установлены электроприемники.In the lower part of the cylinder there is a channel for the release of gases of combustion products 14. The device for implementing the method has a control drum on which half rings-sensors 18, 19, 21, 22, 24 are placed. Around the control drum in rows at intervals of 90 ° at 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° electrical receivers are installed.

Водитель с помощью выключателя задает нужный режим и автоматическая система управления (АСУ) быстро и безошибочно осуществит нужные процессы во всех рабочих цилиндрах.Using the switch, the driver sets the desired mode and the automatic control system (ACS) quickly and accurately performs the necessary processes in all working cylinders.

Перед запуском устройства для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания водитель проверяет готовность двигателя к пуску. В этом он убеждается по сигнальным лампочкам 1Л, 2Л, 3Л и 4Л. Если лампочки не горят, водитель включает сначала выключатель 1П. Это позволит через выключатель 1П подать напряжение 12V (вольт) на катушку 1КН клапана 16 наполнения цилиндра воздухом с приводом 1КН и тем самым подать сжатый воздух из ресивера (на фиг.1 не показан) в первый рабочий цилиндр (см. фиг.1 и 14).Before starting the device to implement a method of increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine, the driver checks that the engine is ready to start. In this he is convinced of the signal lights 1L, 2L, 3L and 4L. If the lights do not light, the driver first turns on the 1P switch. This will allow through the switch 1P to apply voltage 12V (volts) to the coil 1KN of the valve 16 of filling the cylinder with air with a 1KN actuator and thereby supply compressed air from the receiver (not shown in Fig. 1) to the first working cylinder (see Figs. 1 and 14 )

О подаваемом количестве воздуха в цилиндр оператор узнает по сигнальной лампочке 1Л, которая должна загореться по окончании данной операции. Кроме того, конец коромысла 4 зафиксируется на одном из зубьев зубчатой собачки 8.The operator learns about the amount of air supplied to the cylinder by the 1L warning light, which should light up at the end of this operation. In addition, the end of the rocker arm 4 is fixed on one of the teeth of the gear dog 8.

Аналогичные операции произойдут с каждым рабочим цилиндром четырехцилиндрового двигателя, если оператор включит поочередно выключатели 2П, 3П и 4П.Similar operations will occur with each working cylinder of a four-cylinder engine, if the operator turns on the switches 2P, 3P and 4P in turn.

Далее оператор включает в работу управляющий барабан путем подачи напряжения 12V к электродвигателю ЭДП постоянного тока через выключатель ДБ (см. фиг.14). После включения выключателя ДБ напряжение 12V появится также на сплошном кольце 18 барабана через щеткодержатель Щ. От кольца 18 напряжение распределиться по всем полукольцам-датчикам, закрепленным на барабане. Затем оператор включает выключатель 1ВР режима магнитного пускателя 1P. После включения магнитного пускателя 1P напряжение появится в катушках магнитных пускателей 1МП-0, 2МП-90, 3МП-180 и 4МП-270. Это позволит во время запуска двигателя включить в работу цилиндры четырехцилиндрового двигателя таким образом, чтобы одноименные процессы в разных цилиндрах совершались поочередно через интервал в 90°.Next, the operator turns on the control drum by applying a voltage of 12V to the DC electric motor through a DB switch (see Fig. 14). After turning on the DB switch, the voltage 12V will also appear on the continuous ring 18 of the drum through the brush holder Щ. From ring 18, the voltage is distributed over all half-rings-sensors mounted on the drum. The operator then turns on the 1P switch of the 1P magnetic starter mode. After turning on the magnetic starter 1P, the voltage will appear in the coils of the magnetic starters 1MP-0, 2MP-90, 3MP-180 and 4MP-270. This will allow, during engine start-up, to turn on the cylinders of the four-cylinder engine so that the processes of the same name in different cylinders are performed alternately through an interval of 90 °.

Для примера рассмотрим, каким образом начнет работать первый рабочий цилиндр при запуске. Во время вращения барабана полукольцо-датчик 19 приближается, а затем коснется электроприемника 1С-0. Это позволит подать напряжение 12V с полукольца-датчика 19, замкнутые контакты 1С1 магнитного пускателя 1МП-0 в катушку привода 1C зубчатой собачки 8 первого рабочего цилиндра. После этого привод 1C сожмет пружину 12, повернет зубчатую собачку 8 влево и освободит хвостовик коромысла 4. Под воздействием пружины 9 коромысло 4 вместе с шатуном 3, поршнем 2 поднимутся вверх, а поршень 2 сожмет при этом воздух в цилиндре 1. В районе верхней точки хода поршня в полость цилиндра с помощью форсунки 10 поступит топливо, которое воспламенится и сгорит. Под действием высокого давления поршень поменяет свое направление и быстро начнет двигаться вниз, увлекая за собой шатун 3 с коромыслом 4. При этом коромысло 4 не будет поворачивать зубчатый обод храпового колеса 5 против часовой стрелки. Напротив, вал нагрузки в этот момент будет стоять на месте или двигаться по часовой стрелке. Это позволит поршню 2 быстро сжимать пружину 9, а в нижнем положении хвостовик коромысла 4 повернет зубчатую собачку 8 влево и зафиксируется на одном из зубьев собачки 8. В это время полукольцо-датчик 21 приблизится, а затем коснется электроприемника 1КН-0 на отметке 0°, после чего напряжение 12V, минуя замкнутые контакты 1КН1 магнитного пускателя 1МП-0, поступит в катушку 1КН привода клапана 14 наполнения первого рабочего цилиндра. Это позволит сжатому воздуху из ресивера направиться в первый рабочий цилиндр, вытесняя при этом отработанные газы через канал выпуска отработанных газов 14. Вскоре конец полукольца-датчика 21 покинет отметку 0° на барабане. После этого прекратится подача электроэнергии в катушку 1КН привода наполнения клапана 14 первого цилиндра. А в это время полукольцо-датчик 19 приблизится, а затем коснется электроприемника 1С-0. Это позволит подать напряжение 12V с полукольца-датчика 19, замкнутые контакты 1С1 магнитного пускателя 1МП-0 в катушку привода 1C зубчатой собачки 8 первого рабочего цилиндра. После этого привод 1C сожмет пружину 12, повернет зубчатую собачку 8 влево и освободит хвостовик коромысла 4. Под действием пружины 9 коромысло 4 будет поворачивать зубчатый обод храпового колеса 5 по часовой стрелке, который в это время связан с валом 7 нагрузки, путем зубчатого колеса 6. Вместе с этим шатун 3 поршнем 2 поднимутся вверх, а поршень 2 сожмет при этом воздух в цилиндре 1. В районе верхней точки хода поршня в полость цилиндра 1 с помощью форсунки 10 поступит топливо, которое воспламенится и сгорит. За один оборот управляющего барабана во всех четырех цилиндрах совершатся аналогичные процессы, причем одноименные процессы с интервалом в 90° будут происходить в разных цилиндрах по мере вращения управляющего барабана.As an example, consider how the first slave cylinder starts to work at startup. During rotation of the drum, the half-ring sensor 19 approaches, and then touches the electrical receiver 1C-0. This will apply a voltage of 12V from the half-ring sensor 19, closed contacts 1C1 of the magnetic starter 1MP-0 to the drive coil 1C of gear dog 8 of the first working cylinder. After that, the actuator 1C compresses the spring 12, rotates the gear dog 8 to the left and releases the shank of the rocker 4. Under the influence of the spring 9, the rocker 4 together with the connecting rod 3, the piston 2 will rise up, and the piston 2 will compress the air in the cylinder 1. In the region of the upper point the stroke of the piston into the cylinder cavity using the nozzle 10 will receive fuel, which will ignite and burn. Under the action of high pressure, the piston will change its direction and quickly begin to move down, dragging the connecting rod 3 with the rocker 4. The rocker 4 will not rotate the gear rim of the ratchet wheel 5 counterclockwise. On the contrary, the load shaft at this moment will stand still or move clockwise. This will allow the piston 2 to quickly compress the spring 9, and in the lower position, the rocker shank 4 will turn the gear dog 8 to the left and fix on one of the teeth of the dog 8. At this time, the half-ring sensor 21 will come closer and then touch the power receiver 1KN-0 at 0 ° and then the voltage 12V, bypassing the closed contacts 1KN1 of the magnetic starter 1MP-0, will enter the coil 1KN of the actuator of the valve 14 filling the first working cylinder. This will allow compressed air from the receiver to flow into the first working cylinder, displacing the exhaust gases through the exhaust gas outlet channel 14. Soon, the end of the half-ring of the sensor 21 will leave the 0 ° mark on the drum. After that, the power supply to the coil 1KH of the drive filling valve 14 of the first cylinder will stop. And at this time, the half-ring sensor 19 will come closer, and then it will touch the 1C-0 power receiver. This will apply a voltage of 12V from the half-ring sensor 19, closed contacts 1C1 of the magnetic starter 1MP-0 to the drive coil 1C of gear dog 8 of the first working cylinder. After that, the actuator 1C compresses the spring 12, rotates the gear dog 8 to the left and releases the shank of the rocker 4. Under the action of the spring 9, the rocker 4 will rotate the gear rim of the ratchet 5 clockwise, which is connected to the load shaft 7 at the same time by the gear 6 Together with this connecting rod 3 the piston 2 will rise upward, and the piston 2 will squeeze the air in the cylinder 1. At the top of the piston stroke, the fuel will come into the cylinder cavity 1 using the nozzle 10, which will ignite and burn. Similar processes will occur in all four cylinders in one revolution of the control drum, and processes of the same name with an interval of 90 ° will occur in different cylinders as the control drum rotates.

При таком режиме выходная мощность двигателя будет небольшой, так как рабочие процессы в цилиндрах двигателя будут совершаться поочередно. Поэтому в любой момент времени на выходной вал будет действовать только механическая мощность, идентичная мощности одного цилиндра.In this mode, the engine output will be small, since the working processes in the engine cylinders will take place alternately. Therefore, at any moment of time, only mechanical power identical to the power of one cylinder will act on the output shaft.

Для того чтобы увеличить выходную мощность двигателя два раза, оператор должен отключить выключатель режима 1ВР, а затем включить выключатель режима 2ВР. Это позволит отключить катушку магнитного пускателя 1P и включить под напряжение катушку магнитного пускателя 2Р. После включения магнитного пускателя 2Р напряжение появится в катушках магнитных пускателей 1МП-0, 2МП-0, а также 3МП-180, 4МП-180. Это позволит совершать одноименные процессы сразу в двух цилиндрах, то есть в первом и во втором на отметке 0°, в третьем и четвертом цилиндрах - на отметке 180°. Для примера рассмотрим, каким образом будут совершать одноименные процессы сразу два цилиндра. Во время вращения управляющего барабана полукольцо-датчик 19 приблизится, а затем прикоснется к электроприемнику 1С-0. Это позволит подать напряжение 12V с полукольца-датчика 19, замкнутые контакты 1С1 магнитного пускателя 1МП-0 в катушку привода 1C зубчатой собачки 8 первого рабочего цилиндра. Одновременно напряжение 12V появится в катушке привода 2С зубчатой собачки 8 второго рабочего цилиндра, с полукольца-датчика 22, замкнутые контакты 2С1 магнитного пускателя 2МП-0. После этого зубчатые собачки 8 синхронно повернутся в первом и втором цилиндрах и освободят хвостовики коромысел 4 в обоих цилиндрах. Под воздействием пружин 9 зубчатые сектора коромысла 4 будут поворачивать зубчатые обода храповых колес 5 по часовой стрелке, которые в это время связаны с валами 7 нагрузки путем зубчатого колеса 6. Одновременно с этим шатуны 3 поршнями 2 поднимутся вверх, а поршни 2 сожмут при этом воздух в цилиндрах 1. В районе верхних точек хода поршня в полости цилиндров первого и второго с помощью форсунок 10 поступит топливо, которое воспламенится и сгорит. Под воздействием высокого давления поршни первого и второго цилиндров поменяют свое направление и быстро опустятся вниз, не связанно с валами 7 нагрузок. Это позволило поршням 2 первого и второго цилиндров быстро сжимать пружины 9 и зафиксировать хвостовики коромысел 4 на одном из зубьев собачки 8. В это время полукольца-датчики 21, 24 приблизятся, а затем коснутся электроприемника 1КН-0 на отметке 0°, после чего напряжение 12V, минуя замкнутые контакты 1КН1 магнитного пускателя 1МП-0, поступят в катушки 1КН приводов клапанов 14 наполнения первого и второго цилиндров. Это позволит сжатому воздуху из ресивера направиться в первый и второй цилиндры и вытеснить из них отработанные газы через каналы 14, расположенные в нижней части. После этого концы полуколец-датчиков 21, 24 покинут отметку 0° на барабане и прекратят подачу электроэнергии в катушки 1КН, 2КН приводов наполнения клапанов 14 первого и второго цилиндров. Затем полукольца-датчики 19, 22 приблизятся, а затем коснутся электроприемников 1C, 2С. Это позволит подать напряжение 12V с полуколец-датчиков 19, 22, замкнутые контакты 1С1, 2С1 магнитных пускателей 1МП-0, 2МП-0 в катушки 1C, 2С приводов зубчатой собачки 8 первого и второго цилиндров на отметке 0°. После этого зубчатые собачки 8 синхронно повернутся в первом и во втором цилиндрах и освободят хвостовики коромысел 4 в обоих цилиндрах. Под действием пружин 9 зубчатые сектора коромысел 4 будут поворачивать зубчатые обода храповых колес 5 по часовой стрелке, которые в это время связаны с валами 7 нагрузок.In order to double the engine output, the operator must open the 1BP mode switch, and then turn on the 2BP mode switch. This will turn off the coil of the magnetic starter 1P and turn on the coil of the magnetic starter 2P. After turning on the 2P magnetic starter, the voltage will appear in the coils of the magnetic starters 1MP-0, 2MP-0, as well as 3MP-180, 4MP-180. This will allow to carry out the processes of the same name at once in two cylinders, that is, in the first and second at 0 °, in the third and fourth cylinders at 180 °. For an example, we will consider how two cylinders will perform the same processes at once. During the rotation of the control drum, the half-ring sensor 19 will approach, and then touch the 1C-0 power receiver. This will apply a voltage of 12V from the half-ring sensor 19, closed contacts 1C1 of the magnetic starter 1MP-0 to the drive coil 1C of gear dog 8 of the first working cylinder. At the same time, a voltage of 12V will appear in the coil of the drive 2C of the gear dog 8 of the second working cylinder, with a half-ring sensor 22, the closed contacts 2C1 of the magnetic starter 2MP-0. After that, the gear dogs 8 synchronously rotate in the first and second cylinders and release the shanks of the rocker arm 4 in both cylinders. Under the influence of the springs 9, the gear sectors of the rocker arm 4 will rotate the gear rims of the ratchet wheels 5 clockwise, which at this time are connected to the load shafts 7 by means of the gear 6. At the same time, the connecting rods 3 will be lifted up by the pistons 2, and the pistons 2 will compress the air in cylinders 1. In the region of the upper points of the piston stroke in the cavity of the cylinders of the first and second by means of nozzles 10, fuel will come in, which will ignite and burn. Under the influence of high pressure, the pistons of the first and second cylinders will change their direction and quickly fall down, not connected with the shafts of 7 loads. This allowed the pistons 2 of the first and second cylinders to quickly compress the springs 9 and fix the shafts of the rocker arms 4 on one of the teeth of the dog 8. At this time, the half rings-sensors 21, 24 will come closer, and then touch the power receiver 1KN-0 at 0 °, after which the voltage 12V, bypassing the closed contacts 1KN1 of the magnetic starter 1MP-0, will enter the coils 1KN of the valve actuators 14 of the filling of the first and second cylinders. This will allow compressed air from the receiver to go into the first and second cylinders and displace exhaust gases from them through channels 14 located in the lower part. After that, the ends of the half-rings of sensors 21, 24 leave the 0 ° mark on the drum and cut off the power supply to the 1KN, 2KN coils of the valve filling actuators 14 of the first and second cylinders. Then the half-rings sensors 19, 22 will come closer, and then touch the electrical receivers 1C, 2C. This will allow you to apply 12V voltage from the half-rings of sensors 19, 22, closed contacts 1C1, 2C1 of magnetic starters 1MP-0, 2MP-0 to the coils 1C, 2C of the gear dog 8 of the first and second cylinders at 0 °. After that, the gear dogs 8 synchronously rotate in the first and second cylinders and release the shanks of the rocker arm 4 in both cylinders. Under the action of the springs 9, the gear sectors of the rocker arm 4 will rotate the gear rims of the ratchet wheels 5 clockwise, which at this time are connected with the shafts 7 of the loads.

Аналогичные операции будут совершаться при данном режиме сразу в двух цилиндрах, то есть в первом и во втором на отметке 0°. А также в третьем и четвертом - на отметке 180° (см. фиг.15). Если обстановка потребует увеличения мощности двигателя, оператор отключит выключатель режима 2ВР, а затем включить выключатель 3ВР. Это позволит совершать одноименные процессы во всех четырех цилиндрах одновременно на отметке 0°. Таким образом, мощность двигателя возрастет в четыре раза, то есть будет равна сумме механических мощностей пружин 9, равным цилиндровым мощностям всех цилиндров двигателя.Similar operations will be performed in this mode immediately in two cylinders, that is, in the first and second at 0 °. And also in the third and fourth - at around 180 ° (see Fig. 15). If the situation requires an increase in engine power, the operator will open the 2BP mode switch, and then turn on the 3BP switch. This will make it possible to carry out the processes of the same name in all four cylinders simultaneously at the 0 ° mark. Thus, the engine power will increase four times, that is, it will be equal to the sum of the mechanical powers of the springs 9, equal to the cylinder powers of all the engine cylinders.

Кроме того, на данном режиме оператор сможет увеличить выходную мощность путем увеличения скорости вращения управляющего барабана с одновременным увеличением давления воздуха, поступающего в цилиндр во время вспомогательного такта. Это позволит получить максимальную мощность ДВС.In addition, in this mode, the operator will be able to increase the output power by increasing the speed of rotation of the control drum while increasing the pressure of air entering the cylinder during the auxiliary cycle. This will allow you to get the maximum engine power.

Прежде чем перейти к изложению технико-экономических преимуществ, подкрепляют убедительными примерами цель изобретения. В настоящее время в мире выпускают ДВС транспортных средств по проектам, которые были созданы без научных, технических знаний. Это нанесло человеческому обществу непоправимый вред, так как сегодня мощности ДВС превышают необходимую для данного транспортного средства в 50-70 раз. Как ни странно, двигателисты сегодня создают такие «парадоксальные» двигатели на «законных» основаниях.Before proceeding to the statement of technical and economic advantages, the purpose of the invention is reinforced by convincing examples. Currently, the world produces ICE vehicles for projects that were created without scientific, technical knowledge. This caused irreparable harm to human society, since today the internal combustion engine capacities are 50-70 times higher than those required for this vehicle. Oddly enough, engine drivers today create such "paradoxical" engines on "legitimate" grounds.

Так, сегодня для определения КПД двигателей внутреннего сгорания используют формулировку второго закона термодинамики, предложенную французским инженером Сади Карно в 1824 году. Однако эта формулировка была предложена для идеальных двигателей, которые работают в идеальных условиях, т.е. без потерь. Сегодня стало очевидно, что эта формулировка не отражает потери, которые возникают в современных ДВС из-за несовершенства их конструкций.So, today, to determine the efficiency of internal combustion engines, the formulation of the second law of thermodynamics, proposed by the French engineer Sadi Carnot in 1824, is used. However, this formulation was proposed for ideal engines that operate under ideal conditions, i.e. lossless. Today it has become apparent that this formulation does not reflect the losses that occur in modern ICEs due to the imperfection of their designs.

Так, согласно квантовой механике, рабочее тело (продукты сгорания), имеющие начальную температуру 2000К, излучают короткие волны, которые распространяются со скоростью, близкой к скорости света (300000 км/сек). Чтобы спасти детали цилиндро-поршневой группы от разрушения, двигателисты внедрили сложнейшую систему охлаждения. Таким образом, рабочее тело в цилиндре с начальной температурой 2000К стали охлаждать водой. Очевидно, этот процесс, сопровождающийся потерей внутренней энергии в цилиндре, не отражен в формулировке Сади Карно. Кроме того, во время совершения рабочего процесса поршень в цилиндре двигается «медленно» из-за того, что он связан с коленчатым валом, который имеет «мертвые зоны». Вместе с этим коленчатый вал через коробку передач соединен с валом нагрузки, который железной хваткой связан с дорогой.So, according to quantum mechanics, a working fluid (combustion products) having an initial temperature of 2000K emits short waves that propagate at a speed close to the speed of light (300,000 km / s). To save the details of the cylinder-piston group from destruction, the engineers introduced a sophisticated cooling system. Thus, the working fluid in the cylinder with an initial temperature of 2000K began to be cooled with water. Obviously, this process, accompanied by the loss of internal energy in the cylinder, is not reflected in the formulation of Sadi Carnot. In addition, during the workflow, the piston in the cylinder moves “slowly” due to the fact that it is connected to the crankshaft, which has “dead zones”. At the same time, the crankshaft is connected through the gearbox to the load shaft, which is connected with the road with an iron grip.

Вся эта «цепочка» механизмов замедляет скорость движения поршня во время совершения рабочего процесса. Однако эти потери не отражены в формулировке второго закона термодинамики. Зная об этом, мы должны составить, а затем применить новую формулировку для определения КПД реальных двигателей, которая, очевидно, будет выглядеть так:All this "chain" of mechanisms slows down the speed of the piston during the work process. However, these losses are not reflected in the formulation of the second law of thermodynamics. Knowing this, we must draw up and then apply a new formulation to determine the efficiency of real engines, which, obviously, will look like this:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где T1 - начальная температура газов продуктов сгорания;where T 1 is the initial temperature of the gases of combustion products;

T2 - температура газов продуктов сгорания, покидающих цилиндр через выпускные клапана;T 2 is the temperature of the gases of the combustion products leaving the cylinder through the exhaust valves;

Т3 - температура газов продуктов сгорания, на которую снизилась начальная температура из-за присутствия в устройстве коробки передач или автомата;T 3 - the temperature of the gases of the combustion products, which decreased the initial temperature due to the presence in the device of the gearbox or machine;

Т4 - температура газов продуктов сгорания, на которую снизилась начальная температура из-за связи вала нагрузки с поршнем во время совершения рабочего процесса;T 4 - the temperature of the gases of the combustion products, which decreased the initial temperature due to the connection of the load shaft with the piston during the workflow;

Т5 - температура газов продуктов сгорания, на которую снизилась начальная температура из-за прохождения «мертвой зоны» коленчатого вала;T 5 - the temperature of the gases of the combustion products, which decreased the initial temperature due to the passage of the "dead zone" of the crankshaft;

Т6 - температура газов продуктов сгорания, на которую снизилась начальная температура во время охлаждения цилиндра водой.T 6 - the temperature of the gases of the combustion products, which decreased the initial temperature during cooling of the cylinder with water.

Таким образом, нам стало ясно, что созданный без научных обоснований ДВС оброс «надстройками», которые перевели его в разряд «парадоксальных», с множеством существенных недостатков.Thus, it became clear to us that the ICE, created without scientific justification, was overgrown with “superstructures,” which transferred it to the category of “paradoxical,” with many significant drawbacks.

Эти недостатки отсутствуют в устройстве для реализации способа, предлагаемого автором изобретения. Это стало возможным благодаря научно-обоснованным расчетам, приведенным выше. Это позволило убрать из конструкции устройства для реализации способа сложнейшие «надстройки»: коленчатый вал, распределительный вал, коробки передач, автоматы, сложнейшую систему охлаждения. Механическая система управления будет заменена электрической. Это позволит не только повысить КПД двигателя путем ликвидации потерь Т3, Т4, Т5, Т6 в формулировке для определения КПД нового двигателя, но и получить простое в изготовлении, надежное в работе устройство для реализации способа повышения эффективности работы ДВС. Движителем поршня будет обыкновенное коромысло. Охлаждать цилиндр будет воздух с внутренней стороны, который при нагревании будет повышать температуру рабочего тела. Этот процесс будет совершаться во время вспомогательного такта. Однорежимные двигатели-«великаны» будут заменены на однорежимные малолитражные двигатели, которые будут работать на номинальном расчетном режиме постоянно, независимо от профиля дороги, поэтому эффективно. Изменять мощность в широких пределах будет водитель путем автоматической системы управления (АСУ) без коробок передач или автоматов.These disadvantages are absent in the device for implementing the method proposed by the author of the invention. This was made possible thanks to the science-based calculations given above. This made it possible to remove from the design of the device for implementing the method the most complex "superstructures": a crankshaft, camshaft, gearboxes, automatic machines, and a complicated cooling system. The mechanical control system will be replaced by an electrical one. This will not only increase the engine efficiency by eliminating the losses of T 3 , T 4 , T 5 , T 6 in the formulation for determining the efficiency of a new engine, but also get an easy-to-manufacture, reliable device for implementing a method of increasing the efficiency of the internal combustion engine. The piston mover is an ordinary rocker. The cylinder will be cooled by air from the inside, which when heated will increase the temperature of the working fluid. This process will occur during the auxiliary measure. Single-mode engines - “giants” will be replaced by single-mode small-displacement engines, which will operate at rated design mode continuously, regardless of the profile of the road, therefore, effectively. The driver will change power over a wide range by means of an automatic control system (ACS) without gearboxes or automatic machines.

Благодаря вышеизложенным преимуществам устройства для реализации способа повышения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания будут иметь большую агрегатную мощность по сравнению с современными ДВС при меньших размерах, которую при этом можно будет при надобности увеличивать, удовлетворяя растущие потребности использования двигателей для решения многочисленных научных и технических проблем, а также в обороне страны.Due to the above advantages, devices for implementing a method of increasing the efficiency of an internal combustion engine will have greater aggregate power compared to modern internal combustion engines with smaller sizes, which can be increased if necessary, satisfying the growing needs of using engines to solve numerous scientific and technical problems, and also in the defense of the country.

Claims (1)

Устройство для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащее цилиндр, поршень с шатуном, связанным с подпружиненным коромыслом, качающимся на оси, при этом один конец которого связан с валом нагрузки, а другой его конец фиксируется на одном из зубьев зубчатой собачки, отличающееся тем, что поршень посредством шатуна и коромысла сжимает пружину коромысла без связи с валом нагрузки, после чего один конец коромысла фиксируется на одном из зубьев собачки, а после освобождения зафиксированного конца коромысла под действием сжатой пружины коромысла другой конец коромысла вращает зубчатый обод храпового колеса вала нагрузки при движении поршня с шатуном и коромыслом из нижнего положения. A device for implementing a method of increasing the efficiency of a reciprocating internal combustion engine, comprising a cylinder, a piston with a connecting rod connected to a spring-loaded rocker swinging on an axis, one end of which is connected to the load shaft, and the other end is fixed on one of the teeth of the gear dog, characterized in that the piston, by means of a connecting rod and rocker, compresses the spring of the rocker without communication with the load shaft, after which one end of the rocker is fixed to one of the teeth of the dog, and after release Rowan end of the rocker under the action of the compressed spring the other end of the rocker arm of the rocker rotates the ring gear shaft ratchet wheel load during the motion of the piston to the connecting rod and rocker arm from the lower position.
RU2010121946/06A 2010-05-28 2010-05-28 Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine RU2438026C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121946/06A RU2438026C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121946/06A RU2438026C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2438026C1 true RU2438026C1 (en) 2011-12-27

Family

ID=45782901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010121946/06A RU2438026C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2438026C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688601C2 (en) * 2017-10-24 2019-05-21 Илья Петрович Печкин Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688601C2 (en) * 2017-10-24 2019-05-21 Илья Петрович Печкин Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102242671A (en) Double-piston opposed engine
CN101672221B (en) Eight-stroke engine cycle
US7063059B2 (en) Piston engine with selectable firing order
US6125802A (en) Piston engine powertrain
CN101666267A (en) Combustion engine
RU2438026C1 (en) Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine
WO2017007357A1 (en) Multi-purpose internal combustion engine
JPS5938421B2 (en) internal combustion engine
CN108868943A (en) Using two or the four stroke switching method of engine of the full changeable air valve of electromagnetism
CN201531309U (en) Internal combustion engine
RU2335648C1 (en) Method of increasing internal combustion engine efficiency (pechkin's method)
US10364712B2 (en) System for variable actuation of a valve of an internal-combustion engine
RU2688601C2 (en) Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method
RU2373410C1 (en) Method to increase piston ice efficiency
RU2380562C2 (en) Method of ice output discrete variation (versions)
US2400581A (en) Internal-combustion engine
US10837323B2 (en) Four-stroke internal combustion engine thereto related vehicle and method
CN102639825B (en) Mechanical variable valve actuation system for 2-stroke and 4-stroke engine operations
RU2298679C1 (en) Device for increasing efficiency of internal combustion piston engine
KR102395291B1 (en) Multi-cylinder internal combustion engine
RU2009106888A (en) LINEAR ELECTROHYDRODYNAMIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE KUSHCHENKO V.A.
RU2795412C1 (en) Method for improving efficiency of a reciprocating internal combustion engine
RU2472953C2 (en) Method of increasing piston ice efficiency
RU2228452C2 (en) Method to increase efficiency of operation of control shaft of internal combustion piston engine
GB2588855A (en) Internal combustion engines including independently controllable valve actuators and methods of operation thereof