RU2449138C2 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449138C2 RU2449138C2 RU2010100504/06A RU2010100504A RU2449138C2 RU 2449138 C2 RU2449138 C2 RU 2449138C2 RU 2010100504/06 A RU2010100504/06 A RU 2010100504/06A RU 2010100504 A RU2010100504 A RU 2010100504A RU 2449138 C2 RU2449138 C2 RU 2449138C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- piston
- cylinders
- compressor
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано на транспортных средствах: мотоциклах, автомобилях, самолетах, а также в качестве привода стационарных установок.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and can be used on vehicles: motorcycles, automobiles, airplanes, and also as a drive for stationary installations.
Аналогом предлагаемому двигателю является двигатель по патенту RU 2027879. Этот двигатель имеет два цилиндра, в одном происходят такты всасывания и сжатия, в другом - такты рабочий ход и выхлоп. Цилиндры соединены между собой каналом, который перекрыт клапаном.An analogue of the proposed engine is the engine according to patent RU 2027879. This engine has two cylinders, in one there are suction and compression strokes, in the other - strokes of the stroke and exhaust. The cylinders are interconnected by a channel, which is blocked by a valve.
Двигатель по патенту RU 2027879 имеет ряд недостатков ввиду сложности применения в нем функциональной схемы. По-существу вся работа двигателя базируется на использовании кривошипно-шатунного механизма преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное выходного вала. Традиционный преобразователь движений поршня вызывает большие боковые нагрузки поршней на стенки цилиндров ввиду движения кривошипа под углом к их оси. Кроме того, результирующая сила от воздействия давления газов на поршень используется не полностью для создания крутящего момента на коленвале, так как она раскладывается на две составляющие.The engine according to patent RU 2027879 has a number of disadvantages due to the complexity of the application of a functional diagram. Essentially, all engine operation is based on the use of a crank mechanism for converting reciprocating piston movements into a rotational output shaft. The traditional piston motion transducer causes large lateral loads of the pistons on the cylinder walls due to the movement of the crank at an angle to their axis. In addition, the resulting force from the influence of gas pressure on the piston is not fully used to create torque on the crankshaft, since it decomposes into two components.
В газообмене между цилиндрами - нагнетателя и рабочего цилиндров - используется много каналов и функциональных клапанов, при этом установленная между ними перегородка требует строгого задания углового смещения кривошипов.In the gas exchange between the cylinders - the supercharger and the working cylinders - many channels and functional valves are used, while the partition installed between them requires a strict definition of the angular displacement of the cranks.
В целом ввиду сложности газообмена и конструкции двигателя не может выполняться цикл его работы и не может выполняться эффективно.In general, due to the complexity of gas exchange and the design of the engine, its cycle cannot be performed and cannot be performed efficiently.
Наиболее близким по конструкции является двигатель по патенту Ru 2286470. Он содержит размещенные в блоке по меньшей мере один цилиндр нагнетателя (компрессорный) и один рабочий цилиндр, поршни, установленные в цилиндрах с образованием надпоршневых полостей, кинематически связанных с кривошипно-шатунным механизмом, головку цилиндра с перепускным каналом, выполненным с возможностью сообщения надпоршневых полостей цилиндра нагнетателя (компрессора) и рабочего цилиндра, подпружиненный перепускной клапан, установленный в головке с возможностью периодического перекрытия перепускного канала, свечу зажигания, установленную в рабочем цилиндре, причем кривошип, связанный с поршнем рабочего цилиндра, смещен относительно кривошипа, связанного с поршнем цилиндра нагнетателя (компрессора), в сторону опережения по ходу вращения коленчатого вала с образованием между кривошипами угла смещения. В компрессорном цилиндре происходят два такта - всасывание и сжатие, а в рабочем происходит два такта - рабочий ход и выхлоп.The closest in design is the engine according to patent RU 2286470. It contains at least one supercharger cylinder (compressor) and one working cylinder, pistons installed in the cylinders with the formation of over-piston cavities kinematically connected with the crank mechanism, the cylinder head with a bypass channel configured to communicate the piston cavities of the supercharger cylinder (compressor) and the working cylinder, a spring-loaded bypass valve installed in the head with the possibility of a period of overlapping the bypass channel, the spark plug mounted in the working cylinder, and the crank associated with the piston of the working cylinder is displaced relative to the crank connected to the piston of the cylinder of the compressor (compressor), in the direction of advancing along the rotation of the crankshaft with the formation of an offset angle between the cranks . Two strokes take place in the compressor cylinder — suction and compression, and two strokes take place in the working cylinder — the stroke and exhaust.
Недостатком этого двигателя является малая экономичность и низкая эффективность работы вследствие неполной очистки цилиндров от выхлопных газов и больших температурных градиентов рабочих поверхностей цилиндров.The disadvantage of this engine is low efficiency and low efficiency due to incomplete cleaning of the cylinders from exhaust gases and large temperature gradients of the working surfaces of the cylinders.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экономичности за счет уменьшения затрат работы на сжатие воздуха, выполнение процесса сгорания при постоянном объеме, а процесса расширения газов при постоянной температуре, а также за счет регенерации теплоты уходящих газов путем передачи ее воздуху, направляемому в камеру сгорания.The technical result of the invention is to increase profitability by reducing the cost of compressing air, performing the combustion process at a constant volume, and expanding gases at a constant temperature, and also by regenerating the heat of the exhaust gases by transferring it to the air sent to the combustion chamber.
Технический результат изобретения состоит в следующем: двигатель внутреннего сгорания, включающий компрессорный блок и блок рабочих цилиндров, картер с бесшатунным силовым преобразователем движения поршней, цилиндропоршневую группу, системы подготовки и подачи топливной смеси, всасывающие и выхлопные клапаны, системы запуска двигателя, охлаждения и смазки, причем компрессорный блок выполнен двух и более ступенчатым с установленными на каждой ступени теплообменниками, а рабочий блок выполнен из цилиндров с рабочими камерами сгорания и дополнительными камерами сгорания для подготовки топливной смеси и ее сгорания, при этом блоки соединены между собой воздуховодом через ресивер и клапан впуска и имеют жесткую кинематическую связь через силовой бесшатунный механизм преобразования движений поршней, не требующих их строгого углового позиционирования, компрессорный блок может быть выполнен двухстороннего действия за счет использования надпоршневой и подпоршневой полостей цилиндра в качестве рабочих, а рабочий блок имеет два или более цилиндра. Поршни в двухцилиндровых блоках установлены в противофазах, а при большем количестве цилиндров - на равнорасположенных углах их позиционирования. Цикл работы в четырехтактном двигателе осуществляют в двух цилиндрах: всасывание и сжатие - в компрессорном цилиндре, а сгорание - в камере сгорания, рабочий ход и выхлоп газов - непосредственно в рабочем цилиндре. Сжатый в компрессорном цилиндре воздух подают в камеры сгорания через ресивер, причем сжатие воздуха выполняют ступенчато с промежуточным его охлаждением, что приближает процесс сжатия к изотермическому, при котором затраты работы на сжатие будут наименьшими по сравнению с любыми другими процессами сжатия. Между ресивером и рабочим цилиндром двигателя расположен регенератор, предназначенный для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания за счет теплоты уходящих газов. Процесс расширения газа в рабочем цилиндре приближается к изотермическому за счет импульсного впрыска топлива в камеры сгорания и ступенчатого расширения в рабочем цилиндре. Кинематически компрессорный и рабочий поршни связаны между собой через бесшатунный силовой преобразователь движения поршней, а газообмен между ними выполняется через ресивер и регенератор.The technical result of the invention is as follows: an internal combustion engine including a compressor block and a block of working cylinders, a crankcase with a rodless power converter for piston movement, a piston-cylinder group, fuel mixture preparation and supply systems, suction and exhaust valves, engine starting, cooling and lubrication systems, moreover, the compressor unit is made of two or more steps with heat exchangers installed at each stage, and the working unit is made of cylinders with working combustion chambers and additional combustion chambers for preparing the fuel mixture and its combustion, while the blocks are interconnected by an air duct through the receiver and the intake valve and have a rigid kinematic connection through a power rod-free mechanism for converting piston movements that do not require strict angular positioning, the compressor block can be double-sided actions due to the use of the piston and piston cavities of the cylinder as workers, and the working unit has two or more cylinders. Pistons in two-cylinder blocks are installed in antiphase, and with a larger number of cylinders - at equal angles of their positioning. The operation cycle in a four-stroke engine is carried out in two cylinders: suction and compression in the compressor cylinder, and combustion in the combustion chamber, stroke and exhaust gases directly in the working cylinder. The air compressed in the compressor cylinder is supplied to the combustion chambers through the receiver, and the air is compressed stepwise with its intermediate cooling, which brings the compression process closer to isothermal, in which the cost of the compression work will be lower compared to any other compression processes. Between the receiver and the working cylinder of the engine there is a regenerator designed to heat the air entering the combustion chamber due to the heat of the exhaust gases. The process of gas expansion in the working cylinder approaches isothermal due to pulsed injection of fuel into the combustion chambers and stepwise expansion in the working cylinder. Kinematically, the compressor and the working pistons are interconnected via a rodless power transducer for the movement of the pistons, and gas exchange between them is carried out through the receiver and regenerator.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, двигатель внутреннего сгорания. Двигатель состоит из двух блоков - рабочего блока 1 и блока многоступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением 2.The invention is illustrated in figure 1, the internal combustion engine. The engine consists of two blocks - the working
Рабочий блок 1 состоит из двух цилиндров 3, в которых установлены поршни 4, закрепленные на штоках 5. В цилиндрах смонтированы впускной (нагнетательный) 6 и выпускной (выхлопной) 7 клапаны, а также форсунки 8. В головках цилиндров находятся дополнительные камеры сгорания 9, соединенные с камерами сгорания 10, образованные поршнями 4, находящимися в верхней мертвой точке и крышками цилиндров, имеющие объем, достаточный для размещения количества воздуха, требуемого для сгорания топлива.The working
Регенератор (теплообменник) 11 соединен с камерами сгорания цилиндров трубопроводом 12 и с ресивером-трубопроводом 13. Выхлопные газы из цилиндров выходят по трубопроводу 14, регенератору 11 и выхлопному патрубку 15. Воздух из ресивера 16 поступает в теплообменник 11 по трубопроводу 13.The regenerator (heat exchanger) 11 is connected to the combustion chambers of the cylinders by a
Компрессорный блок 2 состоит из цилиндра 17, выполненного трехступенчатым, в каждой из которых размещены соответствующие поршни 18, смонтированные на общем штоке 19. В цилиндре первой ступени смонтированы обратный клапан впуска 20 и выпуска 21 первой ступени компрессора. Во второй ступени компрессора смонтирован обратный клапан впуска 22. Трубопровод 23 подводит воздух из теплообменника 24 во вторую ступень, при этом сам соединен трубопроводом 25 с первой ступенью компрессора. Третья ступень компрессора снабжена обратным клапаном впуска 26, а полости ступени соединены трубопроводом 27 с теплообменником 28. Третья ступень имеет также обратный клапан выпуска 29. Теплообменник 28 соединен со второй ступенью трубопроводом 30. Трубопровод 31 соединен с ресивером 16. Вторая ступень имеет обратный клапан выпуска 32.
Кинематически блок рабочих цилиндров 1 соединен с компрессорным блоком 2 через силовой бесшатунный преобразователь 33 движений поршней, который связан с выходным валом 34 отбора мощности.Kinematically, the
В качестве силового бесшатунного механизма преобразования движений можно использовать вариант механизма по а.с. №2237175.As a power rod-free mechanism for converting movements, you can use the version of the mechanism for A. with. No. 2237175.
Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.
Известно, что цикл работы 4-тактного двигателя соответственно выполняется в следующей последовательности выполнения тактов - всасывание + сжатие + рабочий ход и выхлоп.It is known that the cycle of a 4-stroke engine, respectively, is performed in the following sequence of strokes: suction + compression + stroke and exhaust.
Поэтому описание работы двигателя представим в такой же последовательности, то есть с работы компрессорного блока 2, выполняющего такты всасывания и сжатия. При движении вверх штока 19 и поршня 18 происходит всасывание воздуха из атмосферы через обратный клапан впуска 20 в подпоршневую полость первой ступени, при этом в надпоршневой полости происходит сжатие атмосферного воздуха, что приводит к открытию клапана выпуска 21 первой ступени, что обеспечивает протекание воздуха по трубопроводу 25, затем по теплообменнику 24, по трубопроводу 23, и в итоге воздух нагнетается через обратный клапан впуска 22 в нижнюю полость второй ступени. В результате охлаждения воздуха теплообменником 24 его температура будет близкой к температуре воздуха при всасывании в первую ступень. Так как объем полости второй ступени меньше объема полости первой ступени, то газ будет сжат с более высоким давлением.Therefore, we describe the operation of the engine in the same sequence, that is, from the operation of the
При движении штока 19 и поршня 18 второй ступени вверх происходит всасывание воздуха в подпоршневую полость и одновременно сжатие воздуха в надпоршневой полости, поступившего через теплообменник 24 из нижней полости первой ступени при движении поршня 18 вниз, при этом обратный клапан 20 первой ступени закрыт. При достижении определенного давления воздуха в надпоршневой полости второй ступени клапан выпуска 32 открывается и сжатый воздух поступает через трубопровод 31 в теплообменник (охладитель) 28, а из него в нижнюю полость третьей ступени компрессора.When the
Так как объем полости третьей ступени меньше объема полости второй ступени, то при достижении верхних точек поршнем второй и третьей ступеней газ будет сжат дополнительно до заданного значения.Since the volume of the cavity of the third stage is less than the volume of the cavity of the second stage, when the piston reaches the upper points of the second and third stages, the gas will be compressed additionally to the specified value.
После достижения в надпоршневой полости третьей ступени заданного давления открывается обратный клапан 29 и сжатый воздух по трубопроводу 31 направляется в ресивер 16.After reaching the preset pressure in the nadporshnevy cavity of the third stage, the
Степень сжатия воздуха рассчитывается по соотношению объемов рабочих полостей цилиндра, а снижение температуры газа - по рабочим площадям теплообменников.The degree of air compression is calculated by the ratio of the volume of the working cavities of the cylinder, and the decrease in gas temperature - by the working areas of heat exchangers.
Охлаждение сжатого воздуха в теплообменниках 24, 28 может быть либо водяным, либо воздушным. Площади поверхностей теплообменников должны быть такими, чтобы процесс сжатия приближался к изотермическому.The cooling of the compressed air in the
Такты рабочий ход и выхлоп выполняются в рабочих цилиндрах 3 блока 1 после сгорания топлива с воздухом в камере сгорания 10.The strokes of the stroke and exhaust are performed in the working
Компрессор 2 нагнетает сжатый воздух в ресивер 16 под определенным давлением, соответствующим давлению, достигающему в процессе сжатия в цилиндрах бескомпрессионных двигателей. Из ресивера 16 по трубопроводу 13 воздух поступает в регенератор 11, в котором он нагревается в результате отбора тепла от выхлопных газов. По трубопроводу 12 после нагрева воздух поступает в дополнительную камеру сгорания 9. При достижении поршня 4 верхней мертвой точки заканчивается процесс выхлопа и выпускной клапан 7 закрывается, и в этот момент через форсунку 8 в дополнительную камеру сгорания 9 впрыскивается топливо. Ввиду высокой температуры воздуха происходит самовоспламенение топливной смеси. Осуществляется возгорание топливной смеси, и давление в камере сгорания резко возрастает, при этом выпускной клапан 7 закрывается. Поршень 4 под действием высокого давления движется вниз, совершая при этом рабочий ход.The
Для осуществления изотермического процесса расширения газа с целью получения максимальной работы через форсунку 8 выполняется дополнительный (дозированный) впрыск топлива с таким расчетом, чтобы температура газа в процессе движения поршня от верхней мертвой точки к нижней оставалась неизменной, при этом процесс горения топливовоздушной смеси происходит в дополнительной камере сгорания 9 и камере сгорания 10.To carry out the isothermal process of gas expansion in order to obtain maximum work through the
При достижении поршнем 4 нижней мертвой точки открывается выпускной клапан 7 и начинается процесс выхлопа газов.When the
Таким образом, каждый блок двигателя 1 и 2 выполняет свои функции, а вместе они обеспечивают выполнение всех 4-х тактов - всасывание, сжатие, рабочий ход, выхлоп.Thus, each
На фиг.1 показано два рабочих цилиндра, что обуславливает плавную работу двигателя, так как поршни в них установлены в противофазах.Figure 1 shows two working cylinders, which leads to smooth operation of the engine, since the pistons are installed in antiphase.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100504/06A RU2449138C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100504/06A RU2449138C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010100504A RU2010100504A (en) | 2011-07-20 |
RU2449138C2 true RU2449138C2 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=44752095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010100504/06A RU2449138C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449138C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2636642C2 (en) * | 2015-04-22 | 2017-11-24 | Фарит Фаварисович Ахияров | Unified piston engine without cooling system |
RU2746820C2 (en) * | 2018-11-19 | 2021-04-21 | Александр Александрович Горшков | Method for internal combustion engine operation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3267661A (en) * | 1965-01-19 | 1966-08-23 | Frank J Petrie | Internal combustion engine |
FR2444161A1 (en) * | 1978-12-15 | 1980-07-11 | Georgopoulos Georges | Two=stroke IC engine - has two power cylinders receiving precompressed explosive charge from auxiliary cylinder |
RU2170831C1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-07-20 | Альпин Александр Яковлевич | Method of and internal combustion engine for executing cycle approximate to caron cycle |
RU2214525C2 (en) * | 2000-04-18 | 2003-10-20 | Константин Евгеньевич Стародетко | Method of operation of power plant with piston internal combustion engine (versions) and power plant for implementing the method |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100504/06A patent/RU2449138C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3267661A (en) * | 1965-01-19 | 1966-08-23 | Frank J Petrie | Internal combustion engine |
FR2444161A1 (en) * | 1978-12-15 | 1980-07-11 | Georgopoulos Georges | Two=stroke IC engine - has two power cylinders receiving precompressed explosive charge from auxiliary cylinder |
RU2170831C1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-07-20 | Альпин Александр Яковлевич | Method of and internal combustion engine for executing cycle approximate to caron cycle |
RU2214525C2 (en) * | 2000-04-18 | 2003-10-20 | Константин Евгеньевич Стародетко | Method of operation of power plant with piston internal combustion engine (versions) and power plant for implementing the method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2636642C2 (en) * | 2015-04-22 | 2017-11-24 | Фарит Фаварисович Ахияров | Unified piston engine without cooling system |
RU2746820C2 (en) * | 2018-11-19 | 2021-04-21 | Александр Александрович Горшков | Method for internal combustion engine operation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010100504A (en) | 2011-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101548082A (en) | Double piston cycle engine | |
US8499728B2 (en) | Cylinder linkage method for a multi-cylinder internal-combustion engine and a multicylinder linkage compound internalcombustion engine | |
RU2398118C1 (en) | Piston engine with external combustion chamber | |
CN103821612A (en) | Magnetic drive engine energy transmission system | |
RU2449138C2 (en) | Internal combustion engine | |
US8381692B2 (en) | Internal combustion engine with exhaust-phase power extraction serving cylinder pair(s) | |
RU2316658C1 (en) | Diesel engine | |
RU2432474C2 (en) | Reciprocating internal combustion engine operation method | |
RU2737461C1 (en) | Dual-action internal combustion engine | |
CN203925742U (en) | A kind of swashplate engine | |
RU62989U1 (en) | FREE PISTON ENGINE COMPRESSOR | |
CN2473340Y (en) | Hydraulic IC engine | |
RU2362893C2 (en) | Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other | |
RU2663369C1 (en) | Double acting internal combustion engine with regeneration of heat | |
RU58622U1 (en) | DUAL ACTION POWER PLANT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES | |
RU2712327C1 (en) | Supercharging system for two-stroke internal combustion engines | |
RU2302543C1 (en) | Piston engine | |
RU2768430C1 (en) | Hybrid power plants | |
RU2706528C1 (en) | Single-cycle internal combustion engine | |
RU2636642C2 (en) | Unified piston engine without cooling system | |
RU2747244C1 (en) | Four-cylinder internal combustion engine with the addition of the fifth stroke | |
RU2800634C1 (en) | Turbine piston internal combustion engine | |
RU2269017C2 (en) | Internal combustion engine with additional pistons | |
RU2477375C2 (en) | Method of piston engine cycling and piston engine | |
RU2359137C2 (en) | Internal combustion engine and method of ice fuel combustion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140112 |