RU2704510C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704510C1 RU2704510C1 RU2019104566A RU2019104566A RU2704510C1 RU 2704510 C1 RU2704510 C1 RU 2704510C1 RU 2019104566 A RU2019104566 A RU 2019104566A RU 2019104566 A RU2019104566 A RU 2019104566A RU 2704510 C1 RU2704510 C1 RU 2704510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crankshaft
- rocker arm
- piston
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым четырехтактным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), например Дизелям.The present invention relates to the field of engine manufacturing, namely to four-stroke reciprocating internal combustion engines (ICE), for example Diesels.
По мнению ученых (см. Кутенёв В.Ф., Зленко М.А., Тер-Мкртичьян Г.Г. "Управление движением поршней - неиспользуемый резерв улучшения мощностных и экономических показателей дизеля" Автомобильная промышленность №11, 1998 г.), именно традиционный кривошипно-шатунный механизм (КШМ) препятствует дальнейшему улучшению параметров двигателя внутреннего сгорания (ДВС).According to scientists (see Kutenev V.F., Zlenko M.A., Ter-Mkrtichyan G.G. "Piston control - an unused reserve for improving the power and economic performance of a diesel engine" Automotive Industry No. 11, 1998), namely the traditional crank mechanism (KShM) prevents further improvement of the parameters of the internal combustion engine (ICE).
Известен - двигатель Джеймса Аткинсона (James Atkinson) (американские патенты №336505 от 16.02.1886 г. и №367496 от 02.08.1887 г.) - имеющий механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, и реализующий обычный четырехтактный рабочий цикл за один оборот, вместо двух оборотов, коленчатого вала, и в котором такты "впуска" и "сжатия" - короче тактов "расширения" и "выпуска", что обеспечивает большую степень расширения рабочего тела, в сравнении с его степенью сжатия, следствием чего является более полное использование энергии рабочего тела, или большая экономичность ДВС. К недостаткам ДВС по циклу Аткинсона следует отнести - нестабильность его работы на малых оборотах из-за меньшей, чем у двигателя Отто, мощности, и значительно больший удельный вес на единицу полученной мощности в сравнении с ДВС на основе традиционного КШМ.Known - the engine of James Atkinson (James Atkinson) (US patents No. 336505 from 02.16.1886 and No. 367496 from 02.08.1887) - having a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft, and implements the usual four-stroke working a cycle per revolution, instead of two revolutions, of the crankshaft, and in which the “intake” and “compression” strokes are shorter than the “expansion” and “exhaust” strokes, which provides a greater degree of expansion of the working fluid, in comparison with its compression ratio, as a result what is more complete use lzovanie energy working medium, or large internal combustion engine efficiency. The disadvantages of the internal combustion engine in the Atkinson cycle are the instability of its operation at low speeds due to less power than the Otto engine, and a significantly higher specific gravity per unit of received power in comparison with the internal combustion engine based on traditional CSM.
Известен также ДВС с организацией рабочего процесса (РП) по циклу Ральфа Миллера (Ralph Miller) (американский патент №2670595 от 02.03.1954), в котором степень расширения достигает большей величины по сравнению со степенью сжатия - ценой частичного вытеснения воздушного заряда обратно во впускной коллектор, получивший название "потери Миллера", при этом работа двигателя осуществляется по традиционному четырехтактному циклу - за два оборота коленчатого вала. Недостатком ДВС с таким РП - является значительно больший удельный вес на единицу полученной мощности в сравнении с ДВС на основе традиционного КШМ и уменьшение мощности при высоких оборотах, по причине худшего наполнения цилиндров. Стоит отметить, что усовершенствованный РП МИЛЛЕРА используется в ДВС на некоторых автомобилях массового производства, при оборотах холостого хода и средних оборотах. Так MAZDA SKYACTIV, на низких оборотах работает по РП МИЛЛЕРА, а на высоких по циклу ОТТО. В чистом виде - РП МИЛЛЕРА работает в ДВС на гибридах ТОЙОТА.Also known is ICE with the organization of the workflow (RP) according to the Ralph Miller cycle (US patent No. 2670595 dated 03/02/1954), in which the expansion ratio reaches a larger value compared to the compression ratio - at the cost of partially displacing the air charge back to the inlet the collector, dubbed "Miller’s loss", while the engine is operated according to the traditional four-cycle cycle - for two revolutions of the crankshaft. The disadvantage of ICEs with such RP is a significantly higher specific gravity per unit of received power in comparison with ICEs based on traditional KShM and a decrease in power at high speeds, due to worse filling of the cylinders. It is worth noting that the improved RP MILLER is used in the internal combustion engine on some mass-produced cars, at idle and medium revolutions. So MAZDA SKYACTIV, at low revs it works according to RP MILLER, and at high revolutions according to the OTTO cycle. In its purest form - RP MILLERA works in ICE on TOYOTA hybrids.
Оба ДВС, с циклами АТКИНСОНА и МИЛЛЕРА, - аналогичны в том, что в них реализуется РП, при котором - степень "расширения" больше, чем степень "сжатия".Both ICEs with ATKINSON and MILLER cycles are similar in that they realize RP in which the degree of "expansion" is greater than the degree of "compression".
Наиболее близким к заявленному техническому решению является "Поршневая машина" (См. А.С. №909229; опубл. 28.02.1988 г.). Данное техническое решение основано на 5-ти звеном механизме, и содержит механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала посредством плоскопараллельного движения рычага-коромысла, имеющего опорный конец, шарнирно связанный с корректирующим кривошипом, а другой его конец соединен с помощью поршневого шатуна с поршнем, находящимся в цилиндре, размещенном в блок-картере, при этом рычаг-коромысло имеет в своем корпусе ось, шарнирно соединенную через шатун с кривошипом коленчатого вала.Closest to the claimed technical solution is the "Piston Machine" (See AS No. 909229; publ. 02.28.1988). This technical solution is based on a 5-link mechanism, and contains a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft by means of plane-parallel movement of the rocker arm having a support end pivotally connected to a correcting crank, and its other end is connected using a piston a connecting rod with a piston located in a cylinder located in the crankcase, while the rocker arm has an axis in its body articulated through a connecting rod with a crank cranked on the shaft.
Данное техническое решение обеспечивает увеличение диапазона регулирования рабочего объема, или степени сжатия ДВС, однако оно не обеспечивает возможность работы ДВС по циклу Дизеля.This technical solution provides an increase in the range of regulation of the working volume, or the compression ratio of the internal combustion engine, however, it does not provide the possibility of the internal combustion engine operating on the diesel cycle.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является - получение ДВС:The technical result achieved by using the invention is to obtain ICE:
- Стабильно работающего во всех диапазонах нагрузки и оборотов коленчатого вала, без "потерь Миллера", по четырехтактному циклу, в котором - степень расширения больше, чем степень сжатия, с возможностью реализации при этом РП, как Отто, так и Дизеля за два оборота коленчатого вала;- Stably working in all ranges of load and crankshaft revolutions, without Miller’s losses, in a four-cycle cycle in which the expansion ratio is greater than the compression ratio, with the possibility of realizing both RP and Otto and Diesel for two crankshaft rotations shaft;
- С уровнем точности производства силовых звеньев - ниже, в сравнении с аналогичными деталями классического КШМ, особенно для Дизеля.- With a level of accuracy in the production of power links - lower in comparison with similar parts of the classic KShM, especially for Diesel.
Технический результат достигается тем, что ДВС, содержит механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала, посредством плоскопараллельного движения рычага-коромысла, имеющего опорный конец, сочлененный шарнирно с эксцентриковым валом, который связан с коленчатым валом посредством шестеренного привода для обеспечения синхронного вращения с угловой скоростью в два раза меньшей скорости коленчатого вала, а другой конец рычага-коромысла - соединен через фиксируемый эксцентриковый шарнир, с поршневым шатуном и поршнем, находящемся в цилиндре, размещенном в блок-картере, причем в корпусе рычага-коромысла имеется ось, шарнирно соединенная через шатун с кривошипом коленчатого вала.The technical result is achieved in that the ICE contains a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft by plane-parallel movement of the rocker arm having a support end articulated with the eccentric shaft, which is connected to the crankshaft by means of a gear drive to provide synchronous rotation with an angular speed half the speed of the crankshaft, and the other end of the lever-rocker arm is connected through a fixed eccentric a new hinge, with a piston connecting rod and a piston located in a cylinder located in the crankcase, and in the housing of the rocker arm there is an axis pivotally connected through the connecting rod to the crank of the crankshaft.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - представлена кинематическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - поперечный разрез конструкции многоцилиндрового ДВС.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 - presents a kinematic diagram of the proposed device, in FIG. 2 is a cross-sectional view of a multi-cylinder engine design.
Предлагаемая конструкция ДВС содержит - блок - картер 1, с размещенным в нем цилиндром с поршнем 2 и поршневым шатуном 3, соединенным, посредством фиксируемого эксцентрикового шарнира 4, с рычагом-коромыслом 5, который в свою очередь содержит в своем корпусе шарнир с осью 6, которая через шатун 7 соединена с кривошипом коленчатого вала 8, причем опорный конец 9 рычага-коромысла 5, сочленен шарнирно с эксцентриковым валом 10, закрепленным на блок-картере 1 через свой корпус, который связан с коленчатым валом 8 посредством шестеренного привода 11 для обеспечения синхронного вращения с угловой скоростью в два раза меньшей скорости коленчатого вала - с целью получения специально подобранной кинематики поршня, обеспечивающей - большую степень расширения рабочего тела, чем его степень сжатия, для более эффективного использования энергии от сгорания топлива.The proposed ICE design comprises a block-crankcase 1, with a cylinder placed therein with a
Предлагаемый ДВС функционирует следующим образом.The proposed ICE operates as follows.
Поршень 2, под воздействием расширяющихся газов, давит через поршневой шатун 3 на фиксируемый эксцентриковый шарнир 4, сочлененный с рычагом-коромыслом 5, поворачивая его относительно оси, принадлежащего ему опорного конца 9, который, будучи шарнирно связанным с эксцентриковым валом 10, вращающимся синхронно с коленчатым валом 8, благодаря шестеренному приводу 11, совершает круговое движение с угловой скоростью в два раза меньшей, чем угловая скорость коленчатого вала 8, одновременно с этим шарнир с осью 6, расположенный в корпусе рычага-коромысла 5, через шатун 7 воздействует на кривошип коленчатого вала 8, - проворачивая его для совершения работы, и в тоже время, сообщая ему запас энергии вращения - для осуществления трех - последующих тактов РП ДВС, при этом, весь рычаг-коромысло 5, совершает сложное плоско-параллельное движение, которое передается через фиксируемый эксцентриковый шарнир 4 и поршневой шатун 3 - поршню 2, обеспечивая ему необходимую, специально подобранную кинематику движения - когда на такте "впуска", ход от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), он совершает штатный ход в соответствии с рабочим объемом цилиндра, также, как и на такте "сжатия", при ходе от НМТ к ВМТ, но на такте "рабочий ход" - поршень 2 проходит больший путь, то есть степень расширения в этом случае существенно превышает степень сжатия, что в соответствии с научными положениями теории тепловых машин по ДВС - повышает индикаторный коэффициент полезного действия (КПД). Такт "выпуска" отработавших газов, следующий за "рабочим ходом", соответственно равен по величине "рабочему ходу". Конкретная величина превышения такта "рабочий ход"/"выпуск" над тактом "впуск''/сжатие" определяется радиусом вращения смещенной шейки эксцентрикового вала 10 и подбирается для каждого типа двигателя индивидуально, в зависимости от типа РП, его назначения и т.д. Величина эксцентриситета может иметь ограничения только по предельно допустимым удельным нагрузкам в подшипниках шарнирных соединений силовых звеньев преобразующего механизма, и общих габаритах двигателя, которые зависят от его предназначения.Piston 2, under the influence of expanding gases, presses through a
Назначение фиксируемого эксцентрика состоит в том, что фиксируемый эксцентриковый шарнир 4, или регулируемое звено, посредством которого поршневой шатун 3 соединен с рычагом-коромыслом 5, - представляет собой проворачивающийся эксцентрик с зажимным приспособлением. Положение эксцентрика, после манипуляций по настройке над поршневого зазора S (минимально возможного для Дизеля и оптимального для ОТТО), фиксируется зажимным приспособлением в нужном угловом положении при сборке двигателя, а также в процессе его эксплуатации, по мере необходимости. Наличие регулируемого звена в механизме преобразования, позволяет исключить влияние на величину над поршневого зазора, - точности изготовления линейных размеров всех силовых звеньев механизма, что в свою очередь - значительно упрощает их производство и делает ДВС, например Дизель, с механизмом преобразования по предлагаемому изобретению - более технологичным, в сравнении с Дизелями на основе традиционного КШМ.The purpose of the fixed eccentric is that the fixed
Кинематическая схема предлагаемого механизма, не выявляет возможностей ее реализации, поэтому к ней прилагается эскиз поперечного сечения многоцилиндрового ДВС, см. фиг. 2, который является демонстрацией компоновочных возможностей предлагаемого двигателя, вызывающих интерес у конструкторов в его использовании на разрабатываемой ими установке. Предлагаемый ДВС - выполнен по оригинальной конструктивной схеме, где каждый последующий цилиндр, за изображенным на эскизе, - снабжен механизмом преобразования, также как головками цилиндров, и другими механизмами, в чередовании с одной и другой стороны относительно оси коленчатого вала. Такой поочередный тип расположения поршней, с рычагами-коромыслами, приводящими их в движение, и работающими в противофазе, обеспечивают автоматическую динамическую уравновешенность двигателя с обычной установкой крайних выносных противовесов на коленчатом валу, при этом расположение оси коленчатого вала должно быть строго симметрично всей конструкторской композиции, и перпендикулярно эскизу, а оси цилиндров - могут находиться в горизонтальной или вертикальной плоскостях, в зависимости от приспособленности ДВС к удобству использования, но количество цилиндров в нем, должно быть кратно 2, и каждая пара цилиндров - должна работать в противофазе.The kinematic diagram of the proposed mechanism does not reveal the possibilities of its implementation, therefore, a sketch of the cross section of a multi-cylinder ICE is attached to it, see FIG. 2, which is a demonstration of the layout capabilities of the proposed engine, of interest to designers in its use on the installation they develop. The proposed ICE is made according to the original structural scheme, where each subsequent cylinder, behind the one shown in the sketch, is equipped with a conversion mechanism, as well as cylinder heads, and other mechanisms, alternating from one and the other side relative to the axis of the crankshaft. This alternate type of arrangement of the pistons, with rocker arms that move them and working in antiphase, provides automatic dynamic balance of the engine with the usual installation of extreme remote counterweights on the crankshaft, while the location of the axis of the crankshaft must be strictly symmetrical to the entire design composition, and perpendicular to the sketch, and the axis of the cylinders can be in horizontal or vertical planes, depending on the fitness of the ICE for ease of use Nia, number of cylinders but it must be a multiple of 2, and each pair of cylinders - to operate in antiphase.
Другие компоновочные решения, касающиеся, в том числе, соразмерности величин звеньев, составляющих механизм преобразования, могут иметь ограничения только по предельно допустимым удельным нагрузкам в подшипниках силовых звеньев, в соответствии с предназначением конкретного типа двигателя.Other layout decisions, including, but not limited to, the proportionality of the magnitudes of the links constituting the conversion mechanism, may have limitations only on the maximum allowable specific loads in the bearings of the power links, in accordance with the purpose of a particular type of engine.
Производство предлагаемого ДВС может быть успешно реализовано с помощью технологических процессов, применяемых в современном двигателестроении, и не требует увеличения точности изготовления силовых звеньев.The production of the proposed ICE can be successfully implemented using the technological processes used in modern engine building, and does not require an increase in the accuracy of manufacturing power links.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104566A RU2704510C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104566A RU2704510C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704510C1 true RU2704510C1 (en) | 2019-10-29 |
Family
ID=68500869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019104566A RU2704510C1 (en) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704510C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226062U1 (en) * | 2024-02-19 | 2024-05-20 | Владимир Александрович Дильдин | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4131094A (en) * | 1977-02-07 | 1978-12-26 | Crise George W | Variable displacement internal combustion engine having automatic piston stroke control |
SU968496A1 (en) * | 1979-11-13 | 1982-10-23 | Производственное Объединение По Дизелям И Турбокомпрессорам | Crank mechanism of i.c. engine with increased expansion |
RU2184865C1 (en) * | 2000-12-06 | 2002-07-10 | Леонид Борисович Костров | Internal combustion engine |
FR2828910A1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Edouard Patrick Mari Bonnefous | Four stroke internal combustion engine has pair of parallel crankshafts with three rod linkage for connection to pistons to vary stroke |
RU2300676C2 (en) * | 2004-02-24 | 2007-06-10 | Петр Алексеевич Гриднев | Internal combustion engine |
RU2665766C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-09-04 | Юрий Владимирович Синельников | One-stroke internal combustion engine |
-
2019
- 2019-02-19 RU RU2019104566A patent/RU2704510C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4131094A (en) * | 1977-02-07 | 1978-12-26 | Crise George W | Variable displacement internal combustion engine having automatic piston stroke control |
SU968496A1 (en) * | 1979-11-13 | 1982-10-23 | Производственное Объединение По Дизелям И Турбокомпрессорам | Crank mechanism of i.c. engine with increased expansion |
RU2184865C1 (en) * | 2000-12-06 | 2002-07-10 | Леонид Борисович Костров | Internal combustion engine |
FR2828910A1 (en) * | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Edouard Patrick Mari Bonnefous | Four stroke internal combustion engine has pair of parallel crankshafts with three rod linkage for connection to pistons to vary stroke |
RU2300676C2 (en) * | 2004-02-24 | 2007-06-10 | Петр Алексеевич Гриднев | Internal combustion engine |
RU2665766C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-09-04 | Юрий Владимирович Синельников | One-stroke internal combustion engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU226062U1 (en) * | 2024-02-19 | 2024-05-20 | Владимир Александрович Дильдин | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7328682B2 (en) | Efficiencies for piston engines or machines | |
US20110146601A1 (en) | Self-Aspirated Reciprocating Internal Combustion Engine | |
US6453869B1 (en) | Internal combustion engine with variable ratio crankshaft assembly | |
US8281763B2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2580191C1 (en) | Internal combustion engine | |
CN101205812A (en) | Four-piston cylinder engine | |
US20120037129A1 (en) | Opposed piston engine | |
RU2704510C1 (en) | Internal combustion engine | |
CN100434668C (en) | Internal combustion engine without crankshaft | |
CN210919241U (en) | External double-piston internal combustion engine of push-pull piece | |
CN1959081A (en) | Two cylinders or multicylinders four-stroke internal-combustion engine of single or multiple cascaded swing pistons | |
US6796286B1 (en) | Piston engine | |
JP6582170B2 (en) | Cam and cam mechanism that converts reciprocating piston reciprocating motion into rotational motion | |
RU2118472C1 (en) | Internal-combustion engine | |
RU2391524C1 (en) | Mechanism of motion transmission from pistons to output shaft of opposed engine | |
RU226062U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2104401C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2267017C2 (en) | Internal combustion engine | |
US11193418B2 (en) | Double-cylinder internal combustion engine | |
RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM | |
RU2182240C2 (en) | Slider internal combustion engine | |
RU192253U1 (en) | Four-stroke ball six-section internal combustion engine | |
RU49911U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION PISTON FUEL FOUR STROKE | |
RU70549U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE "REVOLVER TYPE" WITH REDUCED VIBRATION | |
RU1790689C (en) | Internal combustion engine |