RU2720526C1

RU2720526C1 - Internal combustion engine "normas" n 34

Info

Publication number: RU2720526C1
Application number: RU2019132918A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Дмитриевич Норкин; Лариса Сергеевна Маситина
Original assignee: Анатолий Дмитриевич Норкин; Лариса Сергеевна Маситина
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-04-30

Abstract

FIELD: engine building.SUBSTANCE: invention relates to two-stroke internal combustion engines (ICE) with extended expansion. Essence of invention consists in the fact that assembly structure of engine with units is mounted taking into account combined coordinate grid, on which is predetermined location of centers of circles of one diameter, arranged so that it is possible between rows of these circles to conduct only three types of intersection of tangential lines, which each circle from given number is inscribed into regular hexagon, and which has a single reference point 00 located on the axis of hollow shaft 12 of power takeoff, from which radially at angle of 120° equally spaced three points 01, 03, 05 of axial centers of working volumes of cylinders with a crosshead crank-and-rod mechanism (CRM). On three other radial beams, which are bisectors of said angles, three points 02, 04, 06 of cylinders with trunk CRM are located. From these six points 01–06 on radius towards uniform point 00 of reference at equidistant distance axial centers of shafts 07 and 08 of six modules are located. Diameters of circles are equal to diameters of pistons 33, 34, cylinders 13, 16, diameters of side jaws 15, between pairs of which cranks 30 are arranged, as well as diameters of circle of teeth recesses of gears of engagement 31. In composition of composite pistons 34 there is ball 3-way valve 23 with the possibility of limited rotation when piston moves by means of connection with connecting rod 25, which has the shape of the double-tee profile curved plate and when placed is central place on crank neck 30. There are also even number of bent plates 27 with eye lugs on both ends, wherein lengths between centers of lugs and centers of joints 41 of all plates, including assembled crosshead CRM, are equal. System of air inlet elements is made with built-in 3-way valves and with possibility of their synchronous rotation due to coaxial connection with shaft 10.EFFECT: technical result consists in higher engine efficiency.1 cl, 11 dwg

Description

Заявленная конструкции двигателя относится к области энергомашиностроения, а именно к промышленно применимым объемным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а при определенных изменениях в конструкции возможен и перевод его работы в режим компрессора - устройства для создания избыточного давления рабочего тела или детандера - генерирующего устройства для редукции давления рабочего тела и получения мощности на выходном валу.The claimed engine design relates to the field of power engineering, namely to industrially applicable volumetric internal combustion engines (ICE), and with certain changes in the design, it is possible to transfer its operation to compressor mode - a device for creating excess pressure of the working fluid or expander - a generating device for reduction pressure of the working fluid and obtaining power on the output shaft.

Наиболее близким к заявленному варианту конструктивно является ДВС (а.с. №828780) содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров с возвратно поступательно движущимися поршнями и головку, в которой размещен один периодически сообщающийся с цилиндрами, газораспределительный золотник цилиндрической формы, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с коленчатым валом двигателя, при этом с целью повышения экономичности путем обеспечения продолженного расширения продуктов сгорания, цилиндры выполнены разного объема, причем цилиндр меньшего объема снабжен воздуховпускными органами, а цилиндр большего объема - газовыпускными, и кривошип коленчатого вала цилиндра меньшего объема смещен в сторону опережения по ходу вращения коленчатого вала на 9-72° относительно кривошипа цилиндра большего объема.The closest to the claimed embodiment is structurally an internal combustion engine (AS No. 828780) containing at least one pair of cylinders with reciprocating pistons and a head in which there is one periodically communicating cylinder, a gas distribution valve of cylindrical shape, equipped with a common both cylinders with a combustion chamber and kinematically connected with the crankshaft of the engine, while in order to increase efficiency by ensuring continued expansion of the combustion products, the cylinders are made p of a different volume, moreover, a cylinder of a smaller volume is equipped with air inlet bodies, and a cylinder of a larger volume is equipped with gas outlets, and the crankshaft crank of a cylinder of a smaller volume is shifted forward in the direction of rotation of the crankshaft by 9-72 ° relative to the crank of a cylinder of a larger volume.

Недостатками прототипа являются то, что при продолженном расширении в нем, не изменяя геометрические параметры углов относительно кривошипа, не удается очень направленно и наиболее полно реализовать преимущества качественного газообмена и продолженного расширения на более энергоэффективном уровне.The disadvantages of the prototype are that with continued expansion in it, without changing the geometric parameters of the angles relative to the crank, it is not possible to very fully and fully realize the advantages of high-quality gas exchange and continued expansion at a more energy-efficient level.

Задача, которая реализуется в предлагаемом изобретении предопределило выбор двухтактного ДВС, где увеличенные величины крутящего момента создаются не только во время, но и после каждого второго хода поршня, а также по мере нарастания активной площади введенных устройств и качественного газообмена.The task that is implemented in the present invention predetermined the choice of a two-stroke internal combustion engine, where increased torque values are created not only during, but also after every second piston stroke, as well as with an increase in the active area of the introduced devices and high-quality gas exchange.

При проработке технической задачи, на решение которой направлено конструктивное выполнение как предыдущих вариантов ДВС «НОРМАС» с приоритетом, начиная от 25.10.2011 г., так и заявленного варианта ДВС по сути является расширение кинематических возможностей ДВС, которые предполагают полезную многофункциональность, чтобы при этом сохранить четко отлаженную термодинамику, проходящих в ДВС процессов с повышением надежности конструкции, и чтобы без применения редуктора обеспечить максимально возможный крутящий момент на полом (трубчатом) валу отбора мощности 12.When developing a technical problem, the solution of which is aimed at constructive implementation of both the previous NORMAS engine variants with priority starting from 10.25.2011, and the declared ICE variant, in essence, is to expand the kinematic capabilities of the ICE, which suggest useful multifunctionality, so that to preserve clearly tuned thermodynamics of processes occurring in the internal combustion engine with an increase in the reliability of the structure, and to ensure the maximum possible torque on the hollow (tubular) shaft without using a reducer PTO 12.

Мощность достаточно условный параметр, который отображает полезную работу, совершаемую газами при расширении в цилиндрах двигателя в единицу времени за вычетом затрат на преодоление сил трения и для приведение в действие вспомогательных механизмов. Если попробовать объяснять просто, то крутящий момент-это то, что на самом деле толкает машину вперед, а мощность - это то, что этот крутящий момент производит.Power is a rather conditional parameter that displays the useful work done by gases when expanding in the engine cylinders per unit of time minus the cost of overcoming the friction forces and to actuate the auxiliary mechanisms. If you try to explain simply, the torque is what actually drives the car forward, and the power is what this torque produces.

Крутящий момент является важнейшим эффективным динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя. Его величина в основном зависит от среднего эффективного давления сгорания топлива, геометрических величин активной площади рабочих органов и плеча приложения усилий.Torque is the most important effective dynamic indicator and characterizes the traction capabilities of the engine. Its value mainly depends on the average effective pressure of fuel combustion, the geometric values of the active area of the working bodies and the shoulder of the application of effort.

Для упрощения пояснений взаимодействий деталей и элементов, входящих в послойный разрез, а также для краткого описания взаимосвязи, местоположения при сборке предопределило введение понятия - модуль, которое определяется как полезная и устойчивая совокупностью похожих свойств при конструировании ДВС. Сущность изобретения со схематическим местоположением элементов ДВС легко поясняется с использованием представленных графических материалов. Но для начало краткого описания заявленного устройства, с целью понятного восприятия и для быстрой ориентации расположения деталей на графических материалах просто необходимо максимально упростить и исключить множество ненужных повторений и обозначений, взяв за основу построения совмещенную (привязанную со всеми элементами ДВС) координатную сетку, причем лишь ту ее повторяющую часть на базе которых и смонтирована сборная конструкция всего корпуса (Фиг. 6-8 в сборе). Вот на фиг. 1 изображено лишь половина (причем правая ее часть) или 60° углового сектора от 1/3 части общей координатной сетки, включая единую точку отсчета 00, расположенную на центральной оси полого вала отбора мощности 12, от которой радиально лучами под углом 120° друг от друга равноудалены три точки расположения осевых центров рабочих объемов цилиндров 16 с тронковым кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), а на трех других радиальных лучах, которые по сути являются биссектрисами предыдущих углов, расположены соответствующие точки цилиндров 16 с крейцкопфным КШМ, причем нечетную маркировку осевых точек 01,03,05 кругов присвоена центрам рабочих объемов цилиндров 16 с крейцкопфным КШМ, а четными точками 02,04,06 центров кругов обозначены соответствующие центры цилиндров 16 с тронковыми КШМ.To simplify the explanation of the interactions of parts and elements included in the layered section, as well as to briefly describe the relationship, the location during assembly predetermined the introduction of the concept - a module, which is defined as useful and stable by a combination of similar properties in the design of ICEs. The invention with a schematic location of the elements of the internal combustion engine is easily explained using the presented graphic materials. But to begin with a brief description of the claimed device, for the purpose of clear perception and for quick orientation of the location of parts on graphic materials, it is simply necessary to simplify and eliminate a lot of unnecessary repetitions and notation, taking as the basis for the construction a coordinate grid (attached to all elements of the internal combustion engine), and only its repeating part, on the basis of which the prefabricated structure of the entire body is mounted (Fig. 6-8 assembly). Here in FIG. 1 shows only half (and its right part) or 60 ° of the angular sector from 1/3 of the total coordinate grid, including a single reference point 00, located on the central axis of the hollow power take-off shaft 12, from which radially rays at an angle of 120 ° from three equidistant points of the axial centers of the working volumes of the cylinders 16 with the tron crank mechanism (KSHM) are equidistant, and the corresponding points of the cylinders 16 with a crosshead are located on three other radial rays, which are essentially bisectors of the previous angles KShM, with the odd marking of the axial points of 01.03.05 circles assigned to the centers of the working volumes of cylinders 16 with crosshead KShM, and even points 02.04.06 of the centers of the circles indicate the corresponding centers of the cylinders 16 with tronny KShM.

Заметим также, что именно от этих шести точек 01-06 в модулях с рабочим ходом на равноудаленном расстоянии по радиусу в сторону единой точки отсчета 00 расположены осевые центры валов 07, которые выполнены с возможностью синхронно вращаться, причем валы с маркировкой 07 - на всех фиг. 1-11 в данном случае синхронно вращаются строго против часовой стрелки.We also note that it is from these six points 01-06 that the axial centers of the shafts 07 are located in the modules with the stroke at an equidistant radius along the radius of the single reference point 00, which are arranged to rotate synchronously, with shafts marked 07 on all figs. . 1-11 in this case synchronously rotate strictly counterclockwise.

А вот на фиг. 2 изображен подобный сегмент углового сектора совмещенной координатной сетки тоже с углом в 60°, причем левая его часть, но уже в составе модуля синхронизации вращения, на которой также легко прослеживается выше описанная закономерность с расположением и синхронным вращением валов 07 посредством взаимодействия введенных цилиндрической формы шестерен 31.But in FIG. Figure 2 shows a similar segment of the angular sector of the combined coordinate grid with an angle of 60 °, the left part of it, but already as part of the rotation synchronization module, on which the above described pattern with the location and synchronous rotation of the shafts 07 through the interaction of gears introduced 31.

Также в составе модулей синхронизации вращения и отбора мощности на фиг. 2 промаркированы и валы 08, которые согласно совмещенной координатной сетки расположены, как и вал 07 с крейцкопфным КШМ на равноудаленном расстоянии от единой точки отсчета 00, но только на оси цилиндров 16 с тронковым КШМ, при этом сами валы 08 являются валами промежуточными, то есть на которых размещены только шестерни 31 зацепления, последовательно передающие крутящий (вращающий) момент. Кстати, валы 08 в данном случае выполнены с возможностью синхронно вращаться только по направлению часовой стрелки.Also included in the rotation synchronization and power take-off modules in FIG. 2, the shafts 08 are also marked, which according to the combined coordinate grid are located, like the shaft 07 with a crosshead KShM at an equidistant distance from a single reference point 00, but only on the axis of the cylinders 16 with a tronical KShM, while the shafts 08 themselves are intermediate shafts, i.e. on which only gears 31 of gearing are placed, sequentially transmitting torque (torque). By the way, the shafts 08 in this case are made with the ability to synchronously rotate only clockwise.

Промежуточными можно назвать и пару валов обозначенных цифрой 10 на фиг. 2, но ниже выясниться, что синхронное вращение валов 10 полезно обеспечивает и работу воздуховпускных органов, кстати, последнее словосочетание неслучайно позаимствовано (взято) из вышеприведенной фразы выбранного прототипа, но позиционируется вместе с применением современных элементов, материалов, технологий, ориентированных только на достижение технического результата.Intermediate can also be called a pair of shafts indicated by the number 10 in FIG. 2, but it turns out below that the synchronous rotation of the shafts 10 is useful and ensures the operation of the air intake organs, by the way, the last phrase is not accidentally borrowed (taken) from the above phrases of the selected prototype, but is positioned together with the use of modern elements, materials, technologies focused only on achieving technical result.

Ну, и последний значимый на совместной координатной сетке обозначен осевой центр вала 09, который и на фиг. 2 и на других графических материалах с учетом масштаба равноудален с одной стороны от осевой линии вала 08, а с другой стороны отточек 01, 03, 05 - нечетных центров кругов, которые в очередной раз повторюсь являются одновременно и центрами рабочих объемов цилиндров 16 с крейцкопфными КШМ. Кстати, валы 09, как и 08, в данном случае выполнены с возможностью синхронно вращаться только по направлению часовой стрелки.Well, the last significant on the joint coordinate grid is the axial center of the shaft 09, which is also shown in FIG. 2 and on other graphic materials, taking into account the scale, it is equidistant on one side of the axial line of the shaft 08, and on the other side of the outlines 01, 03, 05 - the odd centers of the circles, which once again will be simultaneously the centers of the working volumes of the cylinders 16 with crosshead KShM . By the way, shafts 09, like 08, in this case are made with the ability to synchronously rotate only clockwise.

Причем в промежутках (разрывах) как у шести валов 07, так и у шести валов 09 расположены боковые цилиндрической формы щеки 15, а уже между парными щеками 15 расположены смонтированные кривошипы 30 одного диаметра.Moreover, in the gaps (gaps) both six shafts 07 and six shafts 09 have lateral cylindrical cheeks 15, and already mounted between the pair cheeks 15 are mounted cranks 30 of the same diameter.

Как отмечалось выше для понятного восприятия кривошипами 30 на фиг. 3-10 обозначены и кривошипы модулей с ранним продолженным расширением, хотя расположение данных кривошипов 30 на боковых щеках15 отличается величиной радиуса от центра соответствующего вала 09 или плечом приложения усилий. Данное отступление от одной величины плеча приложения усилий продиктовано тем, что все экспандерные цилиндры 13 с поршнями 33 модулей с продолженным расширением выполнены согласно расчетам полусферической формы, что во многом предпочтительнее, оптимально, промышленно технологично с учетом применения плоских межмодульных перегородок (на фиг. 3-10 они не показаны).As noted above, for clear understanding by cranks 30 in FIG. 3-10, the cranks of modules with early continued expansion are also indicated, although the location of these cranks 30 on the side cheeks15 differs by the radius from the center of the corresponding shaft 09 or by the shoulder of the application of force. This deviation from one value of the shoulder of the application of force is dictated by the fact that all expander cylinders 13 with pistons 33 of the modules with continued expansion are made according to hemispherical calculations, which is much more preferable, optimally, industrially technological taking into account the use of flat intermodular partitions (in Fig. 3- 10 they are not shown).

Кстати, совсем неслучайно все кривошипы 30 в модулях с рабочим ходом изображаются на фиг. 3-10, привязанными к линиям соответствующих кругов - это и удобно для нанесения данных кривошипов 30 и чтобы оправданно избежать прорисовку более мелких линий на представленных графических материалов.By the way, it is no coincidence that all cranks 30 in the stroke modules are depicted in FIG. 3-10, tied to the lines of the respective circles - this is convenient for applying these cranks 30 and to justifiably avoid drawing smaller lines on the graphic materials presented.

Круги и их местоположение на совмещенной координатной сетке и на других графических материалах нанесены тоже совсем неслучайно, причем все изображенные ряды кругов одного диаметра, расположены так, что возможно между рядами этих кругов провести только три вида (или три возможных варианта) пересечений касательных линий, которые каждый круг из данного числа вписывают в правильный шестиугольник (фиг. 1-2), что очень важно.The circles and their location on the combined coordinate grid and on other graphical materials are also not accidentally plotted, and all the rows of circles of the same diameter shown are arranged so that it is possible to draw only three types (or three possible options) of intersections of tangent lines between the rows of these circles, which each circle of a given number is inscribed in a regular hexagon (Fig. 1-2), which is very important.

Для подтверждения этих признаков построения ближе к центру фиг. Специально утолщенными линиями выделен правильный шестиугольник, который всегда образуется при пересечении этих касательных линий любого круга на данной координатной сетки. Также похожее выделение, но другого правильного шестигранника изобразим на фиг. 2, а центр вписанного круга промаркируем точкой 11, чтобы в дальнейшем было проще ориентироваться в положении крейцкопфа 14 в любом из модулей с рабочим ходов и крейцкопфным КШМ.To confirm these construction features closer to the center of FIG. Specially thickened lines highlight the regular hexagon, which is always formed when these tangent lines intersect any circle on a given coordinate grid. Also a similar selection, but another regular hexagon, is depicted in FIG. 2, and the center of the inscribed circle is marked with a point 11, so that in the future it will be easier to navigate in the crosshead position 14 in any of the modules with working strokes and crosshead KShM.

На фиг. 3-5 с учетом масштаба произошел переход от элементов и частей общей совмещенной координатной сетки, на базе которых смонтирован заявленный ДВС «НОРМАС» №34 к детальной прорисовке местоположения и краткого описания термодинамических процессов, которые происходят именно в данный момент.In FIG. 3-5, taking into account the scale, there was a transition from elements and parts of a common combined coordinate grid, on the basis of which the declared NORMAS ICE No. 34 was mounted to a detailed drawing of the location and a brief description of the thermodynamic processes that are taking place at the moment.

Еще на фиг. 1-2 координатной сетке и в деталировке элементов заявленного ДВС нетрудно заметить, что диаметры кругов равны диаметрам цилиндров 13 и 16, поршней 33,34, поршней 19 помпы, диаметрам боковых цилиндрической формы щек 15, между парами которых размещены кривошипы 30, с учетом допусков при изготовлении, а также диаметрам окружности впадин зубьев шестерен 31 зацепления, которые, как описано выше, введены в состав узлов или деталей модулей с небольшим по количеству наименований в комплектацию ДВС.Also in FIG. 1-2 coordinate grid and in the detailing of the elements of the declared ICE, it is easy to notice that the diameters of the circles are equal to the diameters of the cylinders 13 and 16, pistons 33.34, pistons 19 of the pump, the diameters of the lateral cylindrical shape of the cheeks 15, between the pairs of which the cranks 30 are placed, taking into account the tolerances in the manufacture, as well as the diameter of the circumference of the cavities of the teeth of the gears gears 31 gearing, which, as described above, are included in the components or parts of modules with a small number of items in the ICE.

Оговоримся сразу, что в этом кратком описании Вы не найдете пояснений относительно расположения технологических выборок (карманов) для крепления, стыковки, допустим тех же межмодульных перегородок, а на графических материалах допустим одни зазоры в местах перемещений или вращений узлов и элементов местами то отсутствуют, то сознательно увеличены или изображены весьма упрощенно, но в целом везде выдерживаются межосевые расстояния друг от друга, особенно центров кругов, которые сознательно увеличены в размере.We will make a reservation right away that in this brief description you will not find explanations regarding the location of technological samples (pockets) for fastening, joining, let's say the same intermodule partitions, and on graphic materials we will allow some gaps in places of movements or rotations of nodes and elements sometimes missing deliberately enlarged or depicted in a very simplified way, but on the whole the interaxal distances from each other are maintained everywhere, especially the centers of the circles, which are deliberately enlarged in size.

На фиг. 1-2 сознательно половинки кругов, что выходили за пределы углового сектора 60° или допустим дополнительные детали, которые могут быть введены, обозначены штрихпунктирной линией, а на фиг. 3-11общие точки соседствующих модулей, но находящиеся на разных страницах при соединении знаками * - ****.In FIG. 1-2 deliberately halves of the circles that went beyond the angular sector of 60 ° or suppose additional details that can be entered are indicated by a dash-dot line, and in FIG. 3-11 common points of adjacent modules, but located on different pages when connected by * - **** signs.

На фиг. 4 изображен момент окончания рабочего хода и графически подмечено как до этого момента происходила петлевая продувка цилиндров 16 от остатков продуктов сгорания посредством применения (как пояснялось выше) системы воздуховпускных органов. Почему систему - потому, что воздуховпускными органами в данном случае названы не только, непоказанные на фиг. 3-11, но введенные в систему обратные клапана, подключенные к газоходам через каналы с эжекцией, дополнительные части кулисы, а по сути, - поршни 19 воздушной помпы с манжетным уплотнением цилиндров 13, трубчатые воздуховоды 17 с окнами впуска и выборками, расположенными по периметру цилиндров 13,16, участки с необходимыми перепускными байпасными воздуховодами и объемами, золотники воздухораспределительные или, если упрощенно - 3-х ходовые краны, перепускные полости которых образованы введением во внутреннюю полость воздуховода 17 с соответствующими отверстиями двух шаровых кранов 18, выполненные с возможностью синхронного вращения от соосного соединения с валами 10, и которые обеспечивают расчетную величину давления наддува.In FIG. 4 shows the end of the stroke and graphically observes how until this moment a loop purge of the cylinders 16 from the remnants of the combustion products occurred through the use (as explained above) of the air inlet system. Why the system - because in this case not only the air inlet bodies are named, not shown in FIG. 3-11, but check valves introduced into the system, connected to the flues through ejection channels, additional wings, and in fact, pistons 19 of the air pump with lip seals 13, tubular air ducts 17 with inlet windows and seals located around the perimeter cylinders 13.16, sections with the necessary bypass bypass ducts and volumes, air distribution valves or, if simplified, 3-way valves, the bypass cavities of which are formed by introducing into the inner cavity of the duct 17 with the corresponding their openings two ball valves 18, adapted to simultaneous rotation of the coaxial connection shaft 10 and which provide the calculated boost pressure value.

Хотя очевидно, что эффективные параметры наддува в основном достигаются посредством увеличения плотности свежего заряда воздуха поступающего в рабочий объем модулей с рабочим ходом при понижении его температуры.Although it is obvious that effective boost parameters are mainly achieved by increasing the density of a fresh charge of air entering the working volume of the modules with a stroke while lowering its temperature.

Чтобы не путаться и адресно на графических материалах описывать конкретный модуль - объединим №34 с точками на совмещенной координатной сетке, где нечетные точки 01, 03, 05 - центры рабочих объемов цилиндров 16 с крейцкопфным КШМ, а четные точки 02, 04, 06 соответствующие центры с тронковыми КШМ, то о чем прописано выше, чтобы соединить детали и узлы в единый корпус (фиг. 6-8).In order not to get confused and to describe a specific module on graphic materials, we combine No. 34 with the points on the combined coordinate grid, where the odd points 01, 03, 05 are the centers of the working volumes of the cylinders 16 with the crosshead KShM, and the even points 02, 04, 06 are the corresponding centers with tronovy KShM, then what is described above to connect parts and assemblies into a single housing (Fig. 6-8).

Исходя из этого, поршни 34 модулей с рабочим ходом №34 - 01-06 выполнены сборными, но при этом имеют существенные отличия, кроме, пожалуй, самой формы конструкций головок 20 поршней 34 - здесь много взаимозаменяемого. Хотя не только толщина головки 20 поршней 34, форма поверхности его днища и крышки 21 цилиндра 16 формируют объем камеры сгорания и определяют расчетную степень сжатия, но и другие важные термодинамические параметры.Based on this, the pistons 34 of the modules with a stroke No. 34 - 01-06 are made prefabricated, but at the same time they have significant differences, except, perhaps, the very shape of the designs of the heads of 20 pistons 34 - there are many interchangeable ones. Although not only the thickness of the head 20 of the pistons 34, the surface shape of its bottom and the cover 21 of the cylinder 16 form the volume of the combustion chamber and determine the calculated compression ratio, but also other important thermodynamic parameters.

А чтобы в газопоршневом или дизельном варианте ДВС происходило четкое протекание термодинамического цикла с расчетными параметрами, а сам впрыск топливной смеси был растянут по времени относительно угла поворота полого вала 12, крышки 21 цилиндров 16 снабжены тремя гнездами 22 для размещения форсунок, а также, чтобы в ряде случаев обеспечить быстрый переход на работы ДВС с применением моторного синтетического топлива - диметилового эфира (ДМЭ), обеспечивающего экологические нормы Euro 3.And so that in the gas-piston or diesel engine version there should be a clear thermodynamic cycle with the calculated parameters, and the injection of the fuel mixture be extended in time relative to the angle of rotation of the hollow shaft 12, the caps 21 of the cylinders 16 are equipped with three slots 22 for accommodating nozzles, and also In some cases, to ensure a quick transition to the operation of ICE with the use of synthetic motor fuel - dimethyl ether (DME), which ensures environmental standards Euro 3.

Еще на фиг. 3 - изображено, что у модулей №34 - 02, 04, 06 в состав сборных поршней 34 введена легко демонтируемая после разъема болтового соединения юбка 24, причем так, что цилиндрическая форма ее внешней поверхности переходит в ответную (папа-мама) конусообразную форму внутренней поверхности поршня 34, создавая при этом конусообразное соединение, а вместе с головкой 20 поршня 34 - единое место (постель), где размещен шаровой 3-х ходовой кран 23 с возможностью ограниченного поворота при перемещении поршня 34 посредством непосредственного жесткого соединения с шатуном 25, который имеет форму изогнутой пластины двутаврового профиля с укороченными плечиками и для облегчения веса перфорированную отверстиями поверхность. А вот у модулей №34 - 01, 03, 05 только головка 20 поршня 34 и соединенная с ним цилиндрической формы юбка 24 образуют место (постель), где размещен уже узел шарового сочленения 41 крейцкопфа 14 (удобно было обозначить на фиг. 7), кстати, который имеет форму прямой пластины двутаврового профиля тоже с укороченными плечиками и с перфорированной отверстиями поверхностью. Другие концы вышеописанных пластин выполнены с проушинами с должным допуском под диаметр кривошипа 30, где при размещении занимают центральное место, одновременно на шейке кривошипа 30 также размещено четное число изогнутых пластин 27 с проушинами на обоих концах, причем длина между центрами проушин и центрами шаровых сочленений всех пластин, включая сборный (с соединением 26) крейцкопфный КШМ, одинаковы, как впрочем, и поверхностный профиль. Вот почему четное число равной длины и одинаково изогнутых пластин 27 нигде на фиг. 3-10 не попали в центральный разрез. Да и помним, что технической задачей изобретения является и способ улучшения технологичности изготовления и обеспечение данного варианта небольшим по количеству введенных наименований в комплектацию ДВС и отсутствием узлов с мелкими деталями - все это, как и вышеприведенная одинаковость размеров поршней 33, 34, шестерен 31, щек 15 формирует полезную функциональность при конструировании и придает элементам ДВС бесспорную оптимальную технологичность как при изготовлении, так и при сборке.Also in FIG. 3 - it is shown that, for modules No. 34 - 02, 04, 06, the prefabricated pistons 34 have a skirt 24 that can be easily dismantled after the bolt connection, so that the cylindrical shape of its outer surface transforms into the mating (father-mother) conical shape of the inner the surface of the piston 34, creating a cone-shaped connection, and together with the head 20 of the piston 34 - a single place (bed) where the ball 3-way valve 23 is placed with the possibility of limited rotation when moving the piston 34 by means of a direct rigid connection to the shaft SG 25 which has the shape of the curved plate double-T profile with shorter shoulders and to facilitate weight perforated holes surface. But for modules No. 34 - 01, 03, 05 only the head 20 of the piston 34 and the cylindrical skirt 24 connected to it form a place (bed), where the ball joint assembly 41 of the crosshead 14 is already placed (it was convenient to mark in Fig. 7), by the way, which has the shape of a straight plate of an I-profile, also with shortened shoulders and a surface with perforated holes. The other ends of the above-described plates are made with eyes with a proper tolerance for the diameter of the crank 30, where they occupy a central place, while the crank neck 30 also has an even number of bent plates 27 with eyes at both ends, the length between the centers of the eyes and the centers of the ball joints of all plates, including prefabricated (with connection 26) crosshead KShM, the same, as well as the surface profile. That is why an even number of equal length and equally curved plates 27 is nowhere in FIG. 3-10 did not fall into the central section. Yes, and we remember that the technical objective of the invention is also a method for improving manufacturability and providing this option with a small number of items entered into the ICE and the absence of components with small parts - all this, as well as the above-mentioned identical sizes of pistons 33, 34, gears 31, cheeks 15 forms useful functionality in the design and gives the elements of the internal combustion engine an undeniable optimal manufacturability both in manufacturing and in assembly.

Экспериментальные и термодинамические расчеты показали, что полное расширение рабочего тела до того момента, когда при рабочем ходе ДВС изменяется вектор движения кривошипа 30, не дает того прироста работы на индикаторной диаграмме ДВС, который может быть обеспечен только за счет возможности качественного газообмена, а также от хорошо отлаженного раннего продолженного расширения, которое начинает осуществляться еще до того, когда поршни 34 в модулях с рабочим ходом №34 - 01-06 изменят свой вектор движения. На фиг. З изображен момент начало условно раннего (так как поршень 34 прошел лишь половину рабочего хода) продолженного расширения.Experimental and thermodynamic calculations showed that the complete expansion of the working fluid until the crank movement vector 30 changes during the ICE working stroke does not give the increase in work on the ICE indicator diagram that can be achieved only due to the possibility of high-quality gas exchange, as well as well-debugged early continued expansion, which begins even before the pistons 34 in the modules with a stroke No. 34 - 01-06 change their motion vector. In FIG. C depicts the moment of the beginning of a conditionally early (since the piston 34 has passed only half the stroke) of continued expansion.

Да и согласитесь, считается, что начальное движение свободного от связей поршня 34 первоначально обеспечивается исключительно взрывным импульсом и фронтом воспламенения горючей смеси, а так же законами инерции при его дальнейшем перемещении (подобно бильярдному шару после удара или вылетающему снаряду), а само расширение сгоревшей смеси всегда вторично и является скорее функцией геометрических размеров полостей расширения, как говорится - было бы, где и куда расширяться, обеспечивая при этом однонаправленность вектора движения и полезную взаимосвязь узлов ДВС.Yes, and you must agree, it is believed that the initial movement of the piston free of bonds 34 is initially provided exclusively by an explosive pulse and the ignition front of the combustible mixture, as well as by the laws of inertia during its further movement (like a billiard ball after an impact or an flying projectile), and the expansion of the burnt mixture itself always secondary and is rather a function of the geometric dimensions of the expansion cavities, as they say - it would be where and where to expand, while ensuring the unidirectionality of the motion vector and is useful interconnection of ICE nodes.

Для достижения технического результата в системе воздуховпускных органов предусмотрено введение встроенных, конструктивно приспособленных 3-х ходовых кранов 18, перепускные полости которых образованы соединением внутренней полости воздуховода 17 с рядом выполненных отверстий и запирающего или регулирующего элемента крана 18, имеющего сферическую форму, выполненных с возможностью синхронного вращения от соосного соединения с промежуточным валом 10 и байпасных линий воздуховодов 17 (они частично изображены на фиг. 3-10 в виде присоединенных фланцев к крану 18), а по сути, здесь позиционируется наличие объединяющей прямой и обратной взаимосвязи, которая в определенный расчетный момент положения соответствующих шестерен 31 осуществляет петлевую продувку или наполнение цилиндров 16 воздухом, что несомненно и позволяет говорить о присутствие в изобретении признаков перспективного газообмена.To achieve a technical result in the system of air inlet bodies, the introduction of built-in, structurally adapted 3-way valves 18 is provided, the bypass cavities of which are formed by connecting the internal cavity of the duct 17 with a number of holes and a locking or regulating element of the valve 18 having a spherical shape, made with the possibility of synchronous rotation from the coaxial connection with the intermediate shaft 10 and the bypass lines of the ducts 17 (they are partially shown in Fig. 3-10 in the form of attached flanges to the faucet 18), and in fact, it is positioned availability combining the forward and reverse relationship, that at a certain calculated point position of the respective gears 31 performs loop purge or filling the cylinders 16 with air, which certainly and suggests the presence of the inventive features perspective gas exchange.

Чтобы функция газообмена обеспечивалась и расчетным объемом воздуха в конструкцию модулей с ранним продолженным расширением может быть введена дополнительная перегородка 28, добавляющая необходимые сквозные прорези 29 на уже перфорированной поверхности стакана 32 полуцилиндрической формы. Перфорированы расчетным числом отверстий 35 для охлаждения составных деталей кулисы при ее ограниченном возвратно- поступательном перемещении, которая как-то едино не обозначена на фиг. 3-10, но по сути являются основным связывающим звеном поршня 19 воздушной помпы, поршня 33 и стакана 32. Кулиса имеют возможность совершать в направляющих ограниченные возвратно-поступательные перемещения, выполнена с образованием двух направляющих лотков, между которыми имеет возможность совершать такие же перемещения ползун (на фиг. 3-10 его нет, чтобы не мельчить), выполненный с возможностью свободно вращаться относительно оси кривошипа 30 при передаче усилий посредством размещения обоймы контактируемого игольчатого или шарикового подшипника качения, кстати, последние размещены, как правило, между внутренним диаметром проушины пластины 27 и диаметром кривошипа 30.In order for the gas exchange function to be ensured by the estimated volume of air, an additional partition 28 can be introduced into the design of modules with early continued expansion, adding the necessary through slots 29 on the already perforated surface of the cup 32 in a semi-cylindrical shape. Perforated by the estimated number of holes 35 for cooling the components of the wings at its limited reciprocating movement, which is somehow not uniformly indicated in FIG. 3-10, but in fact they are the main connecting link of the piston 19 of the air pump, the piston 33 and the nozzle 32. The wings have the ability to make limited reciprocating movements in the guides, made with the formation of two guide trays between which the slider has the ability to make the same movements (in Fig. 3-10 it is not, so as not to fade), made with the ability to freely rotate relative to the axis of the crank 30 when transmitting forces by placing the cage of a contact needle or ball bearing Single rolling Incidentally, the last placed, usually between the inner diameter of plate lugs 27 and the diameter of the crank 30.

Введение перегородок 28, дополнительных перепускных полостей, байпасных линий и обратных клапанов в модули продолженного расширения преобразует воздушную помпы с поршнями 19 в уже помпу двукратного (двойного) действия.The introduction of partitions 28, additional bypass cavities, bypass lines and check valves into continuous expansion modules converts the air pump with pistons 19 into an already double-acting (double) pump.

Вторым важным фактором прироста работы на индикаторной диаграмме ДВС безусловно является, как утверждается выше, раннее продолженное расширение, выхлопных газов прорывающихся из цилиндров 16 в экспандерные цилиндры 13, где при детандерном редуцировании реализуется генерация энергии выхлопа, причем, именно этот начальный момент изображен на фиг. З, когда поршень 34 еще не изменил свои векторы движения, пройдя лишь половину рабочего хода.The second important factor in the increase in work on the ICE indicator diagram is undoubtedly, as stated above, the early continued expansion of exhaust gases bursting from cylinders 16 into expander cylinders 13, where the exhaust energy is generated during expander reduction, and this is the initial moment shown in FIG. 3, when the piston 34 has not yet changed its motion vectors, having passed only half the stroke.

Не желая связывать себя с какой-либо теорией, авторы изобретения полагают, что всякое перемещение поршня 34 в цилиндре 16 начинается и происходит как следствие исключительно начального взрывного импульса в камере сгорания, который не исчезает, не рассеивается вместе со звуковой волной, а ориентирован с направлением движения выхлопных газов, изменяя скорость потока и усиливая вектор направления, если на его пути встречается расчетная площадь поршня 33.Not wanting to associate themselves with any theory, the inventors believe that any movement of the piston 34 in the cylinder 16 begins and occurs as a result of an exclusively initial explosive pulse in the combustion chamber, which does not disappear, does not dissipate with the sound wave, but is oriented with the direction movement of exhaust gases, changing the flow velocity and increasing the direction vector if the calculated piston area 33 is encountered along its path.

Как вскользь замечено выше, было бы куда и где расширяться, и это подобно установке дополнительных парусов при попутном потоке или сильных порывах ветра, чтобы реально усилить тягу и скорость парусника.As casually noted above, it would be where and where to expand, and this is similar to installing additional sails with a fair flow or strong gusts of wind to really increase the thrust and speed of the sailboat.

Также технический результат достигается, когда в сборном поршне 34 модулей №34 - 02, 04, 06 в районе сборки вышеупомянутого конусообразного соединения конструктивно предусмотрено формирование потоков раннего продолженного расширения, а в качестве устройства для осуществления этого выбраны правая и левая ветви, выполненных винтовых конусообразных выборок в месте соединения, в которые заложена трубка 36, один конец которой начинаются в районе усеченной вершины конуса, примыкающего к 3-х ходовому шаровому крану 23, а второй конец трубки 36 тоже закреплен в конусообразной винтовой выборке и почти вплотную подходит к периметру юбки 24.Also, the technical result is achieved when the assembly piston 34 of the modules No. 34 - 02, 04, 06 in the assembly area of the aforementioned cone-shaped connection structurally provides for the formation of early continued expansion flows, and the right and left branches made of helical cone-shaped samples are selected as a device for this at the junction in which the tube 36 is laid, one end of which begins in the region of the truncated top of the cone adjacent to the 3-way ball valve 23, and the second end of the tube 36 is also behind replays in a conical spiral sample and almost comes close to the perimeter of the skirt 24.

Момент начала раннего продолженного расширения реализуется, когда через предусмотренное отверстие в центре головки 20 поршня 34 и через перепускные полости, открывшиеся при повороте 3-х ходового шарового крана 23, выхлопные газы устремляются в полость 40, что расположена в месте выхода второго конца трубки 36 на теле поршня 34, и которая к этому моменту подошла к полости, где берет начало расширенная выборка профильного паза 37, но уже на цилиндре 16. Детали, входящие в ДВС могут быть получены с использованием общепринятых технологий литья, механической обработки, штамповки и т.д. То же относится и к профильному пазу 37, когда днище цилиндров 13 собрано и закреплено из двух скрепленных половинок, одна из которых перфорирована расчетным числом сквозных отверстий в месте выборки профильного паза 37 для истечения газов.The moment of the beginning of the early continued expansion is realized when through the provided hole in the center of the head 20 of the piston 34 and through the bypass cavities that opened when the 3-way ball valve 23 was turned, the exhaust gases rush into the cavity 40, which is located at the exit of the second end of the tube 36 to the body of the piston 34, and which at this point has approached the cavity, where an expanded selection of the profile groove 37 originates, but already on the cylinder 16. Parts included in the internal combustion engine can be obtained using conventional casting technologies, processing, stamping, etc. The same applies to the profile groove 37, when the bottom of the cylinders 13 is assembled and secured from two fastened halves, one of which is perforated by the estimated number of through holes at the sampling location of the profile groove 37 for gas outflow.

Еще часть деталей предусмотрительно могут быть выполнены из расчетного числа двухсторонних слоев сопряженных и закрепленных между собой пластин, из облегченных композитных материалов и термостойких волокон.Another part of the details can prudently be made of the estimated number of bilateral layers of conjugated and fixed plates, from lightweight composite materials and heat-resistant fibers.

После углового поворота оси кривошипа 30 на 180°, выхлопные газы при почти атмосферном давлении выйдут через выпускные окна цилиндров 13 или же с подсосом, что позиционировалось выше, при этом выходные газоходы 38 у модулей №34 - 02, 04, 06 подключены определенным образом к газоходам от модулей №34 - 01, 03, 05, когда через каналы посредством возникающей эжекции, сформированной дефлекторами потока воздуха при движении его через критическое сечение профилированного сборного выпускного коллектора, создается подсос остатков выхлопных газов из полости цилиндров 13 (фиг. 10).After an angular rotation of the axis of the crank 30 through 180 °, the exhaust gases at almost atmospheric pressure exit through the exhaust windows of the cylinders 13 or with a suction, which was positioned higher, while the exhaust ducts 38 of the modules No. 34 - 02, 04, 06 are connected in a certain way to gas ducts from modules No. 34 - 01, 03, 05, when through the channels through the resulting ejection formed by the air flow deflectors when it moves through the critical section of the profiled exhaust manifold, there is a suction of exhaust gas residues from the cavity Indra 13 (FIG. 10).

Одновременно предоставленные графические материалы и краткое описание конструкции варианта ДВС «НОРМАС» №34 не исчерпывают всю сущность изобретения и не ограничивают каким-либо образом возможные варианты его осуществления, а лишь открывают новые возможности в объеме заявленной формулы, и если какие-то признаки раскрыты для одной компоновки изобретения, то эти же признаки могут быть использованы и в совмещенных компоновках осуществления изобретения, так как при этом выполняется важное условие, что это в конечном случае не противоречит смыслу и духу изобретения.At the same time, the graphic materials provided and a brief description of the design of the NORMAS engine variant No. 34 do not exhaust the essence of the invention and do not limit in any way the possible variants of its implementation, but only open up new possibilities in the scope of the claimed formula, and if any signs are disclosed for one arrangement of the invention, then these same features can be used in combined layouts of the invention, since this fulfills the important condition that this ultimately does not contradict the meaning and spirit of the invention.

В данном случае - это, например, полезное встраивание в «условно пустые» круги на фиг. 1-2 схемы осуществления привода части сельсинов, которые будут находиться почти в той же плоскости, что и шестерни 31 модуля синхронизации, но уже с возможной повышающей редукцией частоты вращения сельсинов 39, а другая ответная часть сельсинов 39, как впрочем, и сам заявленный ДВС, могут быть, например, размещены в составе беспилотного летательного аппарата (БПА) с аэродинамической обтекаемой поверхностью (фиг. 9-11) и обеспечивать изобретению перспективное промышленное применение.In this case, it is, for example, a useful embedding in “conditionally empty” circles in FIG. 1-2 schemes for implementing the drive of the selsyn part, which will be almost in the same plane as the gears 31 of the synchronization module, but with a possible increasing reduction of the speed of the selsyn 39, and the other mating part of the selsyn 39, as well as the declared ICE itself , can be, for example, placed in an unmanned aerial vehicle (UAV) with an aerodynamic streamlined surface (Fig. 9-11) and provide the invention with promising industrial applications.

Claims

1. A two-stroke internal combustion engine (ICE), the casing of which is assembled from modules with a stroke, modules with synchronized rotation of an in-line number of shafts per one power take-off shaft and modules with an early continued expansion of exhaust gases, characterized in that its assembled structure is mounted taking into account combined coordinate grid, on which the location of the centers of circles of the same diameter is predetermined so that it is possible to draw only three types of intersection of tangent lines between the rows of these circles lines that each circle from a given number is inscribed in a regular hexagon, and which, in turn, has a single reference point located on the axis of the hollow power take-off shaft, from which three points of the axial centers of the cylinder working volumes are equidistant from the crosshead crank mechanism (CABG), and on the other three radial rays, which are, in fact, the bisectors of these previous angles, there are the corresponding three points of the cylinders with tronical CABG, and it’s from these six the radial check in the direction of a single reference point at equidistant distance are the axial centers of the shafts of these six modules with a stroke, by the way, which in this case can only rotate counterclockwise, it is easy to notice that the diameters of the circles are equal to the diameters of the pistons, cylinders, the diameters of the lateral cylindrical shape of the cheeks, between the pairs of which the cranks are placed, taking into account, of course, the manufacturing tolerances, as well as the diameters of the circumferences of the cavities of the teeth of the gearing gears; By the way, for modules with connecting rods, a skirt is easily dismounted after the bolt joint is inserted into the assemblies of the pistons, so that the cylindrical shape of its outer surface transforms into the reciprocal conical shape of the inner surface of the piston, creating a conical connection, and together with the piston head a place where a 3-way ball valve is placed with the possibility of limited rotation when moving the piston by connecting to a connecting rod, which has the shape of a curved plate of an I-beam profile with the shoulders turned and the surface perforated with holes, but for modules with a crosshead KShM, only the piston head and the cylindrical skirt connected to it form a place where the knot of the inserted spherical crosshead joint made from a straight plate is placed, and the other ends of the above plates are made with eyelets with tolerance for the diameter of the crank, where they occupy a central place during placement, at the same time an even number of curved plates with eyelets at both ends are also placed on the neck of the crank, what are the lengths between the centers of the eyes and the centers of the spherical joints of all the plates, including the crosshead cross section KShM, the same; and the system of air inlet organs is made with built-in 3-way valves, the bypass cavities of which are formed by connecting the internal cavity of the duct with a number of holes and a locking or regulating element of the valve having a spherical shape, made with the possibility of synchronous rotation from coaxial connection with the intermediate shaft; the rocker also has the ability to make limited reciprocating movements in the guides, made with the formation of two guide trays, between which it has the ability to make the same kind of movement of the slider, made with the ability to freely rotate about the axis of the crank when transmitting forces by placing the cage of a contact needle or ball bearing rolling, by the way, the latter are usually located between the inner diameter of the eye of the plate and the diameter of the crank; but in the assembly piston in the assembly area of the aforementioned cone-shaped connection, the formation of early continued expansion flows is structurally provided, and the right and left branches of the made screw cone-shaped samples at the junction where the tube is laid, one end of which begins in the area the truncated top of the cone adjacent to the 3-way ball valve, and the second end of the tube is also fixed in a cone-shaped screw set and fits closely to the perimeter etru skirts; the beginning of the early continued expansion can be realized when through the provided hole in the center of the piston head and through the bypass cavities that opened when the 3-way ball valve is turned, the exhaust gases rush into the cavity, which is located at the outlet of the second end of the tube on the piston body, and which at this point approached the cavity, where an expanded sample of another profile groove originates, but already located on the cylinder and directed to the bottom of the expander cylinders, the bottom of which is assembled and originates akrepleno of two halves held together, one of which is perforated calculated number of through-holes in place of the sample of the profile groove for the flow of exhaust gases.

2. ICE according to claim 1, characterized in that additional bypass cavities, bypass lines, check valves and a baffle can be added to the design of modules with early continued expansion, adding the necessary through slots on the already perforated surface of the semicylindrical glass to provide the ICE with a design volume air, while the piston air pump is converted into a double-acting pump; parts included in the internal combustion engine can be obtained using generally accepted technologies of casting, machining, stamping, and some of the details can be prudently made from the estimated number of bilateral layers of conjugated and fixed plates, from lightweight composite materials and heat-resistant fibers.