RU2781735C1

RU2781735C1 - Internal combustion engine “normas” n 15 of the drone

Info

Publication number: RU2781735C1
Application number: RU2021137502A
Authority: RU
Inventors: Барк, (Норкина) Кристина Анатольевна
Original assignee: Барк, (Норкина) Кристина Анатольевна
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-10-17

Abstract

FIELD: engine technology.

SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. The two-stroke internal combustion engine (ICE) is characterized by the fact that the prefabricated housing (24) is mounted from modules (05) with a working stroke and with the ability to work on fuel of kerosene-gas oil fractions, modules (03) with the ability to work in the air pump mode, modules (04) with early continued expansion of exhaust gases and the module for synchronization of rotation with the power transfer group. The rotation synchronization module with the power transfer group is made with the possibility of synchronous rotation of the introduced three identical gears (12) of gear cylindrical engagement, mounted with a small tension on the shafts (00), (01), (02) and epicycle (11). Each element or link of the internal combustion engine is mounted on the basis of coordinate grid points, which appear like a mosaic when paving a part of the plane with figures of identical convex pentagons, the internal angles of which are always magnitudes: 90°, 105°, 135°, 60° and 150°, and the three sides of the pentagon are strictly equal to half of the fourth one. All six points of the centers of the volume of the combustion chambers and cylinder cavities, when the piston (16) is at the upper dead center (UDC), are located on the circumferences of large circles, the centers of which are also points (00*) and (00**) from the pattern of laying out pentagons. The diameter of the circumference of three small circles with shaft centers (00), (01), (02) is equal to half the length of the fourth side of this convex pentagon, and hence to the diameters of the circles of the projections of gear wheels, the diameters of pistons (16), cylinders (17), taking into account the necessary gaps and tolerances during assembly, the radii of crank centers from shaft rotation centers (00), (01), (02) are equal to each other. The structural dimensions of the elements of the crank mechanism are the same. To reduce the thermal conductivity, the body of the cylinder covers (17) and the surfaces of the piston bottoms (16) are made with reinforcement using plates with perforated holes by joint sintering. The inclination of the plates to the surface, which is in contact with the combustion zone, is equal to an angle of 90°. A number of bellows are integrated into the internal combustion engine, paired with 3-way valves, and with the possibility of synchronous interaction from the shaft drives to form accumulation and regulate the supply of calculated volumes of air to the cylinder of modules (05) with a working stroke, as well as fuel and lubricants to the friction points of this internal combustion engine. The possibility of uniform synchronous rotation of the shafts in this internal combustion engine is also ensured by the fact that the working strokes of the pistons (16) or the same strokes in the cylinders in paired modules (05) are performed not at one time, but after a 180° turn of the corresponding shafts, that is, it is possible to alternate working strokes or the same strokes in the cylinders (17) with the layout options for assembling the modules of this internal combustion engine as part of an unmanned mechatronic device.

EFFECT: increase in the torque and uniformity of rotation on the output power transfer shafts.

1 cl, 3 dwg

Description

Заявленная конструкции двигателя относится к области энергомашиностроения, а именно к промышленно применимым объёмным 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. Чтобы не только подтвердить взаимосвязанное функционально - конструктивное образующее единство изобретения представлен и способ создания (получения) графических материалов не исчерпывающих всю сущность изобретения, а для упрощения пояснений взаимодействий деталей и элементов даже введены послойные разрезы, а также для краткого описания взаимосвязи, точного местоположения узлов при сборке предопределило введение понятия - модуль, которое связано и определяется как полезная и устойчивая совокупностью похожих свойств при конструировании заявленного ДВС в составе беспилотника. Беспилотник-закрепившееся название одного из видов технического мехатронного устройства, которое перемещается по земле, воде или в воздухе без экипажа на борту при условии введения в данное устройство движителя(ей), а также внутренней и внешней системы управления.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 also possible to transfer its operation to the compressor mode - a device for creating excess pressure of the working fluid or an expander - a generating device for reduction pressure of the working fluid and obtaining power on the output shaft. In order not only to confirm the interconnected functional and constructive unity of the invention, a method for creating (obtaining) graphic materials that do not exhaust the entire essence of the invention is also presented, but to simplify explanations of the interactions of parts and elements, even layered sections are introduced, as well as for a brief description of the relationship, the exact location of the nodes at The assembly was predetermined by the introduction of the concept - a module, which is connected and defined as a useful and stable set of similar properties in the design of the claimed internal combustion engine as part of a drone. A drone is a fixed name for one of the types of technical mechatronic device that moves on land, water or in the air without a crew on board, subject to the introduction of a propulsion device (s) into this device, as well as an internal and external control system.

Неслучайно выбран и номер, и координатная сетка построения этого очередного варианта ДВС «НОРМАС». В октябре 2015г. стало известно, что американские математики (в том числе Кейси Манн) из Вашингтонского Университета в Ботелле, используя компьютерные вычисления нашли новый 15-й тип формы выпуклого пятиугольника паркета (плитка мощения), внутренние углы которого составляют 90,105,135, 60 и 150 градусов, а три стороны из пяти равны половине четвертой. Экспериментальные расчеты проходящих в ДВС процессов показали, что полное расширение рабочего тела до того момента, когда при рабочем ходе ДВС изменяется вектор движения кривошипа 13, не дает того прироста работы на индикаторной диаграмме ДВС, который может быть обеспечен за счет качественного газообмена, а также от хорошо отлаженного разделённого раннего продолженного расширения выхлопных газов с предполагаемым дожиганием, которое начинает осуществляться до того, когда поршень 16 в модулях с рабочим ходом ещё не изменил свой вектор движения на противоположный. 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.It is no coincidence that both the number and the coordinate grid for constructing this next version of the NORMAS ICE were chosen. October 2015 it became known that American mathematicians (including Casey Mann) from the University of Washington at Bothell, using computer calculations, found a new 15th type of convex pentagon parquet (paving tile) shape, the internal angles of which are 90,105,135, 60 and 150 degrees, and three the sides of five are equal to half of the fourth. Experimental calculations of the processes taking place in the internal combustion engine showed that the full expansion of the working fluid until the moment when the motion vector of the crank 13 changes during the working stroke of the internal combustion engine does not give the increase in work on the indicator diagram of the internal combustion engine, which can be provided due to high-quality gas exchange, as well as from well-established separated early continued expansion of the exhaust gases with supposed afterburning, which begins to occur before the piston 16 in the modules with a stroke has not yet reversed its motion vector. Structurally, the closest to the claimed version is an internal combustion engine (AS No. 828780) containing at least one pair of cylinders with reciprocating pistons and a head in which one periodically communicating with the cylinders is placed, a gas distribution spool of a cylindrical shape, equipped with a common for of both cylinders with a combustion chamber and kinematically connected to the engine crankshaft, while in order to increase efficiency by ensuring continued expansion of combustion products, the cylinders are made of different volumes, and the cylinder of a smaller volume is equipped with air inlets, and the cylinder of a larger volume is equipped with gas outlets, and the crankshaft of the crankshaft of the cylinder of a smaller volume is shifted in the direction of advance in the direction of rotation of the crankshaft by 9-72 ° relative to the crank of the 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 realize the advantages of high-quality gas exchange and continued expansion at a more energy-efficient level in a very directed and most complete manner.

Ведь мощность достаточно условный параметр, который отображает полезную работу, совершаемую газами при расширении в цилиндрах 17 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.After all, power is a rather conditional parameter that reflects the useful work done by gases during expansion in the cylinders 17 of the engine per unit time, minus the costs of overcoming friction forces and for actuating auxiliary mechanisms. To put it simply, torque is what actually pushes the car forward, and power is what that 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 geometrical values of the active area of the working bodies and the shoulder of the application of forces.

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 16, а также по мере нарастания активной площади введенных устройств, от хорошо отлаженного разделенного раннего продолженного расширения выхлопных в эспандерных цилиндрах 18 и еще от применением комбинированного дожигания в них.The task that is implemented in the proposed invention predetermined the choice of a two-stroke internal combustion engine, where increased torque values are created not only during, but also after each second stroke of the piston 16, and also as the active area of the introduced devices increases, from a well-established divided early continued expansion of the exhaust in expander cylinders 18 and also from the use of combined afterburning in them.

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, а также чтобы без применения редуктора обеспечить максимально возможный крутящий момент и осуществить равномерность вращения на выходных валах отбора мощности конструкции.When working out a technical problem, the solution of which is aimed at the constructive implementation of both the previous versions of the NORMAS ICE with priority, starting from 10/25/2011, and the declared version of the ICE, in fact, is the expansion of the kinematic capabilities of the ICE, which involve useful multifunctionality, so that at the same time to maintain a well-established thermodynamics of the processes taking place in the internal combustion engine, and also to ensure the maximum possible torque without the use of a gearbox and to ensure uniformity of rotation on the output power take-off shafts of the structure.

С целью понятного и единого восприятия, а также для быстрого распознавания расположения деталей на представленных графических материалах решено максимально упростить и исключить множество ненужных повторений и обозначений, взяв за основу построения связанное местоположение характерных точек на координатной сетки и конкретных элементов заявленного ДВС.For the purpose of clear and unified perception, as well as for quick recognition of the location of parts on the presented graphic materials, it was decided to simplify as much as possible and eliminate many unnecessary repetitions and designations, taking as a basis for constructing the associated location of characteristic points on the coordinate grid and specific elements of the claimed ICE.

В этот раз краткое описание удобнее начать с модуля синхронизации вращения с узлом отбора мощности, который в свою очередь выполнен с возможностью осуществления синхронного вращения закрепленных на них трех одинаковых шестерен 12 зубчатого цилиндрического зацепления, насаженных соответственно с натягом на валы 00, 01, 02 и эпицикл 11, частичный разрез которого в районе средней плоскости зубчатого зацепления изображен фиг. 1, и эта плоскость разреза как бы условно ближе других расположена к нам в данном случае.This time, it is more convenient to start a brief description with a rotation synchronization module with a power take-off unit, which, in turn, is made with the possibility of synchronous rotation of three identical gears 12 of cylindrical gearing fixed to them, mounted, respectively, with an interference fit on shafts 00, 01, 02 and the epicycle 11, a partial section of which in the region of the median plane of the gearing is shown in FIG. 1, and this cut plane is, as it were, conditionally closer than the others to us in this case.

Само наличие и оправданное применение в зубчатом зацеплении корончатой шестерни 11 с внутренним зацеплением (эпицикла) зависит от применения планетарного редуктора или коробки передач в составе беспилотника. Но сам контур эпицикла 11 и трех одинаковых шестерни 12 для ориентации будет сохранен в фиг. 2-3, так как еще раз повторим, что частичные разрезы выполнены на графических материалах, как правило, в разных вертикальных плоскостях, что важно. Хотя в вопросах компоновки ДВС модулями возможны и другие варианты.The very presence and justified use of a crown gear 11 with internal gearing (epicycle) in gearing depends on the use of a planetary gearbox or gearbox as part of the drone. But the outline of the epicycle 11 and three identical gears 12 for orientation will be kept in FIG. 2-3, since we repeat once again that partial cuts are made on graphic materials, as a rule, in different vertical planes, which is important. Although in matters of the layout of the internal combustion engine modules, other options are possible.

Если исходить из того, что технической задачей на решение которой направлено конструктивное выполнение заявленного варианта двухтактного ДВС по сути является расширение кинематических возможностей ДВС, включающего уменьшение инерционных величин и затрат на трение рабочими органами, которыми в данном случае являются поршни 16, при их ограниченных возвратно-поступательных перемещениях относительно осевой линии цилиндров 17 и 18.If we proceed from the fact that the technical problem to be solved by the design implementation of the claimed version of a two-stroke internal combustion engine is, in fact, the expansion of the kinematic capabilities of the internal combustion engine, including the reduction of inertial values and friction costs by the working bodies, which in this case are pistons 16, with their limited reciprocating translational movements relative to the center line of the cylinders 17 and 18.

И любой технический результат реализуется более полно, когда в ДВС содержится (предусмотрена) оптимальная схема компоновки, при этом обеспечить бесспорную оптимальную технологичность при его изготовлении и создать минимальный перечень деталей и узлов, позволяющий легко сравнивать и оценивать все стороны вопроса при разных способах создания устройства.And any technical result is implemented more fully when the internal combustion engine contains (provides) the optimal layout, while ensuring undeniable optimal manufacturability in its manufacture and creating a minimum list of parts and assemblies that makes it easy to compare and evaluate all aspects of the issue with different ways to create a device.

Сама же схема компоновка привязана в данном случае к координатной сетке -основой которой является новый 15-й тип формы выпуклого пятиугольника паркета (плитка мощения), внутренние углы которого составляют 90, 105, 135, 60 и 150 градусов, а три стороны из пяти строго равны половине четвертой, из которых или с помощью которых по сути без проблем и наложений замощена (образована, выложена) и сама мозаика плоскости координатной сетки, когда вышеперечисленные точки 00, 01 и 02 одновременно расположены и на серединах коротких сторон (изображенного на фиг. 1-3 точками) выпуклого пятиугольника. Кстати, концы стороны выпуклого пятиугольника, где в середине расположена точка 00, обозначены удобным введением в маркировку знаков (* и **) и тогда точки 00* и 00** одновременно на фиг. 1-3 обозначают осевые центры двух пар кругов (круг - часть плоскости, ограниченная окружностью) с одинаковыми диаметрами, на которых, кстати, расположены центры объема камер сгорания цилиндров 17 модулей с рабочим ходом и точки расположенные в центрах объема полости цилиндров 18 над поршнем 16 в момент начала продолженного расширения, причем заметим, что все эти шесть точек 03-08 расположены только на окружности большего круга пары, даже при их пересечении - точки 03 и 06 на фиг. 2 и 3, хотя все точки расположены в разных вертикальных плоскостях.The layout scheme itself is tied in this case to a coordinate grid - the basis of which is the new 15th type of convex pentagon parquet shape (paving tile), the internal angles of which are 90, 105, 135, 60 and 150 degrees, and three of the five sides are strictly are equal to half the fourth, of which or with the help of which, in fact, without problems and overlays, the mosaic of the coordinate grid plane itself is tiled (formed, laid out) when the above points 00, 01 and 02 are simultaneously located at the midpoints of the short sides (shown in Fig. 1 -3 points) of a convex pentagon. By the way, the ends of the side of the convex pentagon, where the point 00 is located in the middle, are indicated by the convenient introduction of the signs (* and **) into the marking, and then the points 00* and 00** simultaneously in Fig. 1-3 denote the axial centers of two pairs of circles (a circle is a part of a plane bounded by a circle) with the same diameters, on which, by the way, the volume centers of the combustion chambers of cylinders 17 of modules with a working stroke and points located in the centers of the volume of the cylinder cavity 18 above the piston 16 are located at the moment of the beginning of the continued expansion, and note that all these six points 03-08 are located only on the circumference of the larger circle of the pair, even when they intersect - points 03 and 06 in Fig. 2 and 3, although all points are located in different vertical planes.

Также исключительно для удобства ориентации обозначим знаками (* и **) точки на координатной сетке, расположенные вблизи к точкам 03-08 и в одной вертикальной плоскости, являющимися одновременно одним из углов мозаики вышеупомянутого выпуклого пятиугольника, причем порой данная пара точек расположены строго на пересечении окружностей разных диаметрах, расстояние между которыми строго равно короткой стороне выпуклого пятиугольника с внутренними углами мозаики мощения, о которых сообщалось выше. Например, на фиг. 1 и 3 данные линии построения еще и совпадают с положением верхней кромки днища поршня 16 в момент его нахождения в верхней мертвой точке (ВМТ).Also, solely for the convenience of orientation, we denote by signs (* and **) points on the coordinate grid located close to points 03-08 and in the same vertical plane, which are simultaneously one of the corners of the mosaic of the aforementioned convex pentagon, and sometimes this pair of points are located strictly at the intersection circles of different diameters, the distance between which is strictly equal to the short side of the convex pentagon with the internal corners of the paving mosaic, which were reported above. For example, in FIG. 1 and 3, these construction lines also coincide with the position of the upper edge of the piston head 16 at the moment it is at top dead center (TDC).

Забегая немного вперед, отметим, что было бы неплохо, чтобы в газопоршневом или дизельном варианте двухтактного ДВС обеспечивалась сама возможность затяжного протекания термодинамического цикла с расчетными параметрами как у дизелей или чтобы осуществлялась возможность обеспечить впрыск другого компонента сгорания газообразного синтетического топлива - диметилового эфира и дожигание вредных компонентов из выхлопных газов до нормы Euro 3-4 или чтобы обеспечивалась сама возможность быстрого перехода работы некоторых модулей ДВС из режима компрессора в режим с рабочим ходом. Поэтому у всех крышек 10 этого ДВС гнезда 09 для форсунок присутствуют и унифицированы.Running a little ahead, we note that it would be nice if the gas-piston or diesel version of a two-stroke internal combustion engine provided the very possibility of a protracted thermodynamic cycle with design parameters like diesel engines, or that it would be possible to provide the injection of another component of the combustion of gaseous synthetic fuel - dimethyl ether and the afterburning of harmful components from exhaust gases to the Euro 3-4 standard, or to ensure the very possibility of a quick transition of the operation of some internal combustion engine modules from compressor mode to stroke mode. Therefore, for all covers 10 of this internal combustion engine, sockets 09 for injectors are present and unified.

Чтобы не путаться при дальнейших пояснениях условимся, что точки маркировки на координатной сетке центров вращения валов, центров объема камер сгорания цилиндров 17 модулей с рабочим ходом и точки, расположенные в центрах объема полости цилиндров 18 над поршнем 16 в момент начала продолженного расширения, хотя они могут быть расположены в разных вертикальных плоскостях будут маркироваться также на всех фигурах, в описании и всегда соответствуют местоположению валов 00,01 и 02 или определенного по назначению модуля.In order not to be confused in further explanations, we will agree that the marking points on the coordinate grid of the centers of rotation of the shafts, the centers of the volume of the combustion chambers of the cylinders 17 of the modules with the working stroke and the points located in the centers of the volume of the cavity of the cylinders 18 above the piston 16 at the moment of the beginning of the continued expansion, although they can located in different vertical planes will also be marked on all figures, in the description and always correspond to the location of shafts 00,01 and 02 or a module defined for its intended purpose.

Кривошипы 13 смонтированы между двумя боковыми цилиндрической формы щеками (на фиг. 1-3 не обозначены), которые в свою очередь имеют возможность вращаться в сборной конструкции межмодульных перегородок и узлов корпуса 24.The cranks 13 are mounted between two side cylindrical cheeks (not shown in Figs. 1-3), which, in turn, are able to rotate in the prefabricated structure of the intermodular partitions and housing units 24.

Понятно, что создание экологически безвредного и экономичного рабочего процесса поршневого ДВС всегда является одной из основных задач современного энергетического машиностроения. Также известно, что наиболее приоритетной задачей при этом является увеличение степени сжатия рабочего тела, когда реально уменьшается удельный расход топлива и улучшаются параметры выхлопа.It is clear that the creation of an environmentally friendly and economical working process of a reciprocating internal combustion engine is always one of the main tasks of modern power engineering. It is also known that the highest priority task in this case is to increase the degree of compression of the working fluid, when the specific fuel consumption actually decreases and the exhaust parameters improve.

Именно поэтому с целью повышения степени сжатия воздуха в модулях 05и 08 с рабочим ходом сразу за модулем синхронизации вращения, который включает три одинаковые шестерни 12 зубчатого цилиндрического зацепления, насаженные с натягом на валы 00, 01,02 соответственно, размещен (расположен, находится) модуль 03 (фиг. 3) работающий в режиме компрессора воздуха (помпы), чтобы сначала предварительно несколько повысить давление воздуха, поступающего в модули 05 и 08 с рабочим ходом, когда комплектуется выпуск заявленного варианта ДВС «НОРМАС» №14, работающего на соляре или керосине.That is why, in order to increase the degree of air compression in modules 05 and 08 with a working stroke, immediately after the rotation synchronization module, which includes three identical gears 12 of cylindrical gearing, mounted with an interference fit on shafts 00, 01.02, respectively, the module is placed (located, located) 03 (Fig. 3) operating in the mode of an air compressor (pump), in order to first preliminarily slightly increase the pressure of the air entering modules 05 and 08 with a working stroke, when the release of the claimed version of the NORMAS ICE No. 14, running on solar oil or kerosene, is completed .

И чтобы как-то выделить расположение точек в одной плоскости при частичном вертикальном разрезе на координатной сетке, а если точнее - сохранить простую логику подходов к системе маркировки с применением знаков (* и **). Тогда вышеперечисленный абзац можно упростить до понятно короткого - за модулем синхронизации расположен модуль 03 (фиг. 3) в режиме воздушной помпы. Еще следует отметить, что в данном описании совсем неслучайно, частично и преднамеренно из вышеприведенного текста прототипа позаимствованы (выбраны, взяты) названия (словосочетания) введенных элементов заявленногоAnd in order to somehow highlight the location of points in the same plane with a partial vertical section on the coordinate grid, or more precisely, to preserve the simple logic of approaches to the marking system using signs (* and **). Then the above paragraph can be simplified to understandably short - module 03 (Fig. 3) is located behind the synchronization module in the air pump mode. It should also be noted that in this description it is not at all accidental, partially and deliberately, from the above text of the prototype, the names (phrases) of the introduced elements of the declared

ДВС - это патрубки 20 воздуховпускных и отводы 21 газовыпускных органов.ICE - these are pipes 20 air inlets and outlets 21 gas outlets.

Это заимствование словосочетаний в кратком описании позволяет сравнивание похожих позиций по своему функционалу у прототипа и иногда исключают ненужные повторения. Порой не так важно, как обозначены (промаркированы) те же патрубки 20 воздуховпускных органов или патрубки 22 системы смазки, шатуны 25, кривошипы 13 - важнее показать суть данных позиций, где они встроены, расположены, содержаться, представлены при этом они, как правило, могут иметь одинаковые формы или размеры, но все они введены в заявленный вариант ДВС непременно для определенного назначения и совсем неслучайно.This borrowing of phrases in a brief description allows the comparison of similar positions in terms of their functionality from the prototype and sometimes excludes unnecessary repetitions. Sometimes it is not so important how the same pipes 20 of the air inlets or pipes 22 of the lubrication system, connecting rods 25, cranks 13 are indicated (marked) - it is more important to show the essence of these positions, where they are built in, located, contained, presented, while they, as a rule, may have the same shape or size, but all of them are included in the claimed version of the internal combustion engine without fail for a specific purpose and not at all by chance.

На фиг. 3 условными стрелками изображен момент начала продувки воздухом из сильфонов 14 цилиндра 17 модуля 08 с рабочим ходом от остатков сгорания в воздуховпускной патрубок 20 и одновременно тоже условными стрелками, как начинается процесс наполнение свежим зарядом этого же цилиндра 17, но уже предварительно сжатым воздухом в модуле 03, работающим в режиме воздушной помпы. После того как телом цилиндра 16 закроется воздуховпускное окно сразу же начинается сжатие воздуха до температуры воспламенения топлива.In FIG. 3 conditional arrows show the moment of the beginning of air purge from the bellows 14 of the cylinder 17 of module 08 with a working stroke from the combustion residues into the air inlet pipe 20 and at the same time, also conditional arrows, how the process of filling with a fresh charge of the same cylinder 17, but already pre-compressed air in module 03, begins operating in air pump mode. After the body of the cylinder 16 closes the air inlet window, the air is immediately compressed to the ignition temperature of the fuel.

Сам сильфон 14, как впрочем, и защитный кожух 15 и пружина 19 выполнены из нержавеющей стали, причем внутренняя полость сильфона 14 как мы видим через воздуховпускные патрубки 20 и шланги (каналы) соединяется через 3-ходовой кран 23 с полостью цилиндра 17, а полость внутри контура защитного кожуха 15 служит емкостью под давлением для системы регулируемой смазки.The bellows 14 itself, as well as the protective cover 15 and the spring 19, are made of stainless steel, and the internal cavity of the bellows 14, as we see through the air inlets 20 and hoses (channels), is connected through a 3-way valve 23 with the cavity of the cylinder 17, and the cavity inside the contour of the protective cover 15 serves as a pressure vessel for the controlled lubrication system.

От приводов на валах 00,01 и 02 может тоже смонтировано необходимого число сильфонов 14, спаренных с 3-ходовыми кранами 23, которые регулирует и формирует эффективное накопление и необходимую подачу расчетных объемов воздуха с возможностью синхронного взаимодействия как при подаче смазки к местам трения ДВС, так и подачи топлива на впрыск в цилиндры 17. Известно, что перемещение поршня 16 в цилиндре 17 от ВМТ в модулях05 и 08 с рабочим ходом происходит как следствие высвобождения энергии-импульса фронта горения начальной плотности горючей смеси в камере сгорания. Направление вектора - импульса, связанного с появлением фронта горения горючей смеси направлена от поршней 16, всегда совпадает с направлением вектора скорости формированного потока выхлопных газов и законами инерции, что очень важно при его дальнейшем перемещении (подобно бильярдному шару после удара или вылетающему снаряду), то есть само расширение сгоревшей смеси всегда вторично и является скорее функцией текущих термодинамических параметров состояния и геометрических размеров полостей расширения как в цилиндре 17, так и в эспандерных цилиндрах 18, как говорится - было бы, когда и куда расширяться - и по аналогии - это подобно установке дополнительных парусов при попутном потоке или сильных затяжных порывах ветра, чтобы реально усиливает тягу и скорость самого парусника.From the drives on the shafts 00,01 and 02, the required number of bellows 14 can also be mounted, paired with 3-way valves 23, which regulate and form an effective accumulation and the necessary supply of calculated air volumes with the possibility of synchronous interaction, as when supplying lubricant to the friction points of the internal combustion engine, and supply of fuel for injection into cylinders 17. It is known that the movement of piston 16 in cylinder 17 from TDC in modules 05 and 08 with a working stroke occurs as a result of the energy-momentum release of the combustion front of the initial density of the combustible mixture in the combustion chamber. The direction of the vector - the impulse associated with the appearance of the combustion front of the combustible mixture is directed from the pistons 16, always coincides with the direction of the velocity vector of the formed exhaust gas flow and the laws of inertia, which is very important when it moves further (like a billiard ball after an impact or a flying projectile), then there is the expansion of the burnt mixture itself is always secondary and is rather a function of the current thermodynamic state parameters and the geometric dimensions of the expansion cavities both in cylinder 17 and in expander cylinders 18, as they say - it would be when and where to expand - and by analogy - this is similar to an installation additional sails with a fair stream or strong lingering gusts of wind to really increase the traction and speed of the sailboat itself.

Как отмечалось выше в состав заявленного ДВС также введены и модули 04 и 07 с ранним продолженным расширением (фиг1-2). Термин «раннее продолженное расширение» скорее введен, чтобы упрощенно расставить последовательность по времени происходящих событий, связанных с обменом или изменением энергии - при этом утверждается, что сначала произошло воспламенение горючей смеси, затем поршень 16 в цилиндре 17 прошел всего лишь половину рабочего хода (фиг. 1) и в этот же момент начинается одновременное формирование выхода и перепуска (детандерное редуцирование через газовыпускной отвод 21) данного потока выхлопных газов из цилиндров 17 в эспандерный цилиндр 18.As noted above, modules 04 and 07 with early continued expansion are also included in the composition of the claimed ICE (Fig. 1-2). The term "early continued expansion" is rather introduced in order to simplify the sequence of events occurring in time related to the exchange or change of energy - it is argued that the combustible mixture ignited first, then the piston 16 in the cylinder 17 passed only half the stroke (Fig. . 1) and at the same moment, the simultaneous formation of the outlet and bypass (expander reduction through the gas outlet 21) of this exhaust gas flow from cylinders 17 to the expander cylinder 18 begins.

То есть в заявленном ДВС происходит разделенный цикл, но при этом обеспечивается возможность рабочими органами, которыми являются поршни 16, совершать ограниченные возвратно- поступательные перемещения и производить два полноценных рабочих хода в нужном направлении приложения усилий.That is, in the claimed internal combustion engine, a divided cycle occurs, but at the same time, it is possible for the working bodies, which are pistons 16, to perform limited reciprocating movements and produce two full-fledged working strokes in the desired direction of application of efforts.

Очень подобное наблюдается, например, при работе дизель - молота в составе копера с его как бы «ранним выхлопом» и «разделенным циклом», но это же ничуть не мешает ему (коперу) забивать на полную или на всю расчетную глубину железобетонные сваи, а ведь при этом произошел только один процесс, пусть даже разделенный полного сгорания топливно-воздушной смеси.Very similar is observed, for example, during the operation of a diesel hammer as part of a pile driver with its kind of “early exhaust” and “split cycle”, but this does not in the least prevent it (the pile driver) from driving reinforced concrete piles to full or to the entire design depth, and after all, only one process took place, even if it was divided by the complete combustion of the fuel-air mixture.

То есть по сути в заявленном варианте ДВС «НОРМАС» №15 позиционирует убедительное наличие объединяющей системы прямой и обратной взаимосвязи во введенных воздуховпускных и газовыпускных органах, чтобы достичь технического результата в вопросе качественного газообмена, и что позволяет говорить о присутствие в изобретении признаков перспективного газообмена.That is, in fact, in the claimed version of the ICE "NORMAS" No. 15, the convincing presence of a unifying system of direct and reverse interconnection in the introduced air inlet and gas outlet bodies is positioned in order to achieve a technical result in the issue of high-quality gas exchange, and which allows us to speak about the presence in the invention of signs of promising gas exchange.

Технической задачей на решение которой направлено конструктивное выполнение заявленного варианта двухтактного ДВС по сути является расширение кинематических возможностей ДВС, включающего также и то, что сборный корпус 24 состоит (смонтирован) из модулей 05 и 08 с рабочим ходом, модулей 03 и 06, работающих в режиме воздушной помпы, модулей 04 и 07 с ранним продолженным расширением выхлопных газов и модуля синхронизации вращения с узлом отбора мощности, оси симметрии которых, как правило, расположены в разных вертикальных плоскостях, при этом узел отбора мощности выполнен с возможностью осуществления синхронного вращения введенных трех одинаковых шестерен 12 зубчатого цилиндрического зацепления, насаженных соответственно с малым натягом на валы 00, 01,02 и эпицикл 11, кстати, при этом каждый элемент или звено ДВС при конструировании привязано (смонтировано) к своим точкам координатной сетки, которые образуются подобно появлению мозаики (узора) при мощении (выкладывании) плиткой или при укладке паркета части плоскости одинаковыми фигурами выпуклых пятиугольников, внутренние углы последних всегда составляют величины - 90°, 105°, 135°, 60° и 150°, при этом три стороны этих пятиугольников строго равны половине четвертой стороны, и еще все шесть точек центров объема камер сгорания и полостей цилиндров 18, когда поршень 16 находится в ВМТ, расположены на окружностях больших кругов, центрами которых являются точки 00* и 00** от узора выкладывания этих выпуклых пятиугольников; в представленных графических материалах ДВС предопределено, что диаметр окружности трех малых кругов с центрами 00,01 и 02 равен половине длины четвертой стороны и еще трех сторон пятиугольника, а значит и диаметрам окружностей выступов зубчатых шестерен 22, диаметрам поршней 16, цилиндров 17 и 18, сопряженных частей при их возможном взаимодействии с учетом необходимых зазоров и допусков при их сборке; а вот для снижения температуропроводности тело крышек 10 цилиндров и поверхности донышек поршней 16 изготовлены с армированием их пластинами с перфорированными отверстиями методом совместного спекания, при этом наклон пластин к поверхности, которая контактирует с зоной сгорания равен углу 90°; кстати, равномерное синхронное вращение всех валов в заявленном ДВС обеспечивается тем, что рабочие ходы поршней 16 или одноименные такты в цилиндрах 17 модулей 05 и 08 с рабочим ходом или с ранним продолженным расширением выполняются не в одно время, а имеют возможность через 180° оборота соответствующих валов 00,01 и 02 последовательно чередоваться, что предусмотрено и при подаче компонентов смазки из полости внутри контура защитного кожуха 15 сильфонов 14, когда смазка через патрубки 22 выполнена с возможностью под давлением поступать на узлы ДВС с трением; и вот допустим на фиг. 2 виден момент, когда в цилиндре 17 модуля 06 открыто воздуховпускное окно и начинается наполнение цилиндра 17 воздухом, а допустим в модуле 07 продолжается раннее продолженное расширение выхлопных газов из модуля 08. То есть по сути контуры ДВС «НОРМАС» №15 полезно и легко встраиваются в состав автономного беспилотного мехатронного устройства, включающего возможную совокупностью воздействия на его при введении в это устройство внутренней и внешней системы управления, когда при пуске ДВС происходит передача движения колесам, винтам (лопастям) устройства или их остановка, что обеспечивает этому изобретению перспективное промышленное применение.The technical problem to be solved by the design implementation of the claimed version of a two-stroke internal combustion engine is essentially the expansion of the kinematic capabilities of the internal combustion engine, which also includes the fact that the prefabricated body 24 consists (mounted) of modules 05 and 08 with a working stroke, modules 03 and 06 operating in the mode air pump, modules 04 and 07 with an early continued expansion of exhaust gases and a rotation synchronization module with a power take-off unit, the symmetry axes of which, as a rule, are located in different vertical planes, while the power take-off unit is configured to perform synchronous rotation of the entered three identical gears 12 toothed cylindrical gearing, mounted respectively with a small interference on shafts 00, 01.02 and epicycle 11, by the way, in this case, each element or link of the internal combustion engine during design is tied (mounted) to its points of the coordinate grid, which are formed like the appearance of a mosaic (pattern) when paving (laying out) with tiles or when laying parquet of a part of the plane with the same figures of convex pentagons, the internal angles of the latter are always 90°, 105°, 135°, 60° and 150°, while three sides of these pentagons are strictly equal to half of the fourth side, and all six more points of the volume centers combustion chambers and cylinder cavities 18, when the piston 16 is at TDC, are located on the circles of large circles, the centers of which are the points 00* and 00** from the pattern of laying out these convex pentagons; in the presented ICE graphic materials, it is predetermined that the diameter of the circle of three small circles with centers 00,01 and 02 is equal to half the length of the fourth side and three more sides of the pentagon, and hence the diameters of the circles of the projections of the gears 22, the diameters of the pistons 16, cylinders 17 and 18, mating parts with their possible interaction, taking into account the necessary clearances and tolerances during their assembly; but to reduce the thermal diffusivity, the body of the covers 10 of the cylinders and the surface of the bottoms of the pistons 16 are made with their reinforcement with plates with perforated holes by the method of joint sintering, while the inclination of the plates to the surface that is in contact with the combustion zone is equal to the angle of 90°; By the way, the uniform synchronous rotation of all shafts in the claimed internal combustion engine is ensured by the fact that the working strokes of the pistons 16 or the same cycles in the cylinders 17 of modules 05 and 08 with a working stroke or with an early continued expansion are not performed at the same time, but have the opportunity through 180 ° of rotation of the corresponding shafts 00,01 and 02 alternate in succession, which is also provided for when supplying lubricant components from the cavity inside the contour of the protective casing 15 of the bellows 14, when the lubricant through the nozzles 22 is configured to flow under pressure to the internal combustion engine units with friction; and let's say in Fig. Figure 2 shows the moment when the air inlet window is open in cylinder 17 of module 06 and the filling of cylinder 17 with air begins, and let's say in module 07 the early continued expansion of exhaust gases from module 08 continues. That is, in fact, the circuits of the NORMAS ICE No. as part of an autonomous unmanned mechatronic device, including a possible combination of effects on it when an internal and external control system is introduced into this device, when, when the internal combustion engine is started, movement is transferred to the wheels, screws (blades) of the device or they stop, which provides this invention with a promising industrial application.

Claims

A two-stroke internal combustion engine (ICE), characterized in that the prefabricated body (24) is assembled from modules (05), (08) with a working stroke and with the ability to operate on fuel of kerosene-gas oil fractions, modules (03), (06) with the ability to operate in the air pump mode, modules (04), (07) with early continued expansion of the exhaust gases and the rotation synchronization module with the power take-off unit, the rotation synchronization module with the power take-off unit is made with the possibility of synchronous rotation of the entered three identical gears (12) toothed cylindrical gearing, mounted with a small interference on the shafts (00), (01), (02) and the epicycle (11); during construction, each element or link of the internal combustion engine is mounted on the basis of coordinate grid points that appear like a mosaic when paving a part of the plane with figures of identical convex pentagons, the internal angles of which are always 90°, 105°, 135°, 60° and 150°, and three sides of the pentagon are strictly equal to half the fourth, all six points of the centers of the volume of the combustion chambers and cylinder cavities (18), when the piston (16) is at top dead center (TDC), are located on circles of great circles, the centers of which are also points (00 * ) and (00**) from the pattern of laying out pentagons; the diameter of the circle of three small circles with the centers of the shafts (00), (01), (02) is equal to half the length of the fourth side of this convex pentagon, and hence the diameters of the circles of the projections of the toothed gears (22), the diameters of the pistons (16), cylinders (17) and (18) taking into account the necessary clearances and tolerances during assembly, the radii of the centers of the cranks (13) from the centers of rotation of the shafts (00), (01), (02) are equal to each other; the structural dimensions of the elements of the crank mechanism are also the same; to reduce the thermal diffusivity, the body of the covers (10) of the cylinders (17), (18) and the surface of the piston bottoms (16) are made with their reinforcement with plates with perforated holes by the co-sintering method, while the inclination of the plates to the surface that is in contact with the combustion zone is equal to the angle 90°; a number of bellows (14) are built into the internal combustion engine, coupled with 3-way valves (23), and with the possibility of synchronous interaction from the shaft drives, to form accumulation and regulate the supply of calculated air volumes to the cylinder of modules (05), (08) with a working stroke, as well as fuel and lubricants to the friction points of this internal combustion engine; the possibility of uniform synchronous rotation of the shafts in this internal combustion engine is also ensured by the fact that the working strokes of the pistons (16) or the same cycles in the cylinders (18) in paired modules (05) and (08) are performed not at one moment of time, but after 180 ° of rotation of the corresponding shafts, that is, it is possible to alternate working strokes or cycles of the same name in cylinders (17), (18) with layout options for assembling modules of this internal combustion engine as part of an unmanned mechatronic device.