UA55002A

UA55002A - Combustion engine

Info

Publication number: UA55002A
Application number: UA2002064785A
Authority: UA
Inventors: Зіновій Микитович Онуфреїв
Original assignee: Зіновій Микитович Онуфреїв
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-03-17

Abstract

Combustion engine has frame, where there are placed executive movable working cylinder, this is kinematically connected through camshaft equipped with additional cam to crank arranged as a connecting rod with crankshaft, this provided reciprocal motion of the piston, besides that, it has bypass mechanisms of gas distribution. Executive movable working cylinder has in its upper part at the outer surface a facet and cramp-like plug with openings, and there is a boss in the lower part at the outer surface .

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до двигунобудування, зокрема до поршневих двигунів внутрішнього згоряння. 2 Відомий двигун внутрішнього згоряння, який має по крайній мірі один основний (робочий) циліндр з зворотно-поступальним рухомим в ньому поршнем, від колінчастого валу, а в головці робочого циліндра розміщений по крайній мірі один допоміжний циліндр з вікнами впуску паливноповітряної суміші, виконаними на його боковій поверхні і зворотно-поступальним рухомим в ньому допоміжним поршнем, який керує вікнами впуску приводимого від колінчастого валу через кулачковий (розподільний) вал, камеру згоряння, утворену 710 циліндрами, поршнями і головкою та свічкою запалення, а пристрій керування положенням допоміжного поршня і органами випуску відпрацьованих газів виконаних у вигляді тарілкових клапанів, розміщених в головці, і керований розподільним валом, при цьому пристрій керування положення допоміжного поршня виконаний у вигляді хитного важеля зв'язаного з розподільним валом за допомогою пружини, яка переміщується за допомогою гвинтової пари та додаткової пружини |Двигун внутрішнього згоряння, патент України Мо 9784, РО28 72 75/04, 19/06, ЕО2Д 15/04, Бюл. Мо 3, 1996 р.1.The invention relates to engine construction, in particular to internal combustion piston engines. 2 A known internal combustion engine, which has at least one main (working) cylinder with a reciprocating piston moving in it, from the crankshaft, and in the head of the working cylinder there is at least one auxiliary cylinder with fuel-air mixture intake windows made on its side surface and the reciprocating auxiliary piston in it, which controls the intake windows driven from the crankshaft through the camshaft (camshaft), the combustion chamber formed by 710 cylinders, pistons and the head and spark plug, and the device for controlling the position of the auxiliary piston and organs release of exhaust gases made in the form of poppet valves placed in the head and controlled by the camshaft, while the device for controlling the position of the auxiliary piston is made in the form of a rocking lever connected to the camshaft by means of a spring that is moved by means of a screw pair and an additional spring | Internal combustion engine , patent of Ukraine Mo 9784, RO28 72 75/04, 19/06, EO2D 15/04, Byul. Mo. 3, 1996 r.1.

Проте відомий двигун внутрішнього згоряння має складну конструкцію котра ускладнює технологію виготовлення такого двигуна, а наявність великої кількості допоміжних вузлів і деталей зменшує надійність та збільшує габарити двигуна. Двигун вибраний, як аналог, Через керовані та погоджені з роботою поршня взаємозв'язки колінчастого валу з механізмами газорозподілення і за рахунок розміщення яких є можливість працювати двигуну як по чотиритактному так і по двотактному робочому циклу.However, the well-known internal combustion engine has a complex design that complicates the manufacturing technology of such an engine, and the presence of a large number of auxiliary components and parts reduces reliability and increases the dimensions of the engine. The engine is selected as an analogue. Due to the controlled and coordinated relationships of the crankshaft with the gas distribution mechanisms, which are coordinated with the operation of the piston, and due to the placement of which, it is possible for the engine to work on both a four-stroke and a two-stroke cycle.

Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є двигун внутрішнього згоряння, який скомпонований із остова у якому розміщені виконавчий рухомий елемент (робочий циліндр) котрий через газорозподільний (розподільний) вал, який оснащений додатковим кулачком, кінематично зв'язаний із кривошипом у вигляді шатуна з колінчастим валом, що забезпечує зворотно- поступальний рух поршню, і має перепускні канали та 22 перепускні механізми газорозподілення. При цьому виконавчий рухомий циліндр виконаний у вигляді стакану, « який оснащений кронштейном і який зв'язаний із розподільним валом через двоплечі зубчаті сектори і клиновидну рейку, розміщену в направляючих роликах, останні встановленні на кронштейні рухомого стакана та кришці, перепускні канали виконані у вигляді патрубків котрі притиснуті пружиною, а перепускні механізми газорозподілення у вигляді клапанів |Двигатель внутреннего сгорания, ав.св. СССР Мо 1359446, РО28 9/00, с 30 Бюл.Мо 46, 1987Гг.. оThe closest thing to the claimed invention is an internal combustion engine, which is composed of a frame in which an executive moving element (working cylinder) is placed, which is kinematically connected to a crank in the form of a connecting rod through a gas distribution (distributing) shaft, which is equipped with an additional cam crankshaft, which provides reciprocating movement of the piston, and has bypass channels and 22 bypass gas distribution mechanisms. At the same time, the executive movable cylinder is made in the form of a cup, which is equipped with a bracket and which is connected to the camshaft through two-arm toothed sectors and a wedge-shaped rail placed in the guide rollers, the latter are installed on the bracket of the movable cup and the cover, the bypass channels are made in the form of nozzles which are pressed by a spring, and bypass mechanisms of gas distribution in the form of valves. USSR Mo 1359446, RO28 9/00, p. 30 Bul. Mo 46, 1987

Проте даний двигун внутрішнього згоряння має дещо складну конструкцію, що ускладнює технологію виготовлення такого двигуна, через велику кількість додаткових деталей за допомогою яких розподільний вал о забезпечує рух вниз/вверх робочого циліндра, причому практично майже є неможливим досягти потрібної та ю погодженої з роботою поршня взаємодії розподільного вала і перепускних механізмів газорозподілення у вигляді 35 клапанів, яка залежить від переміщення робочого циліндра в початкове положення, котрий є залежним від о переміщення клиновидної рейки в початкове положення.However, this internal combustion engine has a somewhat complex design, which complicates the manufacturing technology of such an engine, due to the large number of additional parts with the help of which the camshaft o ensures the downward / upward movement of the working cylinder, and it is practically impossible to achieve the desired interaction that is compatible with the work of the piston camshaft and bypass mechanisms of gas distribution in the form of 35 valves, which depends on the movement of the working cylinder to the initial position, which is dependent on the movement of the wedge-shaped rail to the initial position.

В основу винаходу - Двигун внутрішнього згоряння - поставлена задача створення нового більш вдосконаленого поршневого двигуна внутрішнього згоряння з виконавчим рухомим робочим циліндром шляхом « зміни конструкції рухомого робочого циліндра та надання йому нового взаємозв'язку із розподільним валом, З 740 забезпечити спрощення конструкції двигуна і одночасно дозволяє досягти погодженої взаємодії з роботою с поршня інших вузлів і деталей двигуна. з» Поставлена задача винаходу вирішується тим, що в ньому виконавчий рухомий робочий циліндр, який виконаний у вигляді видовженої клапанної гільзи, має в верхній частині на зовнішній поверхні фаску та скобоподібну втулку з отворами, у якій розміщені перепускні механізми газорозподілення двохсторонньої дії у 45 вигляді газорозподільного циліндричного золотника, і має в нижній частині на зовнішній поверхні виступ, на і-й якому встановлений гідрокомпенсатор, що взаємодіє із кулачком розподільного валу, і під яким влаштована сл пружина, при цьому, розподільний вал має швидкість обертання у два рази більшу за швидкість обертання колінчатого валу, перепускні канали виконані безпосередньо в остові, і отвори на втулці виконані у два ряди є о впускними і випускними вікнами газорозподілу, де один із рядів сумісний з отворами виконаними безпосередньо ав! 20 натгільзі.The basis of the invention - the internal combustion engine - is the task of creating a new, more improved internal combustion piston engine with an executive moving working cylinder by "changing the design of the moving working cylinder and providing it with a new relationship with the camshaft, Z 740 provides simplification of the engine design and at the same time allows to achieve an agreed interaction with the operation of the piston of other components and parts of the engine. c" The task of the invention is solved by the fact that in it the executive movable working cylinder, which is made in the form of an elongated valve sleeve, has a chamfer in the upper part on the outer surface and a staple-like sleeve with holes, in which the bypass mechanisms of the two-way gas distribution are placed in the form of a gas distribution cylindrical spool, and has a protrusion in the lower part on the outer surface, on which a hydraulic compensator is installed, which interacts with the cam of the camshaft, and under which a spring is arranged, at the same time, the camshaft has a rotation speed twice as high as the rotation speed of the crankshaft, the bypass channels are made directly in the frame, and the holes on the bushing are made in two rows are the intake and exhaust windows of the gas distribution, where one of the rows is compatible with the holes made directly av! 20 natgilzi.

Задача винаходу вирішена за рахунок запропонованого виконання рухомого робочого циліндра у вигляді із видовженої клапанної гільзи яка має фаску, що забезпечує надійну стиковку з остовом (корпусом), і скобоподібну втулку з отворами, внаслідок чого стало можливим використання у якості механізмів газорозподілення відомого циліндричного золотника, який у порівнянні із клапанами газорозподілення зумовлює збільшення прохідного січення для потоку газів і зменшує шуми та сприяє зменшенню динамічних навантажень в. на деталі приводу. При цьому виконання втулки скобоподібною не потребує виготовлення гільзи для золотника.The task of the invention is solved by the proposed implementation of a movable working cylinder in the form of an elongated valve sleeve that has a chamfer that ensures a reliable connection with the frame (body) and a staple-like sleeve with holes, as a result of which it became possible to use the well-known cylindrical spool as a gas distribution mechanism, which in comparison with gas distribution valves, it leads to an increase in the cross-section for the flow of gases and reduces noise and contributes to the reduction of dynamic loads. on drive details. At the same time, making the sleeve staple-shaped does not require the manufacture of a sleeve for the spool.

Та особливо, задача вирішена саме за рахунок того, що в нижній частині робочий циліндр має виступ, наявність якого дає можливість, через гідрокомпенсатор, налагодити погоджені взаємозв'язки із розподільним валом та з роботою поршня. Поряд з цим, повернення в початкове положення робочого циліндра за допомогою 60 пружини, що має визначену дію, сприяє точності регулювання потрібного режиму роботи двигуна. При цьому використовується мінімальна кількість деталей (у порівнянні із відомими двигунами) та стало можливим виконання перепускних каналів безпосередньо в остові.And especially, the task is solved due to the fact that the lower part of the working cylinder has a protrusion, the presence of which makes it possible, through the hydraulic compensator, to establish an agreed relationship with the camshaft and with the work of the piston. Along with this, the return to the initial position of the working cylinder with the help of 60 spring, which has a defined action, contributes to the accuracy of adjusting the desired engine operation mode. At the same time, the minimum number of parts is used (compared to known engines) and it became possible to perform bypass channels directly in the frame.

Таким чином, внаслідок запропонованого конструктивного виконання робочого циліндра та нових взаємозв'язків з іншими деталями двигуна, виконується задача винаходу створено новий вдосконалений двигун бо з виконавчим рухомим робочим циліндром, котрий має спрощену конструкцію двигуна, яка проста у виготовленні, і одночасно погоджену взаємодію з роботою поршня інших вузлів і деталей двигуна. В результаті одержаного спрощення конструкції при налагоджених взаємозв'язках маємо зменшення габаритів та підвищення надійності двигуна при роботі, тобто, досягнуто експлуатаційних показників двигуна, котрі є наближеними до експлуатаційних показників класичних двигунів внутрішнього згоряння.Thus, as a result of the proposed constructive execution of the working cylinder and new relationships with other parts of the engine, the task of the invention is fulfilled, a new improved engine has been created, because with an executive moving working cylinder, which has a simplified engine design that is easy to manufacture, and at the same time, an agreed interaction with the work piston of other components and parts of the engine. As a result of the resulting simplification of the design, with established interconnections, we have a reduction in dimensions and an increase in the reliability of the engine during operation, i.e., the performance indicators of the engine have been achieved, which are close to the performance indicators of classic internal combustion engines.

Крім того, запропонований двигун в принципі може працювати як по чотиритактному так і по двотактному робочому циклу, що досягається за рахунок погодження фаз роботи поршня і золотника та руху робочого циліндра. Рух (переміщення) робочого циліндра можна змінити при наявності відповідного пристрою, наприклад, додаткового розподільного валу з кулачком. При цьому перехід від чотиритактного циклу до двотактного 7/0 дозволить розширити діапазон потужності двигуна. Та все ж, основним циклом для двигуна, що заявляється є чотиритактний цикл, який найбільш економічний із найменшим виділенням токсичних компонентів з відпрацьованих газів.In addition, the proposed engine can, in principle, work on both a four-stroke and a two-stroke cycle, which is achieved by matching the phases of the piston and spool and the movement of the working cylinder. The movement (movement) of the working cylinder can be changed if there is a suitable device, for example, an additional camshaft with a cam. At the same time, the transition from a four-stroke cycle to a two-stroke 7/0 will expand the engine's power range. However, the main cycle for the proposed engine is the four-stroke cycle, which is the most economical with the least release of toxic components from the exhaust gases.

Суть винаходу пояснюється кресленням (малюнками), де на фіг.1 - схематично зображений розріз двигуна, в крайньому верхньому розташуванні поршня; на фіг.2 - теж, в рухомому положенні поршня (поршень рухається /5 ВНИЗ).The essence of the invention is explained by the drawing (pictures), where Fig. 1 is a diagrammatic section of the engine, in the uppermost position of the piston; in Fig. 2 - also, in the moving position of the piston (the piston moves /5 DOWN).

Двигун внутрішнього згоряння скомпонований із остова 1 у якому розміщені виконавчий рухомий робочий циліндр 2 у вигляді видовженої клапанної гільзи (надалі робочий циліндр) котрий через розподільний вал З з кулачками 4 кінематично зв'язаний із кривошипом у вигляді шатуна з колінчатим валом (на фіг. не показано), що забезпечує зворотно-поступальний рух поршню 5. При цьому, робочий циліндр має: в верхній частині на 2о Зовнішній поверхні фаску 6 та скобоподібну втулку 7 у якій розміщений золотник 8, а в нижній частині (циліндр має) на зовнішній поверхні виступ 9, на якому встановлений гідрокомпенсатор 10 та під яким влаштована пружина 11, а також має впускні вікна 12 і випускні вікна 13 у вигляді дворядних отворів.The internal combustion engine is composed of a frame 1, which houses an executive movable working cylinder 2 in the form of an elongated valve sleeve (hereinafter, the working cylinder), which is kinematically connected to a crank in the form of a connecting rod with a crankshaft through a camshaft C with cams 4 (in Fig. is shown), which ensures the reciprocating movement of the piston 5. At the same time, the working cylinder has: in the upper part on the 2 o outer surface a chamfer 6 and a staple-like sleeve 7 in which the spool 8 is located, and in the lower part (the cylinder has) on the outer surface a protrusion 9, on which a hydraulic compensator 10 is installed and under which a spring 11 is arranged, and also has inlet windows 12 and outlet windows 13 in the form of double-row openings.

В остові виконані перепускні канали 14 для підводу паливної суміші і відведення відпрацьованих газів та канал 15 для свічки запалення 16.Bypass channels 14 for fuel mixture supply and exhaust gas removal and channel 15 for spark plug 16 are made in the frame.

Золотник зв'язаний із розподільним валом через деталь приводу (на фіг. не показано) таким же чином, як у відомих двигунах у яких використовують циліндричний золотник - золотникове газорозподілення. «The spool is connected to the camshaft through a drive part (not shown in the figure) in the same way as in known engines that use a cylindrical spool - spool gas distribution. "

Двигун працює таким чином.The engine works like this.

Принцип роботи запропонованого двигуна аналогічний принципу роботи класичного чотиритактного двигуна, але тільки із однією відмінністю, що при русі поршня вниз, одночасно, починає переміщуватися (рухатися) с зо робочий циліндр у вигляді видовженої клапанної гільзи.The principle of operation of the proposed engine is similar to the principle of operation of a classic four-stroke engine, but with only one difference, that when the piston moves down, at the same time, the working cylinder begins to move (move) in the form of an elongated valve sleeve.

Отож, чотиритактний цикл здійснюється наступним чином. оSo, the four-stroke cycle is carried out as follows. at

При русі поршня 5 у робочому циліндрі 2 від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ) о починає рухатися і робочий циліндр 2 (сумісно рухаються поршень 5 і робочий циліндр 2) та відкриваються впускні вікна 12. Таким чином починається (проходить) процес впуску (засмоктування) паливної суміші при о зв Зачинених випускних вікнах 13. При цьому робочий циліндр 2 приводиться в рух кулачком 4 розподільного валу З ю безпосередньо через гідрокомпенсатор 10 чим зумовлюється стискання пружини 11. Рух робочого циліндра 2 вниз є визначеним, а саме на величину 5-7мм, що забезпечує відкриття впускних/випускних вікон 12/13.When the piston 5 in the working cylinder 2 moves from the top dead center (TDC) to the bottom dead center (BDC), the working cylinder 2 also starts to move (the piston 5 and the working cylinder 2 move together) and the intake windows 12 open. Thus it begins (passes ) the process of intake (suction) of the fuel mixture with closed exhaust windows 13. At the same time, the working cylinder 2 is set in motion by the cam 4 of the camshaft Z y directly through the hydraulic compensator 10, which causes the compression of the spring 11. The downward movement of the working cylinder 2 is determined, namely by 5-7 mm, which ensures the opening of intake/exhaust windows 12/13.

Повернення робочого циліндра 2 в початкове положення здійснюється за рахунок дії на нього стиснутої пружини 11, в результаті звільнення від взаємодії кулачка 4 (розподільного валу З через гідрокомпесатор 10) і виступу « 40. З, тобто, внаслідок вивільнення тиску кулачка 4 на виступ 9 зумовленого обертанням розподільного валу 3. Час -пт-шу с повернення (звороту) робочого циліндру 2 в початкове положення повинен відповідати часу коли поршень 5 доходить до НМТ, або часу коли поршень 5 тільки починає рух від НМТ, що досягається положенням кулачка 4 з відносно гідрокомпенсатора 10.The return of the working cylinder 2 to the initial position is carried out due to the action of the compressed spring 11 on it, as a result of the release from the interaction of the cam 4 (camshaft З through the hydraulic compensator 10) and the protrusion " 40. З, that is, as a result of the release of the pressure of the cam 4 on the protrusion 9 of the predetermined rotation of the camshaft 3. The time -pt-shu s of the return (return) of the working cylinder 2 to the initial position must correspond to the time when the piston 5 reaches the NMT, or the time when the piston 5 just starts moving from the NMT, which is achieved by the position of the cam 4 z relative to the hydraulic compensator 10.

При русі поршня 5 у робочому циліндрі 2 від НМТ до ВМТ проходить процес стиснення паливної суміші, аWhen the piston 5 moves in the working cylinder 2 from TDC to TDC, the fuel mixture is compressed, and

Коли поршень 5 доходить до ВМТ здійснюється процес згоряння паливної суміші. При цьому такті робочий с циліндр 2 не рухається, впускні і випускні вікна 12 і 13, відповідно закриті, - все як у класичних двигунах.When piston 5 reaches TDC, the fuel mixture is burned. At this stroke, the working cylinder 2 does not move, the intake and exhaust windows 12 and 13 are closed, respectively - everything is like in classic engines.

При наступному русі поршня 5 у робочому циліндрі 2 від ВМТ до НМТ проходить процес розширення, такт о здійснюється аналогічно як описано вище при першому такті руху поршня зверху вниз. А саме, сумісно о рухаються вниз поршень 5 і робочий циліндр 2, впускні вікна 12 і випускні вікна 13 закриті, але раніш ніж 5р поршень 5 дійде до НМТ відкриваються випускні вікна 13 та починається попередній випуск відпрацьованих о газів. Повернення робочого циліндра 2 в початкове положення теж здійснюється аналогічно як при першомуDuring the next movement of the piston 5 in the working cylinder 2 from TDC to NDC, the expansion process takes place, stroke o is carried out similarly as described above during the first stroke of the piston movement from top to bottom. Namely, the piston 5 and the working cylinder 2 move down simultaneously, the intake windows 12 and the exhaust windows 13 are closed, but earlier than 5p, the piston 5 reaches the NMT, the exhaust windows 13 open and the preliminary release of exhaust gases begins. The return of the working cylinder 2 to the initial position is also carried out in the same way as in the first case

Ге такті.Gee beats.

А при наступному русі поршня 5 у робочому циліндрі 2 від НМТ до ВМТ проходить процес випуску (витіснення) газів, впускні вікна 12 закриті випускні вікна 13 відкриті, а коли поршень 5 дійде до ВМТ ов Випускні вікна 13 закриваються - все як у класичних двигунах. з» Далі знову відбувається такт впуску і цикл повторюється в такій самій послідовності.And during the next movement of the piston 5 in the working cylinder 2 from TDC to TDC, the gas release (displacement) process takes place, the intake windows 12 are closed, the exhaust windows 13 are open, and when piston 5 reaches TDC, the exhaust windows 13 close - everything is like in classic engines. z" Next, the intake stroke occurs again and the cycle repeats in the same sequence.

Claims

The formula of the invention

An internal combustion engine, which contains a frame in which the executive movable working cylinder is placed, is kinematically connected through a camshaft equipped with an additional cam, with a crank in the form of a connecting rod with a crankshaft, which ensures the reciprocating movement of the piston, in addition, it has bypass gas distribution mechanisms, which is distinguished by the fact that the executive movable working cylinder, which is made in

65 in the form of an elongated valve sleeve, has a chamfer on the upper part on the outer surface and a staple-like sleeve with holes in which the two-way gas distribution bypass mechanisms are placed in the form of a gas distribution cylindrical spool, and has a protrusion on the lower part on the outer surface on which a hydraulic compensator is installed, which interacts with the cam of the camshaft, and under which the spring is placed, while the camshaft has a rotation speed twice as high as the rotation speed of the crankshaft, the bypass channels are made directly in the frame, and the holes on the sleeve, made in two rows, are intake and exhaust gas distribution windows, where one of the rows is compatible with holes made directly on the sleeve. « with Zo o «c) IF) Is)

- and? 1 1 («c) («c) Ko) 60 b5