WO2013154453A1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Двигатель внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
WO2013154453A1
WO2013154453A1 PCT/RU2012/000285 RU2012000285W WO2013154453A1 WO 2013154453 A1 WO2013154453 A1 WO 2013154453A1 RU 2012000285 W RU2012000285 W RU 2012000285W WO 2013154453 A1 WO2013154453 A1 WO 2013154453A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
piston
rotation
crankshaft
axis
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000285
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ирек Абударович ГАЛЕЕВ
Дамир Абударович ГАЛЕЕВ
Original Assignee
Galeev Irek Abudarovich
Galeev Damir Abudarovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Galeev Irek Abudarovich, Galeev Damir Abudarovich filed Critical Galeev Irek Abudarovich
Priority to US14/391,704 priority Critical patent/US20150068337A1/en
Priority to IN9500DEN2014 priority patent/IN2014DN09500A/en
Priority to PCT/RU2012/000285 priority patent/WO2013154453A1/ru
Priority to CN201280073919.2A priority patent/CN104487676A/zh
Priority to EP12874089.1A priority patent/EP2837792A4/de
Publication of WO2013154453A1 publication Critical patent/WO2013154453A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/19647—Parallel axes or shafts
    • Y10T74/19651—External type

Definitions

  • the invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to piston-type internal combustion engines, mainly gasoline, diesel.
  • fuel in the inventive reciprocating internal combustion engine can be used, for example:
  • liquids gasoline, diesel fuel, alcohols, biodiesel;
  • Gases liquefied gas, natural gas, hydrogen, gaseous products of oil cracking, biogas;
  • Said engine comprises a cylinder with a cap (head) and with a piston placed inside it and connected to a connecting rod, a crankshaft, intake and exhaust valves.
  • a disadvantage of the known internal combustion engine is the insufficient operational efficiency due to a lack of time for complete combustion of the fuel and for the effective exhaust of exhaust gases and the intake of the fuel-air mixture into the cylinder. This is due to the fact that the angular velocity of rotation of the crankshaft in internal combustion engines reaches 700 radians per second, and individual processes, the most important of which occur during the passage of the piston in the region of the top and bottom dead centers, account for very little time, calculated in the thousandth in fractions of a second.
  • the task of the invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine.
  • the technical result that allows us to solve this problem is to reduce the angular velocity of the crankshaft when the piston moves in the region of upper and lower dead points and to increase the angular velocity of the crankshaft when the piston moves in the region of the middle of the piston stroke.
  • the invention consists in that:
  • non-circular gears are elliptical.
  • non-circular gears are oval.
  • non-circular gears can be made elliptical.
  • non-circular gears can be oval.
  • the inventive internal combustion engine has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in that:
  • - non-circular gears can be made elliptical
  • - non-circular gears can be oval.
  • the claimed invention can find wide application in mechanical engineering, in particular in piston-type internal combustion engines, therefore it meets the criterion of "industrial applicability".
  • the applicant is not aware of the internal combustion engine possessing the above distinctive essential features allowing to explicitly achieve the same technical result; it does not follow explicitly from the prior art studied by him, therefore, the applicant considers that the claimed invention meets the criterion of “inventive step”.
  • FIG. 1 General view of the internal combustion engine with a partial section when the piston is at top dead center.
  • FIG. 2 General view of the internal combustion engine with a partial sectional view of the piston position at bottom dead center.
  • FIG. 3 General view of the internal combustion engine with a partial cut when the piston is at half stroke to bottom dead center.
  • FIG. 4 General view of the internal combustion engine with a partial cut when the piston is at half stroke to the top dead center.
  • the internal combustion engine shown in the drawings (see Figs. 1 to 4) comprises a cylinder 1 with a piston 2 located inside it and connected to a connecting rod 3, a crankshaft 4, which can be installed in the crank chamber 5 rotation in the bearings 6, the spark plug 7 with electrodes located in the combustion chamber 8.
  • the first oval gear wheel 9 is rigidly fixed on the crankshaft 4 with the possibility of interaction with the second oval gear wheel 10, rigidly mounted on the additional shaft 11.
  • the shaft 1 1 is mounted in the bearings of rotation (not shown) with the possibility of joint rotation with gear wheel 10.
  • Non-circular gears 9 and 10 can be made oval, elliptical, in the shape of a double leaf (see. "Mechanisms. Reference manual” under the editorship of S. N. Kozhevnikov and others, M, ed. "Engineering", 1976, pp. . 159, Fig. 3.28), and other types of non-circular gears.
  • the distance from the poles 12 and 13 of the engagement of the first wheel 9 with the second wheel 10 see Fig. 1 and 2) to the axis of rotation of the first wheel 9 at the positions of the crankshaft 4 corresponding to the location of the piston 2 in the upper and lower dead points 2.0 distance from the poles of the gearing 12 and 13 to the axis 15 of rotation of the wheel 10.
  • the distance from the poles 16 and 17 of the engagement of the first wheel 9 with the second wheel 10 (see Fig. 3 and 4) to the axis of rotation of the first wheel 9 at the positions of the crankshaft 4 corresponding to the location of the piston 2 in the middle of its stroke is 0, 5 the distance from the poles of the gearing 16 and 17 to the axis of rotation 15 of the second wheel 10.
  • the ratio of the distances from the poles of engagement 12 and 13 to the axis of rotation of the first wheel 9 at the positions of the crankshaft 4 corresponding to the location of the piston 2 at the top and bottom dead centers can be from 1.1 to 5.0
  • the ratio of the distances from the poles 16 and 17 of the gearing to the axis of rotation of the first wheel 9 at the position of the crankshaft 4 corresponding to the location of the piston 2 in the middle of its stroke can be from 0.2 to 0
  • 9 distance from the poles of the gearing 16 and 17 to the axis 15 is rotated second wheel 10, which allows to achieve the necessary technical result.
  • the additional shaft 1 1 in this embodiment is a power take-off shaft; a flywheel is mounted on it 18.
  • the direction of rotation of the wheels 9, 10 in FIG. 1 to 4 are shown by arrows.
  • the engine contains other parts and components known to those skilled in the art, including but not limited to: pump (s), cooler, electrical wiring, electrical ignition system, and other details for the mechanical action of the engine (not shown). This application outlines only those design features that are necessary for understanding the essence of the invention.
  • the inventive internal combustion engine operates as follows.
  • the engine cycle begins with a compression stroke when the crankshaft 4 is in the 180 ° position (see Fig. 2).
  • the piston 2 is at bottom dead center
  • the first wheel 9 is engaged with the second wheel 10 at the gearing pole 13.
  • the flywheel 18 has an angular velocity ⁇ .
  • the moment of inertia of the load which includes: the flywheel, transmission mechanisms, etc.
  • the moment of inertia of the crankshaft, connecting rod and piston is higher than the moment of inertia of the crankshaft, connecting rod and piston, so the relative fluctuations in the angular velocity of the flywheel 18 are insignificant, additional shaft 1 1 within one revolution rotates with almost constant angular velocity.
  • the piston 2 due to the inertia of the flywheel 18, moves from the bottom dead center to the top dead center, blocking first the purge 21 and then the outlet 22 of the window.
  • the completion of the purge process occurs when the piston 2 moves in the region of the bottom dead center, where the angular velocity of the first wheel 9 is approximately two times less than the angular velocity of the second wheel 10, since the ratio of the distance from the engagement pole 13 to the axis of rotation of the first wheel 9 is - standing from the engagement pole 13 to the axis of rotation 15 of the second wheel 10 is approximately 2.0. Due to this, the residence time of the piston 2 in the region of the bottom dead center increases, which favorably affects the process of exhaust gas discharge and the process of filling cylinder 1 with a fuel-air mixture.
  • the energy released during fuel combustion acts on the piston 2, forcing it to move towards the bottom dead center.
  • the angular velocity of the first wheel 9 is approximately two times less than the angular velocity of the second wheel 10, since the ratio of the distance from the engagement pole 12 to the axis of rotation of the first wheel 9 to the distance from the engagement pole 12 to the axis of rotation 15 of the second wheel 10 is close to 2.0. Due to this, the travel time of the piston 2 in the region of the top dead center increases, which ensures the completeness of fuel combustion.
  • the piston 2 Moving under the pressure of hot gases downward, the piston 2 creates a high pressure in the crank chamber 5. Under pressure, the valve 20 closes, preventing the combustible mixture from escaping through the inlet window 19.
  • the exhaust window 22 opens and the exhaust gas begins to discharge into the atmosphere, the pressure in the cylinder 1 decreases. With further movement of the piston 2 opens the purge window 21, the working mixture compressed in the crank chamber 5 enters the cylinder 1, purging it from the residual exhaust gas.
  • the angular velocity of the first wheel 9 decreases and becomes approximately half the angular velocity of the second wheel 10, since the ratio of the distance from the engagement pole 13 to the axis of rotation of the first wheel 9 to the race - standing from the engagement pole 13 to the axis of rotation 15 of the second wheel 10 in the region of the bottom dead center is approximately 2.0. Due to this, the time spent by the piston 2 in the region of the bottom dead center increases which favorably affects the process of exhaust emissions and the process of filling cylinder 1 with a fuel-air mixture.
  • the inventive design can also be used in four-stroke engines and other types of reciprocating internal combustion engines.
  • the inventive internal combustion engine in comparison with the prototype is more efficient by reducing the angular velocity of the crankshaft when the piston moves in the region of upper and lower dead points and increasing the angular velocity of the crankshaft when the piston moves in the middle of the piston stroke.
  • the efficiency of the inventive internal combustion engine is also achieved by increasing the torque on the crankshaft at the end of the compression stroke, which allows to reduce the inertial mass of the flywheel, to reduce the minimum threshold idle speed of the internal combustion engine and / or, if necessary, to increase the compression ratio working mix.
  • the present invention is implemented using universal equipment widely used in industry.

Abstract

Двигатель содержит цилиндр (1) с размещенным внутри него поршнем (2), связанным с шатуном (3) и коленчатый вал (4). На валу (4) жестко закреплено первое эллиптическое зубчатое колесо (9) с возможностью взаимодействия со вторым эллиптическим зубчатым колесом (10), жестко закрепленным на дополнительном валу (11). Расстояние от полюсов (12) и (13) зацепления колеса (9) с колесом (10) до оси (14) вращения колеса (9) при положении коленчатого вала (4), соответствующих нахождению поршня (2) в верхней и нижней мертвых точек, составляет 1,1-5 расстояния от полюсов (12) и (13) зацепления до оси (15) вращения колеса (10). Расстояния от полюсов зацепления колеса (9) с колесом ( 10) до оси (14) вращения колеса (9) при положениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня (2) в середине его хода составляет 0,2-0,9 расстояния от полюсов зацепления до оси (15) вращения второго колеса (10). Технический результат заключается в уменьшении угловой скорости коленчатого вала при движении поршня в области верхней и нижней мертвых точек.

Description

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к двига- телям внутреннего сгорания поршневого типа, преимущественно, бензиновым, дизельным. В качестве топлива в заявляемом поршневом двигателе внутреннего сгорания могут использоваться, например:
- жидкости— бензин, дизельное топливо, спирты, биодизель;
- газы— сжиженный газ, природный газ, водород, газообразные продукты кре- кинга нефти, биогаз;
- монооксид углерода, вырабатываемый в газогенераторе, входящем в состав топливной системы двигателя, из твёрдого топлива (угля, торфа, древесины).
Предшествующий уровень техники
Известна конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания, опи- санная в учебнике «Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей» под редакцией А. С. Орлина, М.Г. Круглова, М, изд. Машиностроение, 1990 г., стр 5, 6, рис. 1 ,а).
Указанный двигатель содержит цилиндр с крышкой (головкой) и с раз- мещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, коленчатый вал, впу- скные и выпускные клапаны.
Недостатком известного двигателя внутреннего сгорания является недос- таточная эффективность работы, обусловленная недостатком времени для пол- ного сгорания топлива и для эффективного выпуска отработавших газов и впус- ка топливно-воздушной смеси в цилиндр. Происходит это вследствие того, что угловая скорость вращения коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания достигает 700 радиан в секунду, и на отдельные процессы, наиболее важные из которых происходят при прохождении поршня в области верхней и нижней мертвых точек, приходится очень незначительное время, исчисляемое тысячны- ми долями секунды.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, яв- ляется уменьшение угловой скорости коленчатого вала при движении поршня в области верхней и нижней мертвых точек и увеличение угловой скорости ко- ленчатого вала при движении поршня в области середины хода поршня.
Сущность изобретения состоит в том, что:
В известный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, и коленчатый вал, согласно изобретению, введены два некруглых зубчатых колеса, первое из кото- рых жестко закреплено на коленчатом валу, а второе с возможностью взаимо- действия с первым жестко закреплено на дополнительном валу таким образом, что при положениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 1 , 1 - 5 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, а при положениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в середине его хода, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 0,2 - 0,9 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса.
В частных случаях реализации изобретения некруглые зубчатые колеса выполнены эллиптическими.
В других частных случаях реализации изобретения некруглые зубчатые колеса выполнены овальными.
Введение в двигатель двух некруглых зубчатых колес, первое из которых жестко закреплено на коленчатом валу, а второе с возможностью взаимодейст- вия с первым жестко закреплено на дополнительном валу таким образом, что при положениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 1 , 1 - 5 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, а при положениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в середине его хода, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 0,2 - 0,9 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса позволяет уменьшить угловую скорость коленча- того вала при движении поршня в области верхней и нижней мертвых точек и увеличить угловую скорость коленчатого вала при движении поршня в области середины его хода.
Это дает возможность увеличить время перемещения поршня в области верхней и нижней мертвых точек, создать тем самым оптимальные временные условия для полного сгорания топлива, выпуска отработавших газов и впуска топливно-воздушной смеси в цилиндр, и тем самым повысить эффективность работы двигателя внутреннего сгорания.
При этом некруглые зубчатые колеса могут быть выполнены эллиптиче- скими.
При этом некруглые зубчатые колеса могут быть выполнены овальными.
Предлагаемая совокупность существенных признаков придаёт заявляе- мому двигателю новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания обладает новизной по срав- ненйю с прототипом, отличаясь от него тем, что:
- в него введены два некруглых зубчатых колеса, первое из которых же- стко закреплено на коленчатом валу, а второе с возможностью взаимодействия с первым жестко закреплено на дополнительном валу таким образом, что при по- ложениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 1 ,1 - 5 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, а при положениях колен- чатого вала, соответствующих нахождению поршня в середине его хода, рас- стояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения пер- вого колеса составляет 0,2 - 0,9 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса,
- некруглые зубчатые колеса могут быть выполнены эллиптическими,
- некруглые зубчатые колеса могут быть выполнены овальными.
Заявляемое изобретение может найти широкое применение в машино- строении, в частности, в двигателях внутреннего сгорания поршневого типа, по- этому она соответствует критерию «промышленная применимость». Заявителю неизвестен двигатель внутреннего сгорания, обладающий вы- шеуказанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь такого же технического результата, он не следует явным образом из изученного им уровня техники, поэтому заявитель считает, что заяв- ляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Перечень фигур чертежей
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания иллюстрируется чертежами на примере двухтактного бензинового двигателя, где представлены на:
Фиг. 1. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разре- зом при положении поршня в верхней мертвой точке.
Фиг. 2. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разре- зом при положении поршня в нижней мертвой точке.
Фиг. 3. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разре- зом при положении поршня на половине его хода к нижней мертвой точке.
Фиг. 4. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разре- зом при положении поршня на половине его хода к верхней мертвой точке.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения Двигатель внутреннего сгорания, представленный на чертежах (см. Фиг.1 - 4) содержит цилиндр 1 с размещенным внутри него поршнем 2, связанным с ша- туном 3, коленчатый вал 4, установленный в кривошипной камере 5 с возмож- ностью вращения в опорах 6, свечу 7 зажигания с электродами, находящимися в камере 8 сгорания.
На коленчатом валу 4 жестко закреплено первое овальное зубчатое коле- со 9 с возможностью взаимодействия со вторым овальным зубчатым колесом 10, жестко закрепленным на дополнительном валу 11. Вал 1 1 установлен в опо- рах вращения (на чертежах не показаны) с возможностью совместного вращения с зубчатым колесом 10.
Некруглые зубчатые колеса 9 и 10 могут быть выполнены овальными, эллиптическими, в форме двулистника (см. «Механизмы. Справочное пособие» под ред. Кожевникова С.Н. и др., М, изд. «Машиностроение», 1976 г., стр. 159, рис. 3.28 ), и другими видами некруглых зубчатых колес. Расстояние от полюсов 12 и 13 зацепления первого колеса 9 со вторым колесом 10 (см. Фиг. 1 и 2) до оси 14 вращения первого колеса 9 при положени- ях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в верхней и нижней мертвых точках, составляет 2,0 расстояния от полюсов 12 и 13 зацепле- ния до оси 15 вращения колеса 10.
Расстояние от полюсов 16 и 17 зацепления первого колеса 9 со вторым колесом 10 (см. Фиг. 3 и 4) до оси 14 вращения первого колеса 9 при положени- ях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в середине его хода, составляет 0,5 расстояния от полюсов 16 и 17 зацепления до оси 15 враще- ния второго колеса 10.
Соотношение расстояний от полюсов 12 и 13 зацепления до оси 14 вра- щения первого колеса 9 при положениях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в верхней и нижней мертвых точках, может составлять от 1,1 до 5,0 расстояния от полюсов 12 и 13 зацепления до оси 15 вращения коле- са 10, а соотношение расстояний от полюсов 16 и 17 зацепления до оси 14 вра- щения первого колеса 9 при положениях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в середине его хода может составлять от 0,2 до 0,9 рас- стояния от полюсов 16 и 17 зацепления до оси 15 вращения второго колеса 10, что позволяет достичь необходимого технического результата.
Дополнительный вал 1 1 в данном примере исполнения является валом отбора мощности, на нем установлен маховик 18. Для впуска топливно- воздушной смеси имеется впускное 19 окно с клапаном 20 и продувочное 21 ок- но, а для выхода выхлопных газов - выпускное 22 окно.
Направление вращения колес 9, 10 на Фиг. 1 - 4 показано стрелками. Двигатель содержит другие детали и элементы, известные специалистам, включая, но не ограничиваясь, следующие: насос(ы), охладитель, электропро- водка, электрическая система зажигания и другие детали для механического действия двигателя (не изображены). В настоящей заявке изложены только те конструктивные признаки, которые необходимы для понимания сущности изо- бретения.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания работает следующим обра- зом. Цикл работы двигателя начинается с такта сжатия, когда коленчатый вал 4 находится в положении 180° (см. Фиг. 2). При этом поршень 2 находится в нижней мертвой точке, первое колесо 9 находится в зацеплении со вторым колесом 10 в полюсе зацепления 13. Маховик 18 имеет угловую скорость ω.
При работе двигателя внутреннего сгорания момент инерции нагрузки, в которую входят: маховик, механизмы трансмиссии и т.п., выше момента инер- ции коленчатого вала, шатуна и поршня, поэтому относительные колебания уг- ловой скорости маховика 18 являются незначительными, дополнительный вал 1 1 в пределах одного оборота вращается практически с неизменной угловой скоростью.
Поршень 2 за счет силы инерции маховика 18 двигается от нижней мерт- вой точки к верхней мертвой точке, перекрывая сначала продувочное 21 , а затем выпускное 22 окна.
Завершение процесса продувки происходит при движении поршня 2 в области нижней мертвой точки, где угловая скорость первого колеса 9 примерно в два раза меньше угловой скорости второго колеса 10, так как отношение рас- стояния от полюса 13 зацепления до оси 14 вращения первого колеса 9 к рас- стоянию от полюса 13 зацепления до оси вращения 15 второго колеса 10 со- ставляет приблизительно 2,0. Благодаря этому увеличивается время нахождения поршня 2 в области нижней мертвой точки, что благоприятно сказывается на процессе выпуска отработавших газов и на процессе заполнения цилиндра 1 то- пливно-воздушной смесью.
После закрытия поршнем 2 выпускного 22 окна в цилиндре 1 заканчива- ется процесс продувки отработавших газов топливно-воздушной смесью и за- полнения цилиндра 1 топливно-воздушной смесью, начинается сжатие посту- пившей в него топливно-воздушной смеси.
Одновременно с процессом сжатия в камере сгорания топливно-воздуш- ной смеси в кривошипной камере 5, вследствие ее герметичности, под поршнем 2 создается разрежение, под действием которого в камеру 5 через впускное 19 окно с открывающимся клапаном 20 поступает топливно-воздушная смесь для следующего рабочего цикла. Сжатие топливно-воздушной смеси в камере сгорания 8 и создание раз- режения в кривошипной камере 5 происходит за счет энергии маховика 18, кру- тящий момент которого через дополнительный вал 1 1 передается на второе ко- лесо 10, с него на первое колесо 9 и через коленчатый вал 4 и шатун 3 на пор- шень 2.
При достижении поршнем 2 верхней мертвой точки (см. Фиг. 1) первое колесо 9 находится в зацеплении со вторым колесом 10 в полюсе 12 зацепле- ния. Свеча 7 зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.
Высвобождающаяся при сгорании топлива энергия воздействует на пор- шень 2, заставляя его перемещаться в сторону нижней мертвой точки. При дви- жении поршня 2 в области верхней мертвой точки угловая скорость первого ко- леса 9 примерно в два раза меньше угловой скорости второго колеса 10, так как отношение расстояния от полюса 12 зацепления до оси 14 вращения первого колеса 9 к расстоянию от полюса 12 зацепления до оси вращения 15 второго колеса 10 близко к 2,0 . Благодаря этому увеличивается время движения поршня 2 в области верхней мертвой точки, что обеспечивает полноту сгорания топлива.
Двигаясь под давлением раскаленных газов вниз, поршень 2 создает высо- кое давление в кривошипной камере 5. Под действием давления клапан 20 за- крывается, не позволяя горючей смеси выходить через впускное 19 окно.
При приближении поршня 2 к нижней мертвой точке выпускное 22 окно открывается и начинается выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре 1 понижается. При дальнейшем перемещении поршень 2 открывает продувочное 21 окно, сжатая в кривошипной камере 5 рабочая смесь поступает в цилиндр 1, осуществляя его продувку от остатков отработавших газов.
При перемещении поршня 2 от среднего положения в сторону нижней мертвой точки угловая скорость первого колеса 9 снижается и становится при- мерно в два раза меньше угловой скорости второго колеса 10, так как отношение расстояния от полюса 13 зацепления до оси 14 вращения первого колеса 9 к рас- стоянию от полюса 13 зацепления до оси вращения 15 второго колеса 10 в об- ласти нижней мертвой точки составляет приблизительно 2,0 . Благодаря этому увеличивается время нахождения поршня 2 в области нижней мертвой точки, что благоприятно сказывается на процессе выпуска отработавших газов и на процессе заполнения цилиндра 1 топливно-воздушной смесью.
Цикл заканчивается и затем начинается новый цикл.
Заявляемая конструкция может быть использована также в четырехтакт- ных двигателях и других видах поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания по сравнению с прототипом является более эффективным за счет уменьшения угловой скорости коленчатого вала при движении поршня в области верхней и нижней мертвых точек и увели- чения угловой скорости коленчатого вала при движении поршня в области сере- дины хода поршня.
Эффективность заявляемого двигателя внутреннего сгорания достигается также за счет повышения крутящего момента на коленчатом валу в конце такта сжатия, позволяющего уменьшить инерционную массу маховика, снизить ми- нимальную пороговую величину оборотов холостого хода двигателя внутренне- го сгорания и/или, при необходимости, увеличить степень сжатия рабочей сме- си.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение реализуется с помощью универсального оборудо- вания, широко распространенного в промышленности.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, и коленчатый вал, отличающийся тем, что в него введены два некруглых зубчатых колеса, первое из которых же- стко закреплено на коленчатом валу, а второе с возможностью взаимодействия с первым жестко закреплено на дополнительном валу таким образом, что при по- ложениях коленчатого вала, соответствующих нахождению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 1 ,1 - 5 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, а при положениях колен- чатого вала, соответствующих нахождению поршня в середине его хода, рас- стояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения пер- вого колеса составляет 0,2 - 0,9 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 , отличающийся тем, что не- круглые зубчатые колеса выполнены эллиптическими.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 , отличающийся тем, что не- круглые зубчатые колеса выполнены овальными.
PCT/RU2012/000285 2012-04-13 2012-04-13 Двигатель внутреннего сгорания WO2013154453A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/391,704 US20150068337A1 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Internal combustion engine
IN9500DEN2014 IN2014DN09500A (ru) 2012-04-13 2012-04-13
PCT/RU2012/000285 WO2013154453A1 (ru) 2012-04-13 2012-04-13 Двигатель внутреннего сгорания
CN201280073919.2A CN104487676A (zh) 2012-04-13 2012-04-13 内燃机
EP12874089.1A EP2837792A4 (de) 2012-04-13 2012-04-13 Verbrennungsmotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/000285 WO2013154453A1 (ru) 2012-04-13 2012-04-13 Двигатель внутреннего сгорания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013154453A1 true WO2013154453A1 (ru) 2013-10-17

Family

ID=49327920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000285 WO2013154453A1 (ru) 2012-04-13 2012-04-13 Двигатель внутреннего сгорания

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150068337A1 (ru)
EP (1) EP2837792A4 (ru)
CN (1) CN104487676A (ru)
IN (1) IN2014DN09500A (ru)
WO (1) WO2013154453A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106051795A (zh) * 2015-04-07 2016-10-26 株式会社德福喜 挥发性有机化合物燃烧系统的驱动装置
KR101651264B1 (ko) * 2015-04-07 2016-09-06 주식회사 디복스 휘발성 유기화합물 연소시스템의 구동장치
CN106917675A (zh) * 2017-04-10 2017-07-04 刘凤德 可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置
JP6955157B2 (ja) * 2017-11-06 2021-10-27 株式会社椿本チエイン スプロケット及び伝動機構
TWI718439B (zh) * 2018-11-16 2021-02-11 國立虎尾科技大學 具有非圓形齒輪組之內燃機引擎

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6401683B1 (en) * 1919-02-20 2002-06-11 Nigel Stokes Pty Ltd. Multiple shaft engine
JP2005291103A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関
RU2267017C2 (ru) * 2003-03-27 2005-12-27 Федеральное государственное образовательное учреждение "Государственная морская академия имени адмирала С.О.Макарова" Двигатель внутреннего сгорания
JP2010249110A (ja) * 2009-04-20 2010-11-04 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関
WO2011105707A2 (ko) * 2010-02-25 2011-09-01 Lee Young Hee 4행정 내연기관의 연비개선을 위한 동력전달구조

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3301244A (en) * 1964-11-09 1967-01-31 John P Renshaw Piston stroke control mechanism
JPS5891956A (ja) * 1981-11-24 1983-06-01 Hino Motors Ltd クランクシヤフト変動トルクの平滑化装置
JPS60104829A (ja) * 1983-11-12 1985-06-10 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 往復動機関におけるバランサ−装置
JPS60172747A (ja) * 1984-02-15 1985-09-06 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 往復動機関における一軸バランサ−装置
US5170757A (en) * 1991-12-24 1992-12-15 Damien Gamache Variable horsepower output gearing for piston engine
AUPR058200A0 (en) * 2000-10-06 2000-10-26 Bortolin, Peter Cosmos
JP4411043B2 (ja) * 2003-09-26 2010-02-10 株式会社ミツトヨ 動力伝達機構
JP2010249111A (ja) * 2009-04-20 2010-11-04 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関
CN101943254A (zh) * 2010-08-26 2011-01-12 上海工程技术大学 一种椭圆齿轮飞轮总成

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6401683B1 (en) * 1919-02-20 2002-06-11 Nigel Stokes Pty Ltd. Multiple shaft engine
RU2267017C2 (ru) * 2003-03-27 2005-12-27 Федеральное государственное образовательное учреждение "Государственная морская академия имени адмирала С.О.Макарова" Двигатель внутреннего сгорания
JP2005291103A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関
JP2010249110A (ja) * 2009-04-20 2010-11-04 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関
WO2011105707A2 (ko) * 2010-02-25 2011-09-01 Lee Young Hee 4행정 내연기관의 연비개선을 위한 동력전달구조

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Mechanismen. Nachschlagebuch", 1976, M, VERLAG MASCHINOSTROYENIYE, pages: 159
"Verbrennungsmotoren: Aufbau und Funktion der Kolben- und Kombimotoren", 1990, VERLAG MASCHINOSTROYENIYE, pages: 5,6
See also references of EP2837792A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN104487676A (zh) 2015-04-01
EP2837792A1 (de) 2015-02-18
US20150068337A1 (en) 2015-03-12
IN2014DN09500A (ru) 2015-07-17
EP2837792A4 (de) 2015-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960007104B1 (ko) 압축공기를 동력 매체로 하는 엔진
US7556014B2 (en) Reciprocating machines
US20120285415A1 (en) Internal combustion engine with direct air injection
US5970924A (en) Arc-piston engine
US9951679B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
WO2013154453A1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
EP2478190B1 (en) Piston and use therefor
JP4980314B2 (ja) 内燃機関及び駆動システム
US4033317A (en) Internal combustion engines
US6021746A (en) arc-piston engine
RU119035U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
WO2005083246A1 (en) A novel internal combustion torroidal engine
WO2012032552A1 (en) "rotary internal combustion engine with reducer and pistons that control the cycle"
RU118690U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
WO2015088347A1 (en) Combustion engine comprising a cylinder
CN103321743B (zh) 内燃发动机
US11808231B2 (en) Negative pressure operating method
RU119034U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
JP5002721B1 (ja) 動作気体発生装置
WO2014104908A1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
WO2013141732A1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
RU2528485C1 (ru) Бескривошипный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания
WO2013129955A1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
WO2021040640A1 (en) Explosive square piston engine with circular motion lever force
RU131415U1 (ru) Роторное устройство с шиберной перегородкой

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12874089

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14391704

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012874089

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012874089

Country of ref document: EP