WO2014104908A1 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
WO2014104908A1
WO2014104908A1 PCT/RU2012/001105 RU2012001105W WO2014104908A1 WO 2014104908 A1 WO2014104908 A1 WO 2014104908A1 RU 2012001105 W RU2012001105 W RU 2012001105W WO 2014104908 A1 WO2014104908 A1 WO 2014104908A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
piston
wheel
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/001105
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
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 PCT/RU2012/001105 priority Critical patent/WO2014104908A1/en
Publication of WO2014104908A1 publication Critical patent/WO2014104908A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/08Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/04Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being subdivided into two or more chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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;
  • the specified engine comprises a cylinder with a piston placed inside it, connected to the connecting rod, a crankshaft, two non-circular gears, the first of which is rigidly fixed to the crankshaft, and the second with the possibility of interaction with the first is rigidly fixed to the additional shaft in such a way that at the positions of the crankshaft corresponding to the piston at the top and bottom dead center, the distance from the poles of engagement of the first wheel with the second to the axis of rotation of the first wheel is 1.1-5 distances from these poles gearing to the axis of rotation of the second wheel, and at crankshaft positions corresponding to the piston being in the middle of its stroke, the distance from the gearing poles of the first wheel to the second to the rotation axis of the first wheel is 0.2-0.9 the distance from these gearing poles to the rotation axis the second wheel, and non-circular gears are made elliptical or oval.
  • a disadvantage of the known internal combustion engine is the insufficient efficiency of operation due to incomplete combustion of fuel in the engine. This is due to the fact that the angular velocity of rotation of the the crankshaft in internal combustion engines reaches 700 radians per second, and there is not enough time for high-quality mixture formation, which ensures complete fuel combustion in a rather large volume when the piston passes in the region of top dead center.
  • the objective of the claimed invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine, and the technical result, allowing to solve this problem, is a better mixture formation, providing complete combustion of fuel by reducing the volume of the combustion chamber in which it occurs.
  • the invention consists in that:
  • the internal combustion engine comprising a cylinder with a piston disposed inside it and connected to a connecting rod, a crankshaft with a first non-circular gear wheel fixed thereon, an additional shaft and a second non-circular gear wheel rigidly mounted on the additional shaft with the possibility of interaction with the first non-circular gear wheel in such a way that, with the positions of the crankshaft corresponding to the piston at the top and bottom dead centers, the distance from the gearing poles of the first wheel with the distance to the axis of rotation of the first wheel is 1.1 - 5 distances from these gearing poles to the axis of rotation of the second wheel, and for the positions of the crankshaft corresponding to the piston in the middle of its stroke, the distance from the gearing poles of the first wheel to the second the axis of rotation of the first wheel is 0.2 - 0.9 distances from these poles of engagement to the axis of rotation of the second wheel, according to the invention, it has a combustion chamber, the volume of which is 0.016
  • the combustion chamber is located in the cylinder head, while the combustion chamber may have a cylindrical shape, the shape of two truncated cones mated with large bases, or the shape of a cylinder mated with a truncated cone, which is directed toward the large base adjacent to the cylinder piston.
  • the combustion chamber is located in the piston bottom or simultaneously in the cylinder head and in the bottom piston, while the combustion chamber may have a spherical or elliptical shape.
  • the combustion chamber may be located in the cylinder head and may have a cylindrical shape, the shape of two truncated cones paired with large bases, or the shape of a cylinder paired with a truncated cone, which is directed toward the piston by the large base adjacent to the cylinder .
  • the combustion chamber may be located in the piston bottom or simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom, while the combustion chamber may have a spherical or elliptical shape.
  • the inventive internal combustion engine has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in that:
  • the combustion chamber is located in the cylinder head
  • the combustion chamber has a cylindrical shape
  • the combustion chamber has the form of two truncated cones, paired with large bases,
  • the combustion chamber is in the form of a cylinder mated to a truncated cone, which is directed toward the piston by a large base adjacent to the cylinder; - the combustion chamber is located in the piston bottom,
  • the combustion chamber is located simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom
  • the combustion chamber has a spherical shape
  • the combustion chamber has an elliptical shape.
  • the claimed invention can find wide application in mechanical engineering, in particular, in piston-type internal combustion engines, therefore it meets the patentability condition “industrial applicability”.
  • FIG. 1 General view of the internal combustion engine with a partial section when the piston is at top dead center.
  • FIG. 2 A variant of the location of the combustion chamber in the piston bottom.
  • FIG. 3 A variant of the location of the combustion chamber in the cylinder head.
  • FIG. 4 A variant of the location of the combustion chamber simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom.
  • the internal combustion engine shown in the drawings comprises a cylinder 1 with a piston 2 located inside it and connected to a connecting rod 3, a crankshaft 4 mounted in a crank chamber 5 with the possibility of rotation in bearings 6, placed in the cylinder head 1, an injector 7 with an exit to the combustion chamber 8 located in the piston bottom 2.
  • the combustion chamber 8 has a spherical shape, its volume is 0.03 of the engine displacement.
  • 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 11 is mounted in the bearings of rotation (not shown) with the possibility of joint rotation with the gear wheel 10.
  • the distance from the poles 12 and 13 of the engagement of the first wheel 9 with the second wheel 10 (see Fig. 1) 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 is 2, 0 distance from the poles of the gearing 12 and 13 to the axis of rotation 15 of the wheel 10.
  • the direction of rotation of the wheels 9, 10 in FIG. 1 and 2 are shown by arrows.
  • 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 distance from the poles 12 and 13 gearing to the axis of rotation of the wheel 10 of the wheel 10, 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 gear poles 16 and 17 to axis 15 rotated I the second wheel 10, and the volume of the combustion chamber may range from 0.016 to 0.045 of engine displacement, which allows to achieve the required technical result.
  • the additional shaft 11 in this embodiment is a power take-off shaft; a flywheel is mounted on it 18.
  • the cylinder 1 For inlet of the fuel-air mixture, the cylinder 1 has an inlet 19 window with a valve 20 and a purge 21 window, and an exhaust 22 window for exhaust gases. .
  • the engine contains other parts and components known to those skilled in the art, including, but not limited to, electrical wiring, pump (s), cooler, other parts for the mechanical action of the engine (not shown).
  • AT W electrical wiring, pump (s), cooler, other parts for the mechanical action of the engine (not shown).
  • the inventive internal combustion engine operates as follows.
  • 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, the additional shaft 11 within one revolution it rotates with almost constant angular velocity.
  • 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 the small volume of the combustion chamber 8 with a high velocity of vortex flows in it during the movement of the piston 2, complete combustion of the fuel occurs in the region of the top dead center.
  • 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 air 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, the piston 2 opens the purge 21 window, the compressed air in the crank chamber 5 enters the cylinder 1, purging it from the residual exhaust gases.
  • the inventive internal combustion engine in comparison with the prototype is more economical due to more complete combustion of the fuel due to a decrease in the volume in which it occurs.
  • the inventive internal combustion engine is also more environmentally friendly, since the fuel in it burns completely and during its operation there is no emission of unburned fuel residues with exhaust gases into the atmosphere.
  • the present invention is implemented using universal equipment widely used in industry.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

The claimed engine design is meant for use in piston-type internal combustion engines. The engine contains a cylinder (1) having therein a piston (2) linked to a connecting rod (3). A crankshaft (4) is installed in a crankcase (5) and can rotate within supports (6). A nozzle (7) is provided in the head of the cylinder (1), said nozzle having an outlet into a combustion chamber (8) having a volume equal to 0.03 of the engine capacity. The combustion chamber (8) is provided in the crown of the piston (2). A first oval gear (9) is rigidly affixed to the crankshaft (4) and is capable of interacting with a second oval gear (10), which is rigidly affixed to an additional shaft (11). The shaft (11) is installed within rotation supports and can rotate conjointly with the gear (10). An increase in the efficiency of engine operation resulting from a more complete combustion of fuel is achieved by means of the engine having a combustion chamber with a volume which is equal to 0.016-0.045 of the capacity of the engine.

Description

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ  INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
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: The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular, to piston-type internal combustion engines, mainly gasoline, diesel. As fuel in the inventive reciprocating internal combustion engine can be used, for example:
- жидкости— бензин, дизельное топливо, спирты, биодизель;  - liquids — gasoline, diesel fuel, alcohols, biodiesel;
- газы— сжиженный газ, природный газ, водород, газообразные продукты кре- кинга нефти, биогаз;  - Gases — liquefied gas, natural gas, hydrogen, gaseous products of oil cracking, biogas;
- монооксид углерода, вырабатываемый в газогенераторе, входящем в состав топливной системы двигателя, из твёрдого топлива (угля, торфа, древесины). - carbon monoxide produced in the gas generator, which is part of the fuel system of the engine, from solid fuel (coal, peat, wood).
Предшествующий уровень техники State of the art
Известна конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания, опи- санная в патенте Российской Федерации N° 119035 на полезную модель «Двига- тель внутреннего сгорания», заявленном 13.04.2012 года и опубликованном 10.08.2012 года.  A known design of a reciprocating internal combustion engine described in the patent of the Russian Federation N ° 119035 for the utility model “Internal combustion engine”, filed April 13, 2012 and published August 10, 2012.
Указанный двигатель содержит цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, коленчатый вал, два некруглых зубчатых коле- са, первое из которых жестко закреплено на коленчатом валу, а второе с воз- можностью взаимодействия 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 полю- сов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса со- ставляет 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, причем некруглые зубчатые колеса выполнены эллиптическими или овальными.  The specified engine comprises a cylinder with a piston placed inside it, connected to the connecting rod, a crankshaft, two non-circular gears, the first of which is rigidly fixed to the crankshaft, and the second with the possibility of interaction with the first is rigidly fixed to the additional shaft in such a way that at the positions of the crankshaft corresponding to the piston at the top and bottom dead center, the distance from the poles of engagement of the first wheel with the second to the axis of rotation of the first wheel is 1.1-5 distances from these poles gearing to the axis of rotation of the second wheel, and at crankshaft positions corresponding to the piston being in the middle of its stroke, the distance from the gearing poles of the first wheel to the second to the rotation axis of the first wheel is 0.2-0.9 the distance from these gearing poles to the rotation axis the second wheel, and non-circular gears are made elliptical or oval.
Недостатком известного двигателя внутреннего сгорания является недос- таточная экономичность работы, обусловленная неполным сгоранием топлива в двигателе. Происходит это вследствие того, что угловая скорость вращения ко- ленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания достигает 700 радиан в се- кунду, и времени на качественное смесеобразование, обеспечивающее полное сгорание топлива в довольно большом объеме при прохождении поршня в об- ласти верхней мертвой точки оказывается недостаточно. A disadvantage of the known internal combustion engine is the insufficient efficiency of operation due to incomplete combustion of fuel in the engine. This is due to the fact that the angular velocity of rotation of the the crankshaft in internal combustion engines reaches 700 radians per second, and there is not enough time for high-quality mixture formation, which ensures complete fuel combustion in a rather large volume when the piston passes in the region of top dead center.
Раскрытие сущности изобретения  Disclosure of the invention
Задачей заявляемого изобретения является повышение экономичности работы двигателя внутреннего сгорания, а техническим результатом, позво- ляющим решить указанную задачу, является более качественное смесеобразова- ние, обеспечивающее полное сгорание топлива за счет уменьшения объема ка- меры сгорания, в котором оно происходит.  The objective of the claimed invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine, and the technical result, allowing to solve this problem, is a better mixture formation, providing complete combustion of fuel by reducing the volume of the combustion chamber in which it occurs.
Сущность изобретения состоит в том, что:  The invention consists in that:
В известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, коленчатый вал с жестко закрепленным на нем первым некруглым зубчатым колесом, дополни- тельный вал и второе некруглое зубчатое колесо, жестко закрепленное на до- полнительном валу с возможностью взаимодействия с первым некруглым зуб- чатым колесом таким образом, что при положениях коленчатого вала, соответ- ствующих нахождению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого ко- леса составляет 1,1 - 5 расстояния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, а при положениях коленчатого вала, соответствующих нахож- дению поршня в середине его хода, расстояние от полюсов зацепления первого колеса со вторым до оси вращения первого колеса составляет 0,2 - 0,9 расстоя- ния от этих полюсов зацепления до оси вращения второго колеса, согласно изо- бретению, он имеет камеру сгорания, объем которой составляет 0,016 - 0,045 от рабочего объема двигателя.  In the known internal combustion engine, comprising a cylinder with a piston disposed inside it and connected to a connecting rod, a crankshaft with a first non-circular gear wheel fixed thereon, an additional shaft and a second non-circular gear wheel rigidly mounted on the additional shaft with the possibility of interaction with the first non-circular gear wheel in such a way that, with the positions of the crankshaft corresponding to the piston at the top and bottom dead centers, the distance from the gearing poles of the first wheel with the distance to the axis of rotation of the first wheel is 1.1 - 5 distances from these gearing poles to the axis of rotation of the second wheel, and for the positions of the crankshaft corresponding to the piston in the middle of its stroke, the distance from the gearing poles of the first wheel to the second the axis of rotation of the first wheel is 0.2 - 0.9 distances from these poles of engagement to the axis of rotation of the second wheel, according to the invention, it has a combustion chamber, the volume of which is 0.016 - 0.045 of the working volume of the engine.
В частных случаях реализации изобретения камера сгорания расположе- на в головке цилиндра, при этом камера сгорания может иметь цилиндрическую форму, форму двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, или форму цилиндра, сопряженного с усеченным конусом, который большим прилежащим к цилиндру основанием направлен в сторону поршня.  In particular cases of the invention, the combustion chamber is located in the cylinder head, while the combustion chamber may have a cylindrical shape, the shape of two truncated cones mated with large bases, or the shape of a cylinder mated with a truncated cone, which is directed toward the large base adjacent to the cylinder piston.
В других частных случаях реализации изобретения камера сгорания рас- положена в днище поршня или одновременно в головке цилиндра и в днище поршня, при этом камера сгорания может иметь сферическую или эллиптиче- скую форму. In other particular cases of the invention, the combustion chamber is located in the piston bottom or simultaneously in the cylinder head and in the bottom piston, while the combustion chamber may have a spherical or elliptical shape.
Наличие в двигателе камеры сгорания, объем которой составляет 0,016 - 0,045 от рабочего объема двигателя, благодаря существенному уменьшению объема камеры сгорания, дает возможность воздушному потоку многократно оборачиваться внутри камеры, что позволяет более равномерно распределять в потоке топливо и обеспечить тем самым его полное сгорание при движении пор- шня в области верхней мертвой точки.  The presence of a combustion chamber in the engine, the volume of which is 0.016-0.045 of the engine’s working volume, due to a significant reduction in the volume of the combustion chamber, allows the air flow to repeatedly wrap inside the chamber, which allows more even distribution of fuel in the stream and thereby ensures complete combustion during movement piston at top dead center.
Все это позволяет создать оптимальные пространственно-временные ус- ловия для полного сгорания топлива и повысить тем самым экономичность ра- боты двигателя внутреннего сгорания.  All this allows you to create optimal spatio-temporal conditions for complete combustion of fuel and thereby increase the efficiency of the internal combustion engine.
При этом камера сгорания может быть расположена в головке цилиндра и может иметь цилиндрическую форму, форму двух усеченных конусов, сопря- женных большими основаниями, или форму цилиндра, сопряженного с усечен- ным конусом, который большим прилежащим к цилиндру основанием направ- лен в сторону поршня.  In this case, the combustion chamber may be located in the cylinder head and may have a cylindrical shape, the shape of two truncated cones paired with large bases, or the shape of a cylinder paired with a truncated cone, which is directed toward the piston by the large base adjacent to the cylinder .
При этом камера сгорания может быть расположена в днище поршня или одновременно в головке цилиндра и в днище поршня, при этом камера сгорания может иметь сферическую или эллиптическую форму.  In this case, the combustion chamber may be located in the piston bottom or simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom, while the combustion chamber may have a spherical or elliptical shape.
Предлагаемая совокупность существенных признаков придаёт заявляе- мому двигателю внутреннего сгорания новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.  The proposed set of essential features gives the inventive internal combustion engine new properties to solve the problem.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания обладает новизной по срав- нению с прототипом, отличаясь от него тем, что:  The inventive internal combustion engine has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in that:
- он имеет камеру сгорания, объем которой составляет 0,016 - 0,045 от рабочего объема двигателя,  - it has a combustion chamber, the volume of which is 0.016 - 0.045 of the working volume of the engine,
- камера сгорания расположена в головке цилиндра,  - the combustion chamber is located in the cylinder head,
- камера сгорания имеет цилиндрическую форму,  - the combustion chamber has a cylindrical shape,
- камера сгорания имеет форму двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями,  - the combustion chamber has the form of two truncated cones, paired with large bases,
- камера сгорания имеет форму цилиндра, сопряженного с усеченным ко- нусом, который большим прилежащим к цилиндру основанием направлен в сто- рону поршня, - камера сгорания расположена в днище поршня, - the combustion chamber is in the form of a cylinder mated to a truncated cone, which is directed toward the piston by a large base adjacent to the cylinder; - the combustion chamber is located in the piston bottom,
- камера сгорания расположена одновременно в головке цилиндра и в днище поршня,  - the combustion chamber is located simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom,
- камера сгорания имеет сферическую форму,  - the combustion chamber has a spherical shape,
- камера сгорания имеет эллиптическую форму.  - the combustion chamber has an elliptical shape.
Заявляемое изобретение может найти широкое применение в машино- строении, в частности, в двигателях внутреннего сгорания поршневого типа, по- этому оно соответствует условию патентоспособности «промышленная приме- нимость».  The claimed invention can find wide application in mechanical engineering, in particular, in piston-type internal combustion engines, therefore it meets the patentability condition “industrial applicability”.
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 условию патентоспособности «изобретатель- ский уровень».  The applicant does not know the internal combustion engine that has the above distinctive essential features that allow you to explicitly achieve the same technical result, it does not follow explicitly from the prior art studied by him, therefore, the applicant believes that the claimed invention meets the patentability condition “inventive level".
Перечень фигур чертежей  List of drawings
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания иллюстрируется чертежами на примере двухтактного бензинового двигателя, где представлены на:  The inventive internal combustion engine is illustrated by drawings on the example of a two-stroke gasoline engine, which are presented on:
Фиг. 1. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разре- зом при положении поршня в верхней мертвой точке.  FIG. 1. General view of the internal combustion engine with a partial section when the piston is at top dead center.
Фиг. 2. Вариант расположения камеры сгорания в днище поршня.  FIG. 2. A variant of the location of the combustion chamber in the piston bottom.
Фиг. 3. Вариант расположения камеры сгорания в головке цилиндра. FIG. 3. A variant of the location of the combustion chamber in the cylinder head.
Фиг. 4. Вариант расположения камеры сгорания одновременно в головке цилиндра и в днище поршня. Предпочтительный вариант осуществления изобретенияFIG. 4. A variant of the location of the combustion chamber simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom. Preferred Embodiment
Двигатель внутреннего сгорания, представленный на чертежах (см. Фиг. 1 - 4) содержит цилиндр 1 с размещенным внутри него поршнем 2, связанным с шатуном 3, коленчатый вал 4, установленный в кривошипной камере 5 с воз- можностью вращения в опорах 6, размещенную в головке цилиндра 1 форсунку 7 с выходом в камеру сгорания 8, расположенную в днище поршня 2. Камера сгорания 8 имеет сферическую форму, ее объем равен 0,03 от рабочего объема двигателя. 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 11 установлен в опо- рах вращения (на чертежах не показаны) с возможностью совместного вращения с зубчатым колесом 10. 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 mounted in a crank chamber 5 with the possibility of rotation in bearings 6, placed in the cylinder head 1, an injector 7 with an exit to the combustion chamber 8 located in the piston bottom 2. The combustion chamber 8 has a spherical shape, its volume is 0.03 of the engine displacement. 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 11 is mounted in the bearings of rotation (not shown) with the possibility of joint rotation with the gear wheel 10.
Расстояние от полюсов 12 и 13 зацепления первого колеса 9 со вторым колесом 10 (см. Фиг. 1) до оси 14 вращения первого колеса 9 при положениях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в верхней и ниж- ней мертвых точках, составляет 2,0 расстояния от полюсов 12 и 13 зацепления до оси 15 вращения колеса 10.  The distance from the poles 12 and 13 of the engagement of the first wheel 9 with the second wheel 10 (see Fig. 1) 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 is 2, 0 distance from the poles of the gearing 12 and 13 to the axis of rotation 15 of the wheel 10.
Расстояние от полюсов 16 и 17 зацепления первого колеса 9 со вторым колесом 10 (см. Фиг. 2) до оси 14 вращения первого колеса 9 при положениях коленчатого вала 4, соответствующих нахождению поршня 2 в середине его хо- да, составляет 0,5 расстояния от полюсов 16 и 17 зацепления до оси 15 вращения второго колеса 10. Направление вращения колес 9, 10 на Фиг. 1 и 2 показано стрелками.  The distance from the poles 16 and 17 of the engagement of the first wheel 9 with the second wheel 10 (see Fig. 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 middle of its stroke, is 0.5 distance from the engagement poles 16 and 17 to the axis of rotation 15 of the second wheel 10. The direction of rotation of the wheels 9, 10 in FIG. 1 and 2 are shown by arrows.
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, соотношение расстояний от полюсов 16 и 17 зацепления до оси 14 враще- ния первого колеса 9 при положениях коленчатого вала 4, соответствующих на- хождению 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, а объем камеры сгорания может составлять от 0,016 до 0,045 рабочего объема двигателя, что позволяет достичь необходимого технического результата.  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 distance from the poles 12 and 13 gearing to the axis of rotation of the wheel 10 of the wheel 10, 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 gear poles 16 and 17 to axis 15 rotated I the second wheel 10, and the volume of the combustion chamber may range from 0.016 to 0.045 of engine displacement, which allows to achieve the required technical result.
Дополнительный вал 11 в данном примере исполнения является валом отбора мощности, на нем установлен маховик 18. Для впуска топливно- воздушной смеси в цилиндре 1 имеется впускное 19 окно с клапаном 20 и про- дувочное 21 окно, а для выхода выхлопных газов - выпускное 22 окно.  The additional shaft 11 in this embodiment is a power take-off shaft; a flywheel is mounted on it 18. For inlet of the fuel-air mixture, the cylinder 1 has an inlet 19 window with a valve 20 and a purge 21 window, and an exhaust 22 window for exhaust gases. .
Двигатель содержит другие детали и элементы, известные специалистам, включая, но не ограничиваясь, следующие: электропроводка, насос(ы), охлади- тель, другие детали для механического действия двигателя (не изображены). В W The engine contains other parts and components known to those skilled in the art, including, but not limited to, electrical wiring, pump (s), cooler, other parts for the mechanical action of the engine (not shown). AT W
6 6
настоящей заявке изложены только те конструктивные признаки, которые необ- ходимы для понимания сущности изобретения.  This application sets forth only those design features that are necessary for understanding the essence of the invention.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания работает следующим обра- зом.  The inventive internal combustion engine operates as follows.
5 Цикл работы двигателя начинается с такта сжатия, когда коленчатый вал 5 The engine cycle begins with a compression stroke when the crankshaft
4 находится в положении 180°. 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 со. 4 is at 180 °. In this case, 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 ω.
При работе двигателя внутреннего сгорания момент инерции нагрузки, в0 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 11 в пределах одного оборота вращается практически с неизменной угловой скоростью. When the internal combustion engine is running, the moment of inertia of the load, which includes: the flywheel, transmission mechanisms, etc., 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, the additional shaft 11 within one revolution it rotates with almost constant angular velocity.
5 Поршень 2 за счет силы инерции маховика 18 двигается от нижней мерт- вой точки к верхней мертвой точке, при этом происходит продувка цилиндра 1 свежим воздухом. 5 The piston 2, due to the inertia of the flywheel 18, moves from the bottom dead center to the top dead center, and the cylinder 1 is purged with fresh air.
После перекрытия поршнем 2 сначала продувочного 21, а затем выпуск- ного 22 окон, в цилиндре 1 заканчивается процесс продувки продуктов сгорания0 топлива и заполнения его свежим воздухом, начинается сжатие поступившего в цилиндр 1 воздуха.  After the piston 2 first shuts off the purge 21, and then the outlet 22 of the windows, in the cylinder 1, the process of purging the combustion products 0 of the fuel and filling it with fresh air ends, the compression of the air entering the cylinder 1 begins.
Одновременно с процессом сжатия воздуха в цилиндре 1 и камере сгора- ния 8 в кривошипной камере 5, вследствие ее герметичности, под поршнем 2 создается разрежение, под действием которого в камеру 5 через впускное 19 ок-5 но с открывающимся клапаном 20 поступает свежий воздух для следующего ра- бочего цикла.  Simultaneously with the process of compressing air in the cylinder 1 and the combustion chamber 8 in the crank chamber 5, due to its tightness, a vacuum is created under the piston 2, under the influence of which fresh air enters the chamber 5 through the inlet 19 ok-5 but with the opening valve 20 next work cycle.
Сжатие воздуха в камере сгорания 8 и создание разрежения в кривошип- ной камере 5 происходит за счет энергии маховика 18, крутящий момент кото- рого через дополнительный вал 11 передается на второе колесо 10, с него на0 первое колесо 9 и через коленчатый вал 4 и шатун 3 на поршень 2.  The compression of air in the combustion chamber 8 and the creation of rarefaction in the crank chamber 5 occurs due to the energy of the flywheel 18, the torque of which is transmitted through the additional shaft 11 to the second wheel 10, from it to the first wheel 9 and through the crankshaft 4 and the connecting rod 3 per piston 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. Форсунка 7 впрыскивает топливо в камеру сгорания 8. Поскольку температура сжатого в ней воздуха из-за высокого давления в конце такта сжа- тия превышает 700 °С, в камере сгорания 8 происходит самовоспламенение топлива. При этом воздушный поток многократно оборачивается внутри камеры сгорания 8, равномерно распределяя в потоке топливо и обеспечивая его полное сгорание. When the piston 2 reaches the top dead center (see Fig. 1), the first wheel 9 is engaged with the second wheel 10 in the engagement pole 12. The nozzle 7 injects fuel into the combustion chamber 8. Since due to the high pressure at the end of the compression stroke, the temperature of the compressed air in it exceeds 700 ° C; self-ignition of the fuel occurs in the combustion chamber 8. When this air stream is repeatedly wrapped inside the combustion chamber 8, evenly distributing the fuel in the stream and ensuring its complete combustion.
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 небольшому объему камеры сгорания 8 с вы- сокой скоростью движения в ней вихревых потоков за время движения поршня 2 в области верхней мертвой точки происходит полное сгорание топлива.  The energy released during fuel combustion acts on the piston 2, forcing it to move towards the bottom dead center. When the piston 2 moves in the region of top 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 the small volume of the combustion chamber 8 with a high velocity of vortex flows in it during the movement of the piston 2, complete combustion of the fuel occurs in the region of the top dead center.
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 воздуху выходить через впускное 19 окно.  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 air from escaping through the inlet window 19.
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, сжатый в кривошипной камере 5 воздух поступает в ци- линдр 1 , осуществляя его продувку от остатков отработавших газов.  When the piston 2 approaches the bottom dead center, 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, the piston 2 opens the purge 21 window, the compressed air in the crank chamber 5 enters the cylinder 1, purging it from the residual exhaust gases.
Цикл заканчивается и затем начинается новый цикл.  The cycle ends and then a new cycle begins.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания по сравнению с прототипом является более экономичным за счет более полного сгорания топлива вследст- вие уменьшения объема, в котором оно происходит.  The inventive internal combustion engine in comparison with the prototype is more economical due to more complete combustion of the fuel due to a decrease in the volume in which it occurs.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания является также более эколо- гичньм, так как топливо в нем сгорает полностью и при его работе не происхо- дит выброс несгоревших остатков топлива с отработавшими газами в атмосфе- ру.  The inventive internal combustion engine is also more environmentally friendly, since the fuel in it burns completely and during its operation there is no emission of unburned fuel residues with exhaust gases into the atmosphere.
Промышленная применимость  Industrial applicability
Настоящее изобретение реализуется с помощью универсального оборудо- вания, широко распространенного в промышленности.  The present invention is implemented using universal equipment widely used in industry.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, коленчатый вал с жестко закреп- ленным на нем первым некруглым зубчатым колесом, дополнительный вал и второе некруглое зубчатое колесо, жестко закрепленное на дополнительном ва- лу с возможностью взаимодействия с первым некруглым зубчатым колесом та- ким образом, что при положениях коленчатого вала, соответствующих нахож- дению поршня в верхней и нижней мертвых точках, расстояние от полюсов за- цепления 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 полю- сов зацепления до оси вращения второго колеса, отличающийся тем, что он имеет камеру сгорания, объем которой составляет 0,016 - 0,045 от рабочего объ- ема двигателя.  1. An internal combustion engine comprising a cylinder with a piston disposed within it and connected to a connecting rod, a crankshaft with a first non-circular gear wheel fixed thereon, an additional shaft and a second non-circular gear wheel rigidly mounted on an additional shaft with the possibility of interaction with the first non-circular gear wheel in such a way that when the positions of the crankshaft correspond to the piston at the top and bottom dead center, the distance from the gearing poles of the first wheel with the second the axis of rotation of the first wheel is 1.1 - 5 distances from these engagement poles to the axis of rotation of the second wheel, and at crankshaft positions corresponding to the piston being in the middle of its stroke, the distance from the engagement poles of the first wheel with the second to the axis of rotation of the first wheel is 0 , 2 - 0.9 distance from these poles of engagement to the axis of rotation of the second wheel, characterized in that it has a combustion chamber, the volume of which is 0.016 - 0.045 of the engine displacement.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что ка- мера сгорания расположена в головке цилиндра.  2. An internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is located in the cylinder head.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 2, отличающийся тем, что ка- мера сгорания имеет цилиндрическую форму.  3. An internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the combustion chamber has a cylindrical shape.
4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 2, отличающийся тем, что ка- мера сгорания имеет форму двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями.  4. The internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the combustion chamber has the form of two truncated cones, conjugated by large bases.
5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 2, отличающийся тем, что ка- мера сгорания имеет форму цилиндра, сопряженного с усеченным конусом, ко- торый большим прилежащим к цилиндру основанием направлен в сторону поршня.  5. An internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the combustion chamber has the shape of a cylinder mated to a truncated cone, which is directed toward the piston by a large base adjacent to the cylinder.
6. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что ка- мера сгорания расположена в днище поршня.  6. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is located in the piston bottom.
7. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что ка- мера сгорания расположена одновременно в головке цилиндра и в днище порш- ня.  7. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is located simultaneously in the cylinder head and in the piston bottom.
8. Двигатель внутреннего сгорания по п. 6 или 7, отличающийся тем, что камера сгорания имеет сферическую форму. 8. The internal combustion engine according to claim 6 or 7, characterized in that that the combustion chamber has a spherical shape.
9. Двигатель внутреннего сгорания по п. 6 или 7, отличающийся тем, что камера сгорания имеет эллиптическую форму.  9. The internal combustion engine according to claim 6 or 7, characterized in that the combustion chamber has an elliptical shape.
PCT/RU2012/001105 2012-12-24 2012-12-24 Internal combustion engine WO2014104908A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/001105 WO2014104908A1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/001105 WO2014104908A1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014104908A1 true WO2014104908A1 (en) 2014-07-03

Family

ID=51021801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/001105 WO2014104908A1 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014104908A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU118673A1 (en) * 1958-02-13 1958-11-30 Н.Г. Морозов Combustion chamber for four-stroke two-valve diesel engines
US3943908A (en) * 1972-11-03 1976-03-16 Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft One piece piston connected to a connecting rod for high speed four-stroke cycle internal combustion engines
SU694093A3 (en) * 1975-12-12 1979-10-25 Тойота Дзидося Когио Кабусики Кайся (Фирма) Internal combustion engine
SU964205A1 (en) * 1981-03-02 1982-10-07 Ульяновский моторный завод I.c. engine
RU2342543C2 (en) * 2003-04-16 2008-12-27 Вестпорт Павер Инк Internal combustion engine with gas fuel injection
RU119035U1 (en) * 2012-04-13 2012-08-10 Ирек Абударович Галеев INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU118673A1 (en) * 1958-02-13 1958-11-30 Н.Г. Морозов Combustion chamber for four-stroke two-valve diesel engines
US3943908A (en) * 1972-11-03 1976-03-16 Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft One piece piston connected to a connecting rod for high speed four-stroke cycle internal combustion engines
SU694093A3 (en) * 1975-12-12 1979-10-25 Тойота Дзидося Когио Кабусики Кайся (Фирма) Internal combustion engine
SU964205A1 (en) * 1981-03-02 1982-10-07 Ульяновский моторный завод I.c. engine
RU2342543C2 (en) * 2003-04-16 2008-12-27 Вестпорт Павер Инк Internal combustion engine with gas fuel injection
RU119035U1 (en) * 2012-04-13 2012-08-10 Ирек Абударович Галеев INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10858990B2 (en) Internal combustion steam engine
US9951679B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
WO2013154453A1 (en) Internal combustion engine
RU2316658C1 (en) Diesel engine
CN106224087B (en) A kind of engine using high pressure low burn value gaseous fuel
WO2014104908A1 (en) Internal combustion engine
RU119035U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN109057966B (en) Single-cylinder spiral airflow engine
CN208502898U (en) A kind of gasoline compression ignition engine
RU118690U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
EP2531708B1 (en) Two-stage engine exhaust system
LU100022B1 (en) Internal combustion steam engine
CN201794663U (en) Three-stroke internal combustion engine
JP5002721B1 (en) Operating gas generator
CN203239443U (en) Novel two-stroke engine
CN209604135U (en) Punching press compression-ignition engine
RU119034U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
WO2015015508A2 (en) Fixed piston, moving cylinder 2 stroke i c engine. with super charging annular chamber
KR101129125B1 (en) Gas mixture compressor
US20210310357A1 (en) Thrust Vectoring Ignition Chamber Engine with Axial Fuel Intake System
WO2013141732A1 (en) Internal combustion engine
WO2013129955A1 (en) Internal combustion engine
CN205013124U (en) Automobile engine of six jar in -line arrangement overall arrangements of stable performance
RU2441168C2 (en) Four stroke internal combustion engine
US20160290192A1 (en) Two-stroke compression ignition engine

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: 12891077

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12891077

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1