RU2605500C2 - Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons - Google Patents
Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605500C2 RU2605500C2 RU2015117775/06A RU2015117775A RU2605500C2 RU 2605500 C2 RU2605500 C2 RU 2605500C2 RU 2015117775/06 A RU2015117775/06 A RU 2015117775/06A RU 2015117775 A RU2015117775 A RU 2015117775A RU 2605500 C2 RU2605500 C2 RU 2605500C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shafts
- cylinders
- pistons
- primary
- frame
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Снижение расхода топлива - постоянная задача автомобилестроения. В настоящее время коэффициент полезного действия - КПД - находится на уровне 0,23-0,30 для карбюраторных и 0.28-0,40 для дизелей. См. Л. 1. Роговцев В.Л и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. М.: Транспорт, 1991, стр. 20. Виды потерь энергии ДВС известны. См. Л. 2. Плеханов И.П. Автомобиль. М.: Просвещение, 1979, стр. 24, рис. 10. А также Л. 3. Шмидт А. На что расходуем бензин. За рулем 11/91, стр. 39. Л. 4. Головин Л. Побеги. Авторевю №3 / 2009, стр. 45. В этих работах показано, что потери энергии топлива с выхлопными газами составляют от 18 до 40%. Большие потери с отработавшими газами обусловлены несовершенством процесса сгорания в цилиндрах ДВС. Наполнение цилиндров свежей смесью для высокооборотных двигателей составляет, по данным Л. 1, стр. 18, 0.65-0.75. В составе свежего заряда находятся 0.06-0,12 отработавших газов, Л. 1, стр. 18. Улучшение наполнения цилиндров свежим зарядом способствует улучшению процесса горения. Это улучшение пытаются осуществить изменением тактов впуска и выпуска, т.е. изменением фаз газораспределения. См. Л. 5. Морозов М. Фазами можно управлять. За рулем 2/90, стр. 19. Известны способы улучшения работы ДВС путем отключения части цилиндров. См. Л. 6. Две двери для храбрости. Авторевю №22 / 2011, стр. 13. Это способствует лучшему наполнению оставшихся в работе цилиндров. Известен способ повышения КПД за счет использования энергии отработавших газов. См. Л. 7. Пять тактов. Авторевю №17 / 2009, стр. 13. Но это серьезно усложняет конструкцию. Известны газораспределительные циклы Аткинсона и Миллера, см. Л. 8. Арутин В. Длинный впуск. Авторевю, №10, 2009, стр. 71. При этих циклах достигается лучшее наполнение цилиндров, но не во всем диапазоне оборотов. Изменение длительности тактов впуска и выпуска при разных числах оборотов способствует увеличению литровой мощности при сохранении потерь, что ведет к повышению КПД.Reducing fuel consumption is an ongoing automotive challenge. At present, the efficiency coefficient - Efficiency - is at the level of 0.23-0.30 for carburetor and 0.28-0.40 for diesel engines. See L. 1. Rogovtsev V. L. and others. The device and operation of vehicles. M .: Transport, 1991, p. 20. The types of ICE energy losses are known. See L. 2. Plekhanov I.P. Car. M .: Education, 1979, p. 24, Fig. 10. And also L. 3. Schmidt A. On what we spend gasoline. At the
Качество топлива ограничивает степень сжатия в цилиндрах ДВС и, соответственно, объем камеры сгорания. Степень сжатия ограничивает объем камеры сгорания при тактах сжатия и рабочего хода. Но при такте выпуска объем камеры сгорания не ограничивает работу ДВС. Можно вводить поршень в камеру сгорания практически до соприкосновения с головкой цилиндра, т.е. использовать полный объем цилиндра, оставляя объем камеры сгорания близким к нулю, или иначе НУЛЕВОЙ ВЫПУСК. Это улучшит продувку цилиндра. Можно уменьшить или полностью исключить период перекрытия клапанов. Это даст уменьшение потерь горючей смеси и повышение КПД. Соответственно, наполнение цилиндра свежей горючей смесью можно начинать, когда пространство над поршнем близко к нулю - НУЛЕВОЙ ВПУСК. Поршень будет работать в полном объеме цилиндра, а не в пределах рабочего объема. Соответственно, улучшится наполнение за счет уменьшения отработавших газов в составе горючей смеси и более длинного хода поршня при впуске. Это даст увеличение мощности.The quality of the fuel limits the compression ratio in the ICE cylinders and, accordingly, the volume of the combustion chamber. The compression ratio limits the volume of the combustion chamber during compression and stroke strokes. But with the exhaust stroke, the volume of the combustion chamber does not limit the operation of the internal combustion engine. You can enter the piston into the combustion chamber almost to the contact with the cylinder head, i.e. use the full volume of the cylinder, leaving the volume of the combustion chamber close to zero, or else ZERO RELEASE. This will improve cylinder purge. The valve overlap period can be reduced or completely eliminated. This will reduce the loss of the combustible mixture and increase the efficiency. Accordingly, filling the cylinder with fresh combustible mixture can begin when the space above the piston is close to zero - ZERO INLET. The piston will work in the full volume of the cylinder, and not within the working volume. Accordingly, filling will be improved by reducing exhaust gas in the combustible mixture and a longer piston stroke at the inlet. This will give an increase in power.
Уже известна конструкция по патенту RU 2539609, которая принята за прототип. В этой конструкции нет возможности изменить ход поршня за счет изменения положения первичного вала, но есть возможность усовершенствовать эту конструкцию так, чтобы осуществить возможность изменять ход поршней при впуске и выпуске за счет изменения положения первичного вала, т.к. при работе этого двигателя есть часть рабочего цикла, при котором нагрузка на первичный вал сравнительно небольшая.The design of patent RU 2539609, which is adopted as a prototype, is already known. In this design, it is not possible to change the piston stroke by changing the position of the input shaft, but it is possible to improve this design so that it is possible to change the piston stroke at the inlet and outlet by changing the position of the input shaft, because when this engine is running, there is a part of the duty cycle in which the load on the input shaft is relatively small.
На Фиг. 1 изображена схема четырехцилиндрового оппозитного двигателя. Цилиндры обозначены 1, поршни 2. Два цилиндра оппозитно расположены на разборном картере 7 и образуют блок. Два блока размещены на раме 10 оппозитно так, что оси цилиндров находятся на одной линии. Противоположное расположение блоков позволяет взаимно компенсировать вибрации. Каждый блок соединен со своими валами. Соответственно, см. фиг. 3 - 11, 16, 17 и 26, 35, 46. См. фиг. 1. Рама оснащена фиксаторами 39. См. фиг. 4. Поршни в цилиндрах соединены штоками 3. Штоки снабжены пальцами 8. Концы пальцев опираются на ползуны 9. Ползуны двигаются по направляющим 27, укрепленным на картере. На раме 10 между блоками размещены первичные валы 11 и 35. См. фиг. 1, два кулачковых вала 16 и 26, два вала отбора мощности 17 и 46 с маховиками 42, 47, которые повышают плавность работы двигателя. Зубчатые колеса 21 и 24 неподвижно закреплены соответственно на осях 16 и 26. См. фиг. 1, зубчатые колеса 22 и 23 служат для связи колес 21 и 24. Таким образом обеспечивается согласованное - встречное или противоположное вращение, через цепные передачи, валов 11 и 35. См. фиг. 3. Согласованное вращение - встречное или противоположное - валов 11 и 35 обеспечивает встречное или противоположное движение поршней в цилиндрах 1.2 и 3.4, что уменьшает вибрации. Зубчатые колеса 21, 22, 23, 24 должны иметь установочные метки. Двигатель выполнен симметрично относительно оси для исключения изгибающих моментов. Поэтому детали валов, шатуны, ползуны симметрично расположены по обе стороны от оси двигателя. Большая часть механизмов относится к обоим блокам, а часть относящихся к цилиндрам 1 и 2 отмечена отдельно. Первичный вал 11 снабжен на концах дисками 14. На дисках эксцентрично размещены пальцы 13. Пальцы 8 штоков и пальцы 13 первичных валов соединены шатунами 12 и совместно образуют эксцентриковый механизм для преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение вала 11. Концы первичного вала 11 опираются на ползуны 15 (фиг. 4). Ползуны 15 могут двигаться на роликах 41 по направляющим 43. Первичный вал 11 (фиг. 4) соединен цепью 29 с валом отбора мощности 17. Цепь 29 (фиг. 4) имеет некоторую слабину, которая дает возможность двигать вал 11. Слабину выбирает пружина 32 и ролик 45. Ползуны 15 двигаются по направляющим 43 и изменяют ход поршней в заданных пределах. Ход ползунов 15 передается через шатуны 12 поршням 2. Вал 17 отбора мощности (фиг. 3) через звездочку 31, цепь 33 и звездочку 34 вращает вал 16 (фиг. 3). На кулачковом валу 16 расположены кулачки (фиг. 4) 18, 19, 20. Аналогичный комплект кулачков расположен на валу 16 по другую сторону от оси двигателя (фиг. 1). Кулачки управляют изменением положения ползуна 15 (фиг. 4) и, соответственно, вала 11. Тяга 38 передает изменение положения вала 11 в соответствии с профилем кулачков. Кулачок 18 (+) передает движение вала 11 в сторону 1-го цилиндра, а кулачок 19 (-) - в противоположную сторону от среднего положения вала 11. Положение (+) обеспечивает использование поршнем цилиндра 1 полного объема цилиндра, а положение (-) - полный объем 2-го цилиндра. Т.о. объем цилиндров в начале впуска и в конце выпуска минимальный - нулевой впуск и нулевой выпуск. Кулачок 20 (фиг. 4) совместно с рычагом 40 фиксируют через фиксатор 39 тягу 38 в среднем положении. Тяга 38 одним концом соединена с ползуном 15, а другим опирается на ролики 37. Ролики 36 соединены с тягой 38 вилками 44 (фиг. 4).In FIG. 1 shows a diagram of a four-cylinder boxer engine. Cylinders are designated 1, pistons 2. Two cylinders are opposite located on
На фиг. 2 показаны циклы работы 1-го и 2-го цилиндров, диаграммы давления в цилиндрах и необходимые изменения хода поршней для лучшей очистки и более полного заряда цилиндров. Давление в цилиндрах, см. Л. 2, стр. 8, при разных тактах: впуск 70-80 кПа, выпуск 105-115 кПа, сжатие 800-1200 кПа, рабочий ход 3.5-4 МПа. Соответственно, нагрузка на первичный вал изменяется (фиг. 2). При тактах впуска и выпуска нагрузка минимальная, т.е. там, где нужно изменить положение поршней. Это показано на диаграмме 2. При среднем рабочем объеме цилиндра 300-600 куб. см и ходе поршня 60-100 мм изменение хода поршня при тактах впуска и выпуска должно быть в пределах 5-10 мм. Соответственно, изменяется нагрузка на ролики 36 и кулачки 18 и 19. Чтобы уменьшить или полностью исключить давление на кулачки и ролики при тактах сжатия и рабочего хода, введены фиксаторы 39 (фиг. 4), которые принимают нагрузку от шатунов и передают ее на раму 10.In FIG. 2 shows the cycles of operation of the 1st and 2nd cylinders, pressure diagrams in the cylinders and the necessary changes in the piston stroke for better cleaning and a more complete charge of the cylinders. Pressure in cylinders, see L. 2, p. 8, for different strokes: inlet 70-80 kPa, outlet 105-115 kPa, compression 800-1200 kPa, working stroke 3.5-4 MPa. Accordingly, the load on the input shaft varies (Fig. 2). At intake and exhaust strokes, the load is minimal, i.e. where you need to change the position of the pistons. This is shown in diagram 2. With an average cylinder displacement of 300-600 cubic meters. cm and a piston stroke of 60-100 mm, the change in piston stroke during intake and exhaust strokes should be within 5-10 mm. Accordingly, the load on the
Без фиксаторов нагрузка была бы в 5-10 раз больше. Для уменьшения трения ролики 36 выполнены на игольчатых подшипниках. Технология выполнения мест сопряжения роликов 36 с кулачками 18 и 19 аналогична технологии выполнения сопряжения кулачкового вала и клапанов ДВС. Фиксаторы работают при статической нагрузке и при соответствующем исполнении имеют длительный срок службы.Without clamps, the load would be 5-10 times greater. To reduce friction, the
На фиг. 2 показана зона работы кулачков (+) и (-). Диаграмма проградуирована в углах поворота первичного вала 1-го и 2-го цилиндров. Профили кулачков показаны на фиг. 5. За нулевую отметку принято положение 1-го цилиндра в верхней мертвой точке и открытом впускном клапане.In FIG. 2 shows the operating area of the cams (+) and (-). The diagram is calibrated in the rotation angles of the input shaft of the 1st and 2nd cylinders. Cam profiles are shown in FIG. 5. For the zero mark, the position of the 1st cylinder at top dead center and the open intake valve is taken.
Кулачки 18 и 19 имеют выступы и выемки. Выступы соответствуют зоне работы кулачков на фиг. 2. Выемка на кулачке 19 соответствует выступу на кулачке 18, а выемка на кулачке 18 - выступу на кулачке 19. Выемка на кулачке 19 не препятствует работе кулачка 18, а выемка на кулачке 18 - кулачку 19. Выемки обеспечивают возвращение тяги 38 и, соответственно, вала 11 в среднее положение для работы при тактах сжатия и рабочего хода, при которых работают фиксаторы 39, и поршни не должны заходить дальше верхней мертвой точки. Это выполняют фиксаторы 39, а также защищают кулачковый вал от больших нагрузок. Работой фиксаторов управляют кулачки 20 и рычаги 40 в соответствии с диаграммой на фиг. 2.
Для обеспечения синхронной работы 1, 2 и 3, 4 цилиндров, как показано на фиг. 6, блоки соединены через кулачковые валы 16 и 26 зубчатыми колесами 21, 22, 23 и 24. На фиг. 6 показано, как должны работать поршни в цилиндрах для компенсации вибраций. Для этого валы 16 и 26 должны иметь встречное или противоположное направление вращения. Для этого должно быть четное число промежуточных зубчатых колес.To ensure synchronized operation of 1, 2 and 3, 4 cylinders, as shown in FIG. 6, the blocks are connected through
Двигатель можно использовать для электромобилей, как резервный ДВС, и на автобусах и грузовиках.The engine can be used for electric vehicles, as a backup ICE, and on buses and trucks.
Технический результат - увеличение мощности и КПД.The technical result is an increase in power and efficiency.
Перечень чертежейList of drawings
Фиг. 1 - четырехцилиндровый оппозитный двигатель с переменным ходом поршней.FIG. 1 - four-cylinder boxer engine with variable piston stroke.
Фиг. 2 - рабочие циклы двигателя и диаграммы изменений давлений в цилиндрах и хода поршней.FIG. 2 - engine operating cycles and diagrams of changes in pressure in the cylinders and piston stroke.
Фиг. 3 - кинематическая схема устройств изменения хода поршней.FIG. 3 is a kinematic diagram of piston stroke changing devices.
Фиг. 4 - механизм изменения хода поршней.FIG. 4 - mechanism for changing the stroke of the pistons.
Фиг. 5 - профили кулачков.FIG. 5 - cam profiles.
Фиг. 6 - чередование рабочих циклов в четырехцилиндровом оппозитном двигателе.FIG. 6 - alternating duty cycles in a four-cylinder boxer engine.
Перечень обозначений на чертежахThe list of symbols in the drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015117775/06A RU2605500C2 (en) | 2015-05-12 | 2015-05-12 | Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015117775/06A RU2605500C2 (en) | 2015-05-12 | 2015-05-12 | Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015117775A RU2015117775A (en) | 2016-12-10 |
| RU2605500C2 true RU2605500C2 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=57759904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015117775/06A RU2605500C2 (en) | 2015-05-12 | 2015-05-12 | Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2605500C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2828906A (en) * | 1954-12-30 | 1958-04-01 | Hardman James Abraham | Engine |
| DE3240130A1 (en) * | 1982-10-29 | 1984-05-03 | Heinrich 7060 Schorndorf Bokern | Double-piston internal combustion engine with 2 rigidly connected pistons and driving of the pistons from both sides |
| SU1733652A1 (en) * | 1988-11-21 | 1992-05-15 | Харьковское Высшее Военное Авиационное Инженерное Краснознаменное Училище | Internal combustion engine |
| RU2172841C2 (en) * | 1997-03-18 | 2001-08-27 | Бузицкова Евгения Павловна | Piston engine |
| RU2287071C1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-11-10 | Борис Александрович Гормин | Internal combustion engine |
-
2015
- 2015-05-12 RU RU2015117775/06A patent/RU2605500C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2828906A (en) * | 1954-12-30 | 1958-04-01 | Hardman James Abraham | Engine |
| DE3240130A1 (en) * | 1982-10-29 | 1984-05-03 | Heinrich 7060 Schorndorf Bokern | Double-piston internal combustion engine with 2 rigidly connected pistons and driving of the pistons from both sides |
| SU1733652A1 (en) * | 1988-11-21 | 1992-05-15 | Харьковское Высшее Военное Авиационное Инженерное Краснознаменное Училище | Internal combustion engine |
| RU2172841C2 (en) * | 1997-03-18 | 2001-08-27 | Бузицкова Евгения Павловна | Piston engine |
| RU2287071C1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-11-10 | Борис Александрович Гормин | Internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015117775A (en) | 2016-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8875674B2 (en) | Differential-stroke internal combustion engine | |
| RU2423615C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
| CN102661199A (en) | Method and device for driving internal combustion engine by straight shaft | |
| JP2018119498A (en) | Opposite piston type engine | |
| WO2011044748A1 (en) | Built-in internal combustion engine with two links and two cranks on each cylinder | |
| CN103306776B (en) | For the variable air valve lift apparatus of motor, motor and vehicle | |
| RU2605500C2 (en) | Four-cylinder opposed engine with variable stroke of pistons | |
| US2896596A (en) | Double piston internal combustion engine | |
| JP2011032989A (en) | Atkinson cycle engine | |
| CN104895671B (en) | Arc puts cam piston internal combustion engine | |
| CN202746013U (en) | Automobile engine | |
| US9032920B2 (en) | Axial piston internal combustion engine using an Atkinson cycle | |
| CN203670003U (en) | Impeller straight shaft power device with multiple cylinders distributed circumferentially | |
| CN201269138Y (en) | Car engine | |
| CN109653830B (en) | Variable system of valve lift and engine | |
| CN201826955U (en) | Pinion-and-rack petrol engine | |
| CN114991903A (en) | Atkinson cycle engine and vehicle | |
| RU2341667C1 (en) | Central rotor shaft ice | |
| CN101949327B (en) | Gear and rack gasoline engine | |
| RU2791382C1 (en) | Method for improving efficiency of a reciprocating internal combustion engine | |
| RU233799U1 (en) | Gear-lever mechanism of an internal combustion engine | |
| CN100451310C (en) | Even cylinder engine of reciprocating intertial force external complete balance | |
| US11560836B2 (en) | Zero intrusion valve for internal combustion engine | |
| JP6656614B2 (en) | Opposed piston engine | |
| Krishnamoorthi et al. | Cylinder deactivation on two different cubic capacity engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180513 |