RU2721963C2 - Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons - Google Patents
Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721963C2 RU2721963C2 RU2018119825A RU2018119825A RU2721963C2 RU 2721963 C2 RU2721963 C2 RU 2721963C2 RU 2018119825 A RU2018119825 A RU 2018119825A RU 2018119825 A RU2018119825 A RU 2018119825A RU 2721963 C2 RU2721963 C2 RU 2721963C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crank
- ice
- lever
- pistons
- piston
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006798 ring closing metathesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 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
- F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Область применения двигателя - тракторы, автомобили, водный транспорт, компрессоры и другая техника, работающая за счет сжигания углеводородного топлива.The scope of the engine is tractors, automobiles, water transport, compressors and other equipment operating through the combustion of hydrocarbon fuels.
Основные задачи разработчиков двигателей - создание надежных устройств с максимально возможным КПД. Данные задачи решаются различными способами.The main tasks of engine developers are to create reliable devices with the highest possible efficiency. These tasks are solved in various ways.
Из уровня техники известны разные конструкции двигателей внутреннего сгорания (далее по тексту - ДВС) с кривошипно-шатунным механизмом (далее по тексту - КШМ) и с рычажно-кривошипно-шатунным механизмом(далее по тексту РКШМ), как разновидность КШМ.The prior art describes various designs of internal combustion engines (hereinafter referred to as ICE) with a crank mechanism (hereinafter referred to as the crankshaft) and with a lever-crank mechanism (hereinafter referred to as the crankshaft), as a variant of the crankshaft.
Из уровня техники известен танковый двигатель 5ТДФ с двумя встречно-движущимися поршнямив одном общем цилиндре, которые соединены со своими КШМи (смотри Приложение 1 и 2 - скриншот с сайта: http://naucaitechnika.ru/blog/43984724157/Tankovyiv-dvigatel-5TDF).The 5TDF tank engine with two counter-moving pistons in one common cylinder that are connected to their own crankshafts is known from the prior art (see
Данный двухтактный ДВС имеет один общий цилиндр, в котором встречно расположены два поршня, каждый из которых соединен со своим кривошипно-шатунным механизмом, состоящим из шатуна и кривошипа, где КШМ связаны между собой кинематически и работают синхронно. Цилиндр выполнен с впускным и продувочным (выпускным) окнами. Также в ДВС использованы турбина и нагнетатель воздуха.This two-stroke ICE has one common cylinder in which two pistons are opposed, each of which is connected to its own crank mechanism, consisting of a connecting rod and crank, where the crankshaft are kinematically connected and work synchronously. The cylinder is made with inlet and purge (exhaust) windows. Also in the internal combustion engine used turbine and air blower.
Недостатком двухтактного двигателя 5ТДФ является недостаточно высокий КПД за счет использования традиционного КШМ, преобразующего энергию поступательного движения поршня во вращательную энергию коленвала и прикрепленного к нему маховика.The disadvantage of the 5TDF two-stroke engine is the insufficiently high efficiency due to the use of the traditional KShM, which converts the energy of the translational motion of the piston into the rotational energy of the crankshaft and the flywheel attached to it.
Известен ДВС с РКШМ (см. патент US 5448970), имеющий в своем составе один цилиндр с установленным в нем одним поршнем, соединенным с РКШМ, который содержит рычаг, шатун кривошипа и кривошип, в котором конец кривошипа, закрепленный на шатуне кривошипа, при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) поворачивается на угол больший, чем при прохождении от НМТ к ВМТ (см. Fig. 3 в описании патента). При этом ДВС, заявленный в этом патенте, имеет большой недостаток - такой РКШМ очень сложно уравновесить и сбалансировать, так как балансировочные грузы на кривошипе не будут работать в качестве уравновешивающих масс, потому что ось перемещения поршня и его шатуна и их центр инерционной массы лежит далеко за пределами оси кривошипа.Known ICE with RKShM (see patent US 5448970), having one cylinder with one piston installed in it, connected to RKShM, which contains a lever, crank connecting rod and crank, in which the end of the crank mounted on the crank connecting rod, when moving the piston from the top dead center (TDC) to the bottom dead center (BDC) rotates an angle greater than when passing from BDC to TDC (see Fig. 3 in the patent description). At the same time, the internal combustion engine declared in this patent has a big drawback - it is very difficult to balance and balance such an RCM, since the balancing weights on the crank will not work as balancing masses, because the axis of movement of the piston and its connecting rod and their center of inertial mass lies far outside the axis of the crank.
В патенте US 4917066 предложена конструкция ДВС, в котором два поршня приводят в движение одним РКШМ (см. Fig. 2 в описании патента US 4917066). Применение ДВС с одним РКШМ для перемещения двух встречно-движущихся поршней, предложенных в этом патенте, не может быть реализовано на практике, так как такая, показанная, кинематическая схема требует двух кривошипов, находящихся на одной оси, но вращающихся в разных плоскостях. Соответственно и рычаги, перемещающие поршни, будут установлены и двигаться в разных плоскостях, что, в свою очередь, делает невозможным перемещение двух встречно-движущихся поршней, перемещающихся на одной оси или такая кинематическая схема потребует применения для привода поршней дополнительных приспособлений, которые такую конструкцию ДВС сделают нетехнологичной и теряющей все преимущества такого двигателя. Технический результат получаемого изобретенияUS Pat. No. 4,917,066 proposes the design of an internal combustion engine, in which two pistons are driven by a single RCM (see Fig. 2 in the description of US Pat. No. 4,971,066). The use of ICE with one RCM to move two counter-moving pistons proposed in this patent cannot be implemented in practice, since such a kinematic scheme shown requires two cranks located on the same axis but rotating in different planes. Accordingly, the levers moving the pistons will be installed and move in different planes, which, in turn, makes it impossible to move two counter-moving pistons moving on the same axis, or such a kinematic scheme will require the use of additional devices for driving the pistons that have such an ICE design make low-tech and losing all the advantages of such an engine. The technical result of the invention
В заявляемом ДВС использованы преимущества ДВС с РКШМ и исключены недостатки, выявленные в известных технических решениях ДВС с РКШМ и в ДВС с КШМ.In the claimed ICE, the advantages of ICE with RCSHM were used and the disadvantages identified in the well-known technical solutions of ICE with RCSHM and in ICE with KShM were eliminated.
Основным техническим результатом заявляемого технического решения ДВС является повышение КПД, дополнительным - обеспечение уравновешивания инерционных масс поршней и их шатунов.The main technical result of the proposed technical solution of the internal combustion engine is to increase the efficiency, the additional one is to ensure the balancing of the inertial masses of the pistons and their connecting rods.
Основным техническим результатом заявляемого технического решения ДВС является повышение КПД, дополнительным - обеспечение уравновешивания инерционных масс поршней и их шатунов.The main technical result of the proposed technical solution of the internal combustion engine is to increase the efficiency, the additional one is to ensure the balancing of the inertial masses of the pistons and their connecting rods.
Повышение КПД ДВС достигается за счет суммирования КПД, полученного вследствие:Increasing the efficiency of the internal combustion engine is achieved by summing the efficiency obtained as a result of:
1. наличия в ДВС двух одинаковых РКШМ (L-левого и R-правого) и кинематической связи 11 между их кривошипами (6L и 6R), на которой суммируется их крутящий момент;1. the presence in the ICE of two identical RCMs (L-left and R-right) and
2. увеличения инерционных сил каждого поршня 2 и его шатуна 3 в НМТ по сравнению с их инерционными силами в ВМТ (увеличение инерционной силы поршня 2 и его шатуна 3 создаст больший крутящий момент на кривошипе 6);2. an increase in the inertial forces of each
3. увеличения скорости движения поршней 2L и 2R при перемещении их от ВМТ к НМТ при одной и той же скорости вращения кривошипов, за счет того, что применение РКШМ в конструкции ДВС с цилиндром одинакового объема позволяет применять различное, ограниченное только размерами корпуса ДВС, соотношение за счет выбора в РКШМ(ах) соотношений плеч рычагов 4L и 4R между точками крепления к ним шарниров рычажно-шатунно-кривошипных 9L и 9R;3. increasing the speed of movement of the
4. увеличения скорости движения поршней 2L и 2R при перемещении их от ВМТ к НМТ до 2-х раз по сравнению с их скоростью от НМТ к ВМТ за счет возможности вращения кривошипов 6L и 6R навстречу друг другу вокруг своих осей 10L и 10R соответственно, и за счет соотношения длин шатуна кривошипа 5L и 5R и кривошипа 6L и 6R в пределах (чем ближе это соотношение к единице, тем на меньший угол поворачиваются кривошипы 6L и 6R, при прохождении поршней от ВМТ к НМТ и тем больше скорость движения поршней).4. increasing the speed of movement of the
5. снижения сил трения в каждой цилиндро-поршневой группе (далее по тексту ЦПГ) за счет того, что при движении от НМТ к ВМТ скорость поршней 2L и 2R может быть в 2 раза меньше, чем при движении от ВМТ к НМТ, значит потери энергии на трение в ЦПГ при движении от НМТ к ВМТ будут в 2 раза ниже, чем при движении от ВМТ к НМТ,5. reduction of friction forces in each cylinder-piston group (hereinafter referred to as CPG) due to the fact that when moving from BDC to TDC, the speed of
6. за счет снятия ограничения в выборе соотношений диаметр/длина цилиндра, что позволяет выбрать оптимальный режим для сгорания рабочего газа.6. by removing the restrictions on the choice of cylinder diameter / length ratios, which allows you to choose the optimal mode for the combustion of the working gas.
В зависимости от того, какие пропорции выбраны между длинами шатуна поршня, кривошипа, рычага и шатуна кривошипа, проектировщики ДВС обеспечивают компромисс между нагрузками на детали ДВС и КПД ДВС.Depending on the proportions chosen between the lengths of the piston rod, crank, lever and crank connecting rod, the ICE designers provide a compromise between the loads on the ICE parts and the ICE efficiency.
Описание заявляемого устройстваDescription of the claimed device
На Фиг. 1 показана кинематическая схема заявляемого четырехтактного ДВС с минимальным расстоянием между поршнями и Фиг. 2 показана кинематическая схема заявляемого четырехтактного ДВС с максимальным расстоянием между поршнями, где:In FIG. 1 shows a kinematic diagram of the inventive four-stroke ICE with a minimum distance between the pistons and FIG. 2 shows a kinematic diagram of the inventive four-stroke ICE with a maximum distance between the pistons, where:
1 - цилиндр,1 - cylinder
2L - левый поршень,2L - left piston,
3L - шатун левого поршня,3L - connecting rod of the left piston,
4L - рычаг левого РКШМ,4L - lever left RCSHM,
5L - шатун кривошипа левого РКШМ,5L - crank connecting rod of the left crankshaft,
6L - кривошип левого РКШМ,6L - crank left RCSHM,
2R - правый поршень,2R - the right piston,
3R - шатун правого поршня,3R - connecting rod of the right piston,
4R - рычаг правого РКШМ,4R - lever right RCSHM,
5R - шатун кривошипа правого РКШМ,5R - crank connecting rod right RCSHM,
6R - кривошип правого РКШМ,6R - crank right RCSHM,
7L - шарнир рычажно-поршневой левого РКШМ7L - hinge lever-piston left RCSHM
7R - шарнир рычажно-поршневой правого РКШМ7R - hinge lever-piston right RCSHM
8L - шарнир рычажно-корпусной левого РКШМ,8L - hinge of the lever-housing left RCSHM,
8R - шарнир рычажно-корпусной правого РКШМ,8R - hinge lever-housing right RCSHM,
9L - шарнир рычажно-шатунно-кривошипный левого РКШМ,9L - hinge lever-connecting rod-crank left RCSHM,
9R - шарнир рычажно-шатунно-кривошипный правого РКШМ,9R - hinge lever-crank-crank right RCSHM,
10L - ось вращения кривошипа левого РКШМ,10L - axis of rotation of the crank left RCSHM,
10R - ось вращения кривошипа правого РКШМ,10R - axis of rotation of the crank right RCSHM,
11 - кинематическая связь,11 - kinematic connection,
13 - выпускной клапан,13 - exhaust valve
14 - форсунка для впрыска топлива,14 - nozzle for fuel injection,
15 - форсунка для впрыска воды,15 - nozzle for water injection,
16 - выпускной коллектор,16 - exhaust manifold,
17 - впускной коллектор,17 - intake manifold,
18 - турбина,18 - turbine
19 - нагнетатель,19 - supercharger
20 - отработанные газы или парогазовая смесь,20 - exhaust gas or gas mixture
21 - нагнетаемый воздух,21 - forced air,
22 - впускной клапан.22 - inlet valve.
На Фиг. 3 показана кинематическая схема двухтактного ДВС с минимальным расстоянием между поршнями, на Фиг. 4 показана кинематическая схема двухтактного ДВС с максимальным расстоянием между поршнями, где:In FIG. 3 shows a kinematic diagram of a push-pull ICE with a minimum distance between the pistons; FIG. 4 shows the kinematic diagram of a two-stroke ICE with a maximum distance between the pistons, where:
1 - цилиндр,1 - cylinder
2L - левый поршень,2L - left piston,
3L - шатун левого поршня,3L - connecting rod of the left piston,
4L - рычаг левого РКШМ,4L - lever left RCSHM,
5L - шатун кривошипа левого РКШМ,5L - crank connecting rod of the left crankshaft,
6L - кривошип левого РКШМ,6L - crank left RCSHM,
2R - правый поршень,2R - the right piston,
3R - шатун правого поршня,3R - connecting rod of the right piston,
4R - рычаг правого РКШМ,4R - lever right RCSHM,
5R - шатун кривошипаправого РКШМ,5R - connecting rod crank right RCSHM,
6R - кривошип правого РКШМ,6R - crank right RCSHM,
7L - шарнир рычажно-поршневой левого РКШМ,7L - hinge lever-piston left RCSHM,
7R - шарнир рычажно-поршневой правого РКШМ,7R - hinge lever-piston right RCSHM,
8L - шарнир рычажно-корпусной левого РКШМ,8L - hinge of the lever-housing left RCSHM,
8R - шарнир рычажно-корпусной правого РКШМ,8R - hinge lever-housing right RCSHM,
9L - шарнир рычажно-шатунно-кривошипный левого РКШМ,9L - hinge lever-connecting rod-crank left RCSHM,
9R - шарнир рычажно-шатунно-кривошипный правого РКШМ,9R - hinge lever-crank-crank right RCSHM,
10L - ось вращения кривошипа левого РКШМ,10L - axis of rotation of the crank left RCSHM,
10R - ось вращения кривошипа правого РКШМ,10R - axis of rotation of the crank right RCSHM,
11 - кинематическая связь,11 - kinematic connection,
12L - впускное окно левое,12L - inlet window left,
12R - впускное окно правое,12R - inlet window right,
13 - выпускной клапан,13 - exhaust valve
14 - форсунка для впрыска топлива,14 - nozzle for fuel injection,
15 - форсунка для впрыска воды,15 - nozzle for water injection,
16 - выпускной коллектор,16 - exhaust manifold,
17 - впускной коллектор,17 - intake manifold,
18 - турбина,18 - turbine
19 - нагнетатель,19 - supercharger
20 - отработанные газы или парогазовая смесь,20 - exhaust gas or gas mixture
21 - нагнетаемый воздух.21 - forced air.
ДВС, имеющий в своем составе как минимум один цилиндр 1 с двумя встречно движущимися поршнями 2 (соответственно - 2L и 2R) с двумя одинаковыми шатунами поршней 3 (соответственно - 3L и 3R) с двумя одинаковыми кривошипно-шатунными механизмами L - левым и R-правым. Соответственно левый PKUIML состоит из рычага 4L, шатуна кривошипа 5L, кривошипа 6L, шарнира рычажно-поршневого 7L, шарнира рычажно-корпусного 8L, шарнира рычажно-шатунно-кривошипного 9L, оси вращения кривошипа 10L, а правый РКШМ R, соответственно - из рычага 4R, из шатуна кривошипа 5R, кривошипа 6R, шарнира рычажно-поршневого 7R, шарнира рычажно-корпусного 8R, шарнира рычажно-шатунно-кривошипного 9R, оси вращения кривошипа 10R.ICE, comprising at least one
Оба кривошипа (6L и 6R) соединены между собой кинематической связью 11.Both cranks (6L and 6R) are interconnected by a
Кинематическая связь 11 может быть выполнена в виде: цепной передачи с зубчатыми колесами, с зубчато-ременной передачи с зубчатыми колесами, цилиндрических шестерен, конических шестерен.
Поршни (2L, 2R) выполнены с возможностью перемещения в цилиндре 1, при этом между донышками поршней образована камера сгорания.Pistons (2L, 2R) are arranged to move in
Каждый из РКШМ соединен с шатуном своего поршня. (Левый РКШМ 2L с шатуном левого поршня 3L, а правый РКШМ 2R с шатуном правого поршня 3R).Each of the crankshafts is connected to the connecting rod of its piston. (
Кривошипы (6L и 6R) выполнены с возможностью вращения вокруг своих осей (10L и 10R) навстречу друг другу при прохождении в это время цилиндра от ВМТ к НМТ.Cranks (6L and 6R) are made with the possibility of rotation around their axes (10L and 10R) towards each other while at the same time passing the cylinder from TDC to BDC.
Соотношение длины шатуна кривошипа (5L или 5R) к длине кривошипа (6L или 6R) составляет не меньше одного, предпочтительно приближаясь к единице, но при этом обеспечивается условие вращения шатунов кривошипов 5L или 5R и кривошипов 6L или 6R без заклинивания.The ratio of the length of the crank connecting rod (5L or 5R) to the length of the crank (6L or 6R) is not less than one, preferably approaching unity, but the condition for rotation of the connecting rods of the
Длина и диаметр цилиндра ограничены размерами корпуса ДВС и зависят от соотношения длин плеч рычагов 4L и 4R между точками крепления к ним шарниров рычажно-шатунно-кривошипных 9L и 9R.The length and diameter of the cylinder is limited by the dimensions of the engine body and depend on the ratio of the arm lengths of the
Примем за крайние положения поршней (2L и 2R) - их положения в ВМТ и в НМТ.We will take for the extreme positions of the pistons (2L and 2R) - their positions in the upper dead center and in the upper cylinder.
При соотношении длины шатуна кривошипа (5L или 5R) и длины кривошипа (6L или 6R) большем или равном двум, при перемещении поршней (2L и 2R) от ВМТ к НМТ кривошипы (6L и 6R) будут поворачиваться навстречу друг другу за 180 град.When the ratio of the crank rod length (5L or 5R) and the crank length (6L or 6R) is greater than or equal to two, when the pistons (2L and 2R) move from the TDC to the BDC, the cranks (6L and 6R) will rotate towards each other for 180 degrees.
Если соотношение длины шатуна кривошипа (5L или 5R) и длины кривошипа (6L или 6R) от двух- до единицы, то при перемещении поршней (2L и 2R) от ВМТ к НМТ кривошипы (6L и 6R) будут поворачиваться навстречу друг другу на угол от 180 до 90 град. Поворот кривошипов (6L и 6R) достигнет 90 град, при соотношении длин шатунов кривошипа (5L и 5R) и кривошипа (6L и 6R), близкого к единице.If the ratio of the length of the crank connecting rod (5L or 5R) and the length of the crank (6L or 6R) is from two to one, then when moving the pistons (2L and 2R) from TDC to BDC, the cranks (6L and 6R) will rotate towards each other at an angle from 180 to 90 degrees. The rotation of the cranks (6L and 6R) will reach 90 degrees, with the ratio of the lengths of the crank rods (5L and 5R) and the crank (6L and 6R) close to unity.
Для обеспечения вращения шатунов кривошипов 5L или 5R и кривошипов 6L или 6R без заклинивания длина шатуна кривошипа (5L или 5R) должна быть больше длины кривошипа (6L или 6R).To ensure rotation of the connecting rods of
Данное техническое решение может быть использовано как в двухтактных, так и в четырехтактных двигателях.This technical solution can be used in both two-stroke and four-stroke engines.
И в двухтактном (см. Фиг. 3 и Фиг. 4) и в четырехтактном ДВС (см. Фиг. 1 и Фиг. 2) дополнительно могут быть установлены: турбина 18 и нагнетатель 19, при этом между турбиной 18 нагнетателем 19 и кривошипами правого 6R и левого 6L РКШМ имеется кинематическая связь 11.Both in the two-stroke (see Fig. 3 and Fig. 4) and in the four-stroke ICE (see Fig. 1 and Fig. 2) additionally can be installed:
В четырехтактном ДВС в цилиндре 1 установлен впускной клапан 22, выпускной клапан 13, форсунка для впрыска топлива 14, форсунка для впрыска воды 15, выпускной коллектор 16 и впускной коллектор 17.In the four-stroke ICE, the inlet valve 22, the
В двухтактном ДВС цилиндр 1 выполнен с впускными окнами 12L и 12R и как минимум - одним выпускным клапаном 13. На цилиндре 1 также установлены выпускной коллектор 16 и впускной коллектор 17.In a two-stroke internal combustion engine,
В камере сгорания как двухтактного, так и четырехтактного ДВС имеются как минимум одна форсунка для впрыска топлива 14, а в выпускном коллекторе 16 имеется как минимум одна форсунка для впрыска воды 15.The combustion chamber of both a two-stroke and four-stroke ICE has at least one nozzle for injecting
На Фиг. 5 и Фиг. 6 - изображение кинематической схемы одной из симметричных частей ДВС со встречно движущимися поршнями, на которой показан поворот кривошипа (6L или 6R) на угол 180 град, при перемещении поршня (2L или 2R) от ВМТ к НМТ при соотношении длин шатуна кривошипа (5L или 5R) и кривошипа (6L и 6R) близкого к 2.In FIG. 5 and FIG. 6 - image of the kinematic diagram of one of the symmetric parts of the internal combustion engine with counter-moving pistons, which shows the crank (6L or 6R) turning through an angle of 180 degrees, when moving the piston (2L or 2R) from TDC to BDC with a ratio of crank rod lengths (5L or 5R) and a crank (6L and 6R) close to 2.
На Фиг. 7, Фиг. 8, Фиг. 9 - изображение кинематической схемы одной из симметричных частей ДВС со встречно движущимися поршнями, на которой показан поворот кривошипа (6L или 6R) на угол 180 град при перемещении поршня (2L или 2R) от ВМТ к НМТ при соотношении длин шатуна кривошипа (5L или 5R) и кривошипа (6L и 6R) близкого к 2.In FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9 is a depiction of the kinematic diagram of one of the symmetric parts of the internal combustion engine with counter-moving pistons, which shows the crank (6L or 6R) turning through an angle of 180 degrees when moving the piston (2L or 2R) from TDC to BDC with a ratio of crank rod lengths (5L or 5R ) and crank (6L and 6R) close to 2.
Где на Фиг. 7 показано, что поршень 2 не имеет перемещения при повороте кривошипа 6 на угол приблизительно 60 градусов.Where in FIG. 7 shows that the
Где на Фиг. 8 показано, что поршень 2 перемещается от ВМТ к НМТ при повороте кривошипа 6 на угол приблизительно 90 градусов.Where in FIG. 8 shows that the
Где на Фиг. 9 показано, что поршень 2 не имеет перемещения при повороте кривошипа 6 на угол приблизительно 30 градусов.Where in FIG. 9 shows that the
На Фиг. 10 - изображение кинематической схемы одной из симметричных частей ДВС со встречно движущимися поршнями, на которой показан поворот кривошипа 6L или 6R на угол ~180 град, при перемещении поршня (2L и 2R) от НМТ к ВМТ при соотношении длин шатунов кривошипов (5L и 5R) и кривошипов (6L и 6R), близкого к 1.In FIG. 10 - image of the kinematic diagram of one of the symmetric parts of the internal combustion engine with counter-moving pistons, which shows the rotation of the
ОПИСАНИЕ РАБОТЫDESCRIPTION OF WORK
Четырехтактный ДВС (см. Фиг. 1 и Фиг. 2) работает следующим образом 1. Такт рабочий - сгорание и расширение рабочего зарядаThe four-stroke ICE (see Fig. 1 and Fig. 2) works as follows 1. Work cycle - combustion and expansion of the working charge
Оба клапана 12 и 13 закрыты, оба поршня 2L и 2R находятся в ВМТ (см. Фиг. 1), в сжатый и разогретый в предыдущем такте сжатия воздух через форсунку 14 впрыскивается топливо, которое загорается и сгорает при неизменяемом объеме камеры сгорания(в адиабатном режиме), так как поршни в ВМТ делают остановку, длительность которой зависит от соотношений деталей РКШМ и скорости вращения кривошипов 6L и 6R.Both
В камере сгорания, образованной стенками цилиндра 1 и донышками поршней 2L и 2R создается давление рабочего газа, которое давит на эти поршни, которое в свою очередь, через шатуны 3L и 3R передается на рычаги РКШМ 4L и 4R, те, в свою очередь, передают давление рабочего газа через шатуны кривошипов 5L и 5R на сами кривошипы 6L и 6R, растягивая шатуны кривошипов 5L и 5R и создавая на кривошипах 6L и 6R крутящий момент. При нахождении поршня 2 в ВМТ шарнир рычажно-шатунно-кривошипный 9 максимально приближен к оси 10, а проекции кривошипа 6 и шатуна кривошипа 5 совпадают.In the combustion chamber formed by the walls of the
При перемещении поршня 2 от ВМТ к НМТ и нахождении поршня 2 в НМТ (см. Фиг. 2) проекции шатуна кривошипа 5 и кривошипа 6 вытянуты вдоль одной прямой, а шарнир рычажно-шатунно-кривошипный 9 максимально удален от оси 10.When moving
В этом такте поршни 2L и 2R могут перемещаться из ВМТ в НМТ за поворот кривошипов 6 на угол от 90 до 180 градусов (в зависимости от пропорций деталей РКШМов (см. Фиг. 8 поворот - на 90 градусов, на Фиг. 5 поворот - на 180 градусов).In this stroke, the 2L and 2R pistons can move from TDC to BDC for turning
2. Такт вытеснения отработанного заряда2. The cycle of displacement of the spent charge
После того, как поршни 2L и 2R займут положение НМТ (см. Фиг. 2), открывается выпускной клапан 13, и поршни 2L и 2R под воздействием инерции маховиков (маховики не показаны) на кривошипах 6L и 6R перемещаются в ВМТ (См. Фиг. 1), вытесняя расширившийся и отработанный рабочий газ 20 из рабочего цилиндра 1 в выпускной коллектор 16.After the
Через форсунку для впрыска воды 15 подогретая вода впрыскивается в отработанный рабочий газ 20, имеющий высокую температуру.Through the nozzle for the injection of
Рабочий газ смешивается с частичками воды, испаряя ее и образуя парогазовую смесь, которая подается на турбину 18 и вращает ее.The working gas is mixed with particles of water, evaporating it and forming a vapor-gas mixture, which is supplied to the
Турбина 18 вращает нагнетатель 19, который, в свою очередь, создает избыточное давление свежего заряда воздуха 21 во впускном коллекторе 17. Нагнетатель 19 может также приводится в действие от кривошипов 6L и 6R благодаря кинематической связи 11 между ними.The
3. Такт наполнения цилиндра свежим зарядом3. The cycle of filling the cylinder with a fresh charge
После того, как поршни 2L и 2R займут ВМТ (см. Фиг. 1) и вытеснят весь отработанный заряд, выпускной клапан 13 закрывается и открывается впускной клапан 12.After the
Под воздействием инерции маховиков (маховики не показаны), стоящих на кривошипах 6L и 6R, поршни 2L и 2R перемещаются в НМТ (см. Фиг. 2).Under the influence of the inertia of the flywheels (flywheels not shown) standing on the
В цилиндр 1 из нагнетателя 19 под избыточным давлением поступает заряд свежего воздуха 21.A charge of
4. Такт сжатия свежего заряда4. The compression cycle of the fresh charge
После того, как поршни 2L и 2R займут НМТ (см. Фиг. 2) и цилиндр 1 наполнится свежим зарядом 21, впускной клапан 12 закрывается и под воздействием инерции маховиков (маховики не показаны), стоящих на кривошипах 6L и 6R, поршни 2L и 2R перемещаются в ВМТ (см. Фиг. 1), сжимая свежий заряд (см. Фиг. 6 или Фиг. 10). Далее цикл повторяется смотри п. 1 Такт рабочий.After the
Двухтактный ДВС (см. Фиг. 3 и Фиг. 4) работает следующим образом:A two-stroke ICE (see Fig. 3 and Fig. 4) works as follows:
1-ый Такт. Такт рабочий - сгорание и расширение рабочего заряда1st Beat. Worker cycle - combustion and expansion of the working charge
Выпускной клапан 13 закрыт, оба поршня 2L и 2R находятся в ВМТ (см. Фиг. 3). В сжатый и разогретый в предыдущем такте сжатия воздух впрыскивается топливо через форсунку 14. Топливо загорается от высокой температуры сжатого воздуха и сгорает в адиабатном режиме при неизменяемом объеме камеры сгорания. В камере сгорания, образованной стенками цилиндра 1 и донышками поршней 2L и 2R создается высокое давления рабочего газа, которое давит на эти поршни 2L и 2R, которые в свою очередь, через свои шатуны 3L и 3R передают давление газов на рычаги РКШМ 4L и 4R. Те, в свою очередь, силу давления рабочего газа через шатуны кривошипов 5L и 5R передают на сами кривошипы 6L и 6R, растягивая шатуны 5L и 5R и создавая на кривошипах 6L и 6R крутящий момент. В этом такте поршни 2L и 2R могут перемещаться из ВМТ в НМТ в зависимости от соотношения длин шатуна кривошипа и самого кривошипа на угол поворота кривошипов от 90 до 180 градусов (см. на Фиг. 8 поворот - на 90 градусов, а на Фиг. 5 поворот - на 180 градусов).The
2-ой Такт. Такт продувки, заполнения камеры сгорания свежим зарядом и сжатия поршней2nd cycle. Blowing cycle, filling the combustion chamber with a fresh charge and compressing the pistons
По окончании такта расширения рабочего газа и подходе поршней 2L и 2R к НМТ (см. Фиг. 4) (до открытия впускных окон), открывается выпускной клапан 13. Не расширившийся до конца рабочий заряд под оставшимся давлением попадает в выпускной коллектор 16, где смешивается с парами воды, впрыснутой через форсунку 15. При этом получается парогазовая смесь 20, которая расширяясь, попадает на турбину 18 и вращает ее. Турбина 18, в свою очередь, вращает нагнетатель 19, который через впускные коллекторы 17 под давлением подает свежий заряд 21 к впускным окнам 12L и 12R. После того, как поршни 2L и 2R приоткроют впускные окна 12L и 12R, свежий заряд 21 вытеснит оставшиеся в цилиндре 1 отработанные газы в выпускной коллектор 16. После этого закрывается выпускной клапан 13, впускные окна 12L и 12R полностью откроются и рабочий цилиндр 1 заполнит свежий заряд, имеющий давление, созданное нагнетателем 19. Далее, под воздействием инерции маховиков (маховики не показаны), стоящих на кривошипах 6L и 6R, поршни 2L и 2R перемещаются в ВМТ (См. Фиг. 3), сжимая свежий заряд (см. Фиг. 6 или Фиг. 10). Далее цикл повторяется (смотри п. 1 - 1-ый Такт).At the end of the expansion cycle of the working gas and the approach of the
В данном ДВС нагнетатель 19 может приводиться в действие от кривошипов 6L и 6R с помощью кинематической связи 11 между ними.In this ICE, the
Доказательством повышения КПД заявленного ДВС с применением РКШМ будет являться повышение скорости в рабочем цикле от ВМТ к НМТ до двух раз по сравнению с его скоростью в ходе от НМТ к ВМТ, что дает увеличение ускорения поршня в ВМТ и НМТ до 4-х раз, так как ускорение поршня имеет квадратичную зависимость от его скорости, соответственно и инерция поршня, создающая крутящий момент на кривошипе 5, будет до 4-х раз выше.Evidence of an increase in the efficiency of the declared ICE with the use of CWSM will be a two-fold increase in speed in the duty cycle from TDC to BDC compared to its speed in the range from BDC to TDC, which gives a 4-fold increase in piston acceleration at TDC and BDC, as the acceleration of the piston has a quadratic dependence on its speed, respectively, the inertia of the piston, which creates the torque on the
Смотрим нижеприведенные формулы: Скорость и ускорение поршня:See the following formulas: Speed and acceleration of the piston:
Силы инерции: F=maInertia forces: F = ma
где:Where:
m - масса поршня,m is the mass of the piston,
а - ускорение поршня,a is the acceleration of the piston,
v - скорость поршня,v is the piston speed,
s – расстояние, пройденное поршнем,s is the distance traveled by the piston,
t - время за которое поршень проходит расстояние s.t is the time during which the piston passes the distance s.
Таким образом, мы получаем повышение крутящего момента на кривошипах РКШМ до 4-х раз больше, чем на кривошипах взятого за аналог ДВС - 5ТДФ и, соответственно, мы можем получить необходимую суммарную мощность заявляемого двигателя при номинальных оборотах в два раза меньших, чем у взятого за аналог ДВС, тогда и количество рабочих тактов в заявляемом ДВС будет в два раза меньше. Таким образом мы получим такую же мощность двигателя, как и в ДВС взятом за аналог, но при сжигании количества топлива в заявляемом ДВС в два раза меньше, чем в аналоге. Соответственно получаем КПД в два раза выше, чем в ДВС, взятом за аналог.Thus, we get an increase in torque on crankshafts of RCSHM up to 4 times more than on cranks of an ICE - 5TDF taken as an analog and, accordingly, we can get the required total power of the claimed engine at rated speeds two times lower than that taken for the analogue of ICE, then the number of working cycles in the claimed ICE will be half as much. Thus, we get the same engine power as in the internal combustion engine taken as an analog, but when burning the amount of fuel in the inventive internal combustion engine two times less than in the analog. Accordingly, we obtain the efficiency twice as high as in the internal combustion engine, taken as an analog.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119825A RU2721963C2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119825A RU2721963C2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018119825A RU2018119825A (en) | 2019-12-02 |
| RU2018119825A3 RU2018119825A3 (en) | 2020-02-04 |
| RU2721963C2 true RU2721963C2 (en) | 2020-05-25 |
Family
ID=68834217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119825A RU2721963C2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2721963C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739104C1 (en) * | 2020-08-04 | 2020-12-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke reciprocating internal combustion engine |
| RU2739105C1 (en) * | 2020-06-22 | 2020-12-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke reciprocating internal combustion engine |
| RU2764945C2 (en) * | 2019-12-23 | 2022-01-24 | Юрий Иванович Терентьев | Internal combustion engine |
| RU2776460C1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-07-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke piston internal combustion engine |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4392457A (en) * | 1980-12-31 | 1983-07-12 | Martin Jesse J | Combustion and electric engine |
| SU1686203A1 (en) * | 1988-09-26 | 1991-10-23 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Variable-stroke internal combustion engine |
| RU2114314C1 (en) * | 1997-12-15 | 1998-06-27 | Виталий Алексеевич Конюхов | Method of control of power of internal combustion engine and internal combustion engine used for realization of this method |
| RU2362893C2 (en) * | 2007-10-05 | 2009-07-27 | Павел Игнатьевич Загуменнов | Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other |
| RU2379531C1 (en) * | 2008-05-12 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Opposed-piston two-shaft ice and method of its operation |
| RU148949U1 (en) * | 2013-11-28 | 2014-12-20 | Андрей Алексеевич Абашев | LEVER-PISTON ENGINE |
| RU2014130059A (en) * | 2014-07-22 | 2016-02-10 | Павел Игнатьевич Загуменнов | Twin Shaft Crank |
| RU2623334C2 (en) * | 2015-07-16 | 2017-06-23 | Александр Андреевич Грабовский | Method of heat cycle formation and device for its implementation |
-
2018
- 2018-05-30 RU RU2018119825A patent/RU2721963C2/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4392457A (en) * | 1980-12-31 | 1983-07-12 | Martin Jesse J | Combustion and electric engine |
| SU1686203A1 (en) * | 1988-09-26 | 1991-10-23 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Variable-stroke internal combustion engine |
| RU2114314C1 (en) * | 1997-12-15 | 1998-06-27 | Виталий Алексеевич Конюхов | Method of control of power of internal combustion engine and internal combustion engine used for realization of this method |
| RU2362893C2 (en) * | 2007-10-05 | 2009-07-27 | Павел Игнатьевич Загуменнов | Single-chamber multicylinder internal combustion engine with movement of pistons in opposite direction to each other |
| RU2379531C1 (en) * | 2008-05-12 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого | Opposed-piston two-shaft ice and method of its operation |
| RU148949U1 (en) * | 2013-11-28 | 2014-12-20 | Андрей Алексеевич Абашев | LEVER-PISTON ENGINE |
| RU2014130059A (en) * | 2014-07-22 | 2016-02-10 | Павел Игнатьевич Загуменнов | Twin Shaft Crank |
| RU2623334C2 (en) * | 2015-07-16 | 2017-06-23 | Александр Андреевич Грабовский | Method of heat cycle formation and device for its implementation |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764945C2 (en) * | 2019-12-23 | 2022-01-24 | Юрий Иванович Терентьев | Internal combustion engine |
| RU2739105C1 (en) * | 2020-06-22 | 2020-12-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke reciprocating internal combustion engine |
| RU2739104C1 (en) * | 2020-08-04 | 2020-12-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke reciprocating internal combustion engine |
| RU2776460C1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-07-21 | Геннадий Витальевич Кореневский | Two-stroke piston internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2018119825A3 (en) | 2020-02-04 |
| RU2018119825A (en) | 2019-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3485221A (en) | Omnitorque opposed piston engine | |
| US4011842A (en) | Piston machine | |
| US6230671B1 (en) | Variable compression and asymmetrical stroke internal combustion engine | |
| US7987823B2 (en) | Hybrid piston/rotary engine | |
| JPH02112627A (en) | Crankless reciprocating motion machine | |
| RU2721963C2 (en) | Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons | |
| US20180306108A1 (en) | Sliding linear internal combustion engine | |
| CN110778394A (en) | Energy-saving four-stroke internal combustion engine | |
| EP1819912B1 (en) | Reciprocating machine | |
| CN1612975A (en) | rotary piston engine | |
| KR101135847B1 (en) | Three-stroke internal combustion engine | |
| SU1733652A1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2525995C2 (en) | Internal combustion engine | |
| CA2564329A1 (en) | Balanced rotary engine | |
| RU2742155C1 (en) | Internal combustion engine with the variable compression rate | |
| CN107620634A (en) | A kind of rotary combustion engine | |
| RU2338079C1 (en) | Ice operation method and ice | |
| RU226062U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU2800201C1 (en) | Two-stroke piston internal combustion engine | |
| RU2800634C1 (en) | Turbine piston internal combustion engine | |
| RU2084665C1 (en) | Internal combustion engine | |
| JP7728904B2 (en) | How to operate a 2x3 stroke internal combustion engine | |
| RU2818438C1 (en) | Two-stroke internal combustion engine with an additional piston | |
| RU233799U1 (en) | Gear-lever mechanism of an internal combustion engine | |
| RU221777U1 (en) | Gear actuator of an internal combustion engine |