RU121866U1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU121866U1 RU121866U1 RU2012112691/06U RU2012112691U RU121866U1 RU 121866 U1 RU121866 U1 RU 121866U1 RU 2012112691/06 U RU2012112691/06 U RU 2012112691/06U RU 2012112691 U RU2012112691 U RU 2012112691U RU 121866 U1 RU121866 U1 RU 121866U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sector
- sectors
- rotation
- engagement
- piston
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, и коленчатый вал, отличающийся тем, что в него введены с возможностью попеременного взаимодействия две пары секторов некруглых зубчатых колес, первые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на коленчатом валу, вторые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на дополнительном валу, причем секторы некруглых зубчатых колес выполнены и установлены таким образом, что при начальном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения второго сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения первого сектора, а при конечном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения первого сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения второго сектора, при этом положение начального зацепления одного из первых секторов пары с ее вторым сектором соответствует позиционированию коленчатого вала в диапазоне от -5° до +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке. ! 2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов эллиптических зубчатых колес с осью вращения в фокусе. ! 3. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов овальных зубчатых колес. ! 4. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что первые секторы пар некруглых 1. An internal combustion engine containing a cylinder with a piston located inside it, connected to a connecting rod, and a crankshaft, characterized in that two pairs of sectors of non-circular gear wheels are inserted into it with the possibility of alternating interaction, the first sectors of pairs, oriented oppositely, are rigidly fixed on crankshaft, the second sectors of pairs, oriented oppositely, are rigidly fixed on the additional shaft, and the sectors of non-circular gears are made and installed in such a way that when the first sector of each pair is initially engaged with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the second sector to the pole of their engagement is 1,1-5 distances from the pole of the engagement to the axis of rotation of the first sector, and at the final engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the first sector to the pole of their engagement is 1.1-5 distances from the pole of the engagement to the axis of rotation second sector, with the initial position The second engagement of one of the first sectors of the pair with its second sector corresponds to the positioning of the crankshaft in the range from -5 ° to + 20 ° from its position at which the piston is at top dead center. ! 2. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sectors of the non-circular gears are made in the form of sectors of elliptical gears with the axis of rotation in focus. ! 3. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sectors of non-circular gears are made in the form of sectors of oval gears. ! 4. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first sectors of pairs of non-circular
Description
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к двигателям внутреннего сгорания поршневого типа, преимущественно, бензиновым, дизельным.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular, to piston-type internal combustion engines, mainly gasoline, diesel.
Известна конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания, описанная в учебнике «Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей» под редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова, М., изд. Машиностроение, 1990 г., стр 5, 6, рис.1,а).A known design of a reciprocating internal combustion engine described in the textbook “Internal combustion engines: Design and operation of piston and combined engines” edited by A.S. Orlin, M.G. Kruglov, M., ed. Engineering, 1990, pp. 5, 6, Fig. 1, a).
Указанный двигатель содержит цилиндр с крышкой (головкой) и с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, коленчатый вал, впускные и выпускные клапаны.The specified engine contains a cylinder with a cover (head) and with a piston placed inside it, connected with a connecting rod, a crankshaft, intake and exhaust valves.
Недостатком известного двигателя внутреннего сгорания является недостаточная эффективность работы, обусловленная двумя причинами.A disadvantage of the known internal combustion engine is the lack of efficiency due to two reasons.
Первой причиной является наличие непроизводительных тепловых потерь энергии. Происходит это потому, что при воспламенении смеси топлива с воздухом в камере сгорания (надпоршневом пространстве цилиндра) образующиеся газы высокой температуры и давления давят на поршень и перемещают его в цилиндре, поступательное движение поршня через шатун преобразуется во вращательное движение коленчатым валом. Однако при движении поршня в области верхней мертвой точки угловое перемещение коленчатого вала вызывает гораздо меньшее линейное перемещение поршня, чем при движении поршня в средней части его хода. При этом около 85% тепловой энергии, которая рассеивается на нагрев конструкций двигателя, приходится на первую половину рабочего такта, начиная от положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке.The first reason is the presence of unproductive heat energy losses. This happens because when a mixture of fuel and air is ignited in the combustion chamber (the cylinder’s above-piston space), the high-temperature and pressure gases generated press on the piston and move it in the cylinder, the translational movement of the piston through the connecting rod is converted into rotational motion by the crankshaft. However, when the piston moves in the region of top dead center, the angular displacement of the crankshaft causes a much smaller linear displacement of the piston than when the piston moves in the middle of its stroke. At the same time, about 85% of the thermal energy that is dissipated by heating the engine structures falls on the first half of the working cycle, starting from the position at which the piston is at top dead center.
Поэтому значительная часть энергии образующихся газов не превращается в кинетическую энергию поршня, а непроизводительно затрачивается на нагрев конструкций двигателя.Therefore, a significant part of the energy of the resulting gases is not converted into the kinetic energy of the piston, but rather unproductively spent on heating the engine structures.
Второй причиной недостаточной эффективности работы двигателя является потребность в достаточно большом маховике, что ухудшает динамические характеристики двигателя. Энергию вращения маховика увеличенной массы используют во время такта сжатия для обеспечения необходимой степени сжатия рабочей смеси.The second reason for the lack of engine efficiency is the need for a sufficiently large flywheel, which affects the dynamic characteristics of the engine. The energy of rotation of the flywheel of increased mass is used during the compression stroke to provide the necessary degree of compression of the working mixture.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.The objective of the claimed utility model is to increase the efficiency of the internal combustion engine.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является сокращение времени прохождения поршнем первой половины его хода в такте работы двигателя и увеличение времени прохождения поршнем второй половины его хода.The technical result that allows us to solve this problem is to reduce the time the piston travels the first half of its stroke in the engine cycle and increase the time the piston travels the second half of its stroke.
Указанный результат достигается тем, что:The specified result is achieved by the fact that:
1. В известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с размещенным внутри него поршнем, связанным с шатуном, и коленчатый вал, согласно полезной модели, в него введены с возможностью попеременного взаимодействия две пары секторов некруглых зубчатых колес, первые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на коленчатом валу, вторые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на дополнительном валу, причем секторы некруглых зубчатых колес выполнены и установлены таким образом, что при начальном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения второго сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения первого сектора, а при конечном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары, расстояние от оси вращения первого сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения второго сектора, при этом положение начального зацепления одного из первых секторов пары с ее вторым сектором соответствует позиционированию коленчатого вала в диапазоне от -5° до +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке.1. In a known internal combustion engine comprising a cylinder with a piston disposed inside it and connected to a connecting rod, and a crankshaft, according to a utility model, two pairs of sectors of non-circular gear wheels are alternately engaged into it, the first sectors of the pairs oriented oppositely, rigidly mounted on the crankshaft, the second sectors of the pairs, oppositely oriented, are rigidly fixed on the additional shaft, and the sectors of non-circular gears are made and installed so that when n With the initial engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the second sector to the pole of their engagement is 1.1-5 the distance from the pole of engagement to the axis of rotation of the first sector, and with the final engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the first sector to the pole of their engagement is 1.1-5 distances from the pole of engagement to the axis of rotation of the second sector, while the position of the initial engagement of one of the first sectors of the pair with its second sector co sponds to the positioning of the crankshaft in the range from -5 ° to + 20 ° from its position in which the piston is at top dead center.
2. В известном двигателе внутреннего сгорания по п.1, согласно полезной модели, секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов эллиптических зубчатых колес с осью вращения в фокусе.2. In the known internal combustion engine according to claim 1, according to the utility model, the sectors of non-circular gears are made in the form of sectors of elliptical gears with the axis of rotation in focus.
3. В известном двигателе внутреннего сгорания по п.1, согласно полезной модели, секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов овальных зубчатых колес.3. In the known internal combustion engine according to claim 1, according to a utility model, the sectors of non-circular gears are made in the form of sectors of oval gears.
4. В известном двигателе внутреннего сгорания по п.1, согласно полезной модели, первые секторы пар некруглых зубчатых колес расположены в параллельных плоскостях.4. In the known internal combustion engine according to claim 1, according to a utility model, the first sectors of pairs of non-circular gears are located in parallel planes.
5. В известном двигателе внутреннего сгорания по п.1, согласно полезной модели, первые секторы пар некруглых зубчатых колес расположены в одной плоскости.5. In the known internal combustion engine according to claim 1, according to the utility model, the first sectors of the pairs of non-circular gears are located in the same plane.
Введение в двигатель с возможностью попеременного взаимодействия двух пар секторов некруглых зубчатых колес с жестким закреплением на коленчатом валу первых секторов пар, ориентированных противоположно, и с жестким закреплением вторых секторов пар, ориентированных противоположно, на дополнительном валу, причем секторы некруглых зубчатых колес выполнены и установлены таким образом, что при начальном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения второго сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения первого сектора, а при конечном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения первого сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения второго сектора, при этом положение начального зацепления одного из первых секторов пары с ее вторым сектором соответствует позиционированию коленчатого вала в диапазоне от -5° до +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке позволяет сократить время прохождения поршнем первой половины его хода в такте работы двигателя и увеличить время прохождения поршнем второй половины его хода.The introduction into the engine with the possibility of alternating interaction of two pairs of sectors of non-circular gears with rigid fastening on the crankshaft of the first sectors of pairs oriented opposite, and with rigid fixing of the second sectors of pairs oriented opposite on the additional shaft, and the sectors of non-circular gears are made and installed so so that when the initial engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the second sector to the pole of their engagement it is 1.1–5 distances from the engagement pole to the axis of rotation of the first sector, and with the final engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the first sector to the pole of their engagement is 1.1–5 distances from the engagement pole to the axis rotation of the second sector, while the position of the initial engagement of one of the first sectors of the pair with its second sector corresponds to the positioning of the crankshaft in the range from -5 ° to + 20 ° from its position at which the piston is at top dead center it possible to reduce the passage of the piston of the first half of its stroke in the stroke of the engine and increase the passage of the piston of the second half of its travel.
За счет сокращения времени прохождения поршнем первой половины его хода в такте работы двигателя возрастает скорость его перемещения в начальные моменты сгорания топлива, сокращается время превращения тепловой энергии газов в механическое перемещение поршня, в результате чего уменьшаются непроизводительные потери тепловой энергии на нагрев деталей двигателя и на утечки тепла, и сэкономленная тепловая энергия превращается в кинетическую энергию поршня, шатуна и коленчатого вала, увеличивая вырабатываемую полезную мощность.By reducing the time the piston travels during the first half of its stroke in the engine cycle, the speed of its movement at the initial moments of fuel combustion increases, the time for the conversion of thermal energy of gases into mechanical movement of the piston is reduced, as a result of which the unproductive losses of thermal energy for heating engine parts and leakage are reduced heat, and the saved thermal energy is converted into the kinetic energy of the piston, connecting rod and crankshaft, increasing the generated useful power.
При увеличении времени прохождения поршнем второй половины его хода коленчатый вал вращается с меньшей угловой скоростью, следовательно, происходит увеличение передаваемого момента, используемого для сжатия рабочей смеси во время такта работы двигателя. Это позволяет обеспечить нужную степень сжатия рабочей смеси с меньшей массой маховика улучшить динамические характеристики двигателя или обеспечить большую степень сжатия рабочей смеси без увеличения инерционной массы маховика.With an increase in the time the piston travels through the second half of its stroke, the crankshaft rotates at a lower angular speed, therefore, the transmitted moment increases, which is used to compress the working mixture during the engine cycle. This allows you to provide the desired degree of compression of the working mixture with a smaller mass of the flywheel to improve the dynamic characteristics of the engine or to provide a large compression ratio of the working mixture without increasing the inertial mass of the flywheel.
Все это дает возможность повысить эффективность работы двигателя внутреннего сгорания.All this makes it possible to increase the efficiency of the internal combustion engine.
При этом секторы некруглых зубчатых колес могут быть выполнены в виде секторов эллиптических зубчатых колес с осью вращения в фокусе.The sectors of non-circular gears can be made in the form of sectors of elliptical gears with the axis of rotation in focus.
При этом секторы некруглых зубчатых колес могут быть выполнены в виде секторов овальных зубчатых колес.While the sectors of non-circular gears can be made in the form of sectors of oval gears.
При этом первые секторы пар некруглых зубчатых колес могут быть расположены в параллельных плоскостях.In this case, the first sectors of pairs of non-circular gears can be located in parallel planes.
При этом первые секторы пар некруглых зубчатых колес могут быть расположены в одной плоскости.In this case, the first sectors of pairs of non-circular gears can be located in the same plane.
Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому двигателю новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.The proposed set of essential features gives the inventive engine new properties that allow you to solve the problem.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания обладает новизной по сравнению 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:
1. в него введены с возможностью попеременного взаимодействия две пары секторов некруглых зубчатых колес, первые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на коленчатом валу, вторые секторы пар, ориентированные противоположно, жестко закреплены на дополнительном валу, причем секторы некруглых зубчатых колес выполнены и установлены таким образом, что при начальном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения второго сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения первого сектора, а при конечном зацеплении первого сектора каждой пары со вторым сектором пары расстояние от оси вращения первого сектора до полюса их зацепления составляет 1,1-5 расстояния от полюса зацепления до оси вращения второго сектора, при этом положение начального зацепления одного из первых секторов пары с ее вторым сектором соответствует позиционированию коленчатого вала в диапазоне от -5° до +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке,1. two pairs of sectors of non-circular gear wheels are introduced into it with alternating interaction, the first sectors of pairs oriented opposite, are rigidly fixed on the crankshaft, the second sectors of pairs oriented opposite, are rigidly fixed on an additional shaft, and the sectors of non-circular gears are made and installed so that when the initial engagement of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the second sector to the pole of their engagement is 1.1-5 distance from the gearing pole to the axis of rotation of the first sector, and with the final gearing of the first sector of each pair with the second sector of the pair, the distance from the axis of rotation of the first sector to the pole of their engagement is 1.1-5 distances from the gearing pole to the axis of rotation of the second sector, the position of the initial engagement of one of the first sectors of the pair with its second sector corresponds to the positioning of the crankshaft in the range from -5 ° to + 20 ° from its position at which the piston is at top dead center,
2. секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов эллиптических зубчатых колес с осью вращения в фокусе,2. sectors of non-circular gears are made in the form of sectors of elliptical gears with the axis of rotation in focus,
3. секторы некруглых зубчатых колес выполнены в виде секторов овальных зубчатых колес,3. sectors of non-circular gears are made in the form of sectors of oval gears,
4. первые секторы пар некруглых зубчатых колес расположены в параллельных плоскостях,4. the first sectors of pairs of non-circular gears are located in parallel planes,
5. первые секторы пар некруглых зубчатых колес расположены в одной плоскости.5. The first sectors of pairs of non-circular gears are located in the same plane.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в машиностроении, в частности, в двигателях внутреннего сгорания поршневого типа, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive utility model can be widely used in mechanical engineering, in particular in piston-type internal combustion engines, therefore it meets the criterion of "industrial applicability".
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 разрезом при положении поршня в верхней мертвой точке.Figure 1. General view of the internal combustion engine with a partial cut with the position of the piston at top dead center.
Фиг.2. Общий вид двигателя внутреннего сгорания с частичным разрезом при положении поршня в нижней мертвой точке.Figure 2. General view of the internal combustion engine with a partial cut with the position of the piston at bottom dead center.
Фиг.3. Схема взаимного расположения пар секторов некруглых зубчатых колес, коленчатого вала и поршня в позиции коленчатого вала -5° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке.Figure 3. The mutual arrangement of pairs of sectors of non-circular gears, crankshaft and piston in the position of the crankshaft -5 ° from its position at which the piston is at top dead center.
Фиг.4. Схема взаимного расположения пар секторов некруглых зубчатых колес, коленчатого вала и поршня в позиции коленчатого вала +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке.Figure 4. The mutual arrangement of pairs of sectors of non-circular gears, crankshaft and piston in the position of the crankshaft + 20 ° from its position at which the piston is at top dead center.
Двигатель внутреннего сгорания, представленный на чертежах (см. Фиг.1 и 2), содержит цилиндр 1 с размещенным внутри него поршнем 2, связанным с шатуном 3, и коленчатый вал 4, установленный с возможностью вращения в опорах 5, свечу 6 зажигания с электродами, находящимися в камере сгорания 7.The internal combustion engine shown in the drawings (see Figs. 1 and 2) comprises a cylinder 1 with a piston 2 placed inside it and connected to a connecting rod 3, and a crankshaft 4 mounted for rotation in bearings 5, an spark plug 6 with electrodes located in the combustion chamber 7.
На коленчатом валу 4 жестко закреплены противоположно два первых сектора 8 и 9 пар некруглых зубчатых колес с возможностью взаимодействия соответственно с двумя вторыми секторами 10 и 11 пар некруглых зубчатых колес, жестко и противоположно закрепленными на дополнительном валу 12. Дополнительный вал 12 установлен в опорах вращения (на чертежах не изображены) с возможностью совместного вращения с секторами 10 и 11. На дополнительном валу 12 установлен маховик 13.Opposite the first two sectors 8 and 9 pairs of non-circular gears are rigidly fixed on the crankshaft 4 with the possibility of interaction with two second sectors 10 and 11 of non-circular gears, respectively, rigidly and oppositely mounted on the additional shaft 12. The additional shaft 12 is mounted in the rotation supports ( not shown) with the possibility of joint rotation with sectors 10 and 11. A flywheel 13 is mounted on the additional shaft 12.
Направление вращения на чертежах (см. Фиг.1, 2, 3, 4) показано стрелками.The direction of rotation in the drawings (see Fig. 1, 2, 3, 4) is shown by arrows.
Секторы 8, 9, 10 и 11 некруглых зубчатых колес могут быть частями эллиптических зубчатых колес с осью вращения в фокусах или частями производных зубчатых колес, полученных из эллиптических: овальных, в форме двулистника или трилистника, а также зубчатых колес с начальными цилиндрами, очерченными дугами логарифмических спиралей, у которых период изменения передаточного отношения за один оборот может быть равен одному, двум, трем, четырем и более (см. «Механизмы. Справочное пособие» под ред. Кожевникова С.Н. и др., М., изд. «Машиностроение», 1976 г., стр.156, рис.3.27, стр.159, рис.3.28, 3.30, 3.31, 3.32), а также могут быть частями других видов некруглых зубчатых колес.Sectors 8, 9, 10, and 11 of non-circular gears can be parts of elliptical gears with the axis of rotation in the tricks or parts of derivatives of gears obtained from elliptical: oval, in the form of a double leaf or trefoil, and also gears with initial cylinders outlined by arcs logarithmic spirals, in which the period of change in gear ratio per revolution can be equal to one, two, three, four or more (see. "Mechanisms. Reference manual" edited by S. N. Kozhevnikov et al., M., ed. "Engineering", 1976, with r.156, Figure 3.27, p.159, ris.3.28, 3.30, 3.31, 3.32) and may also be part of other types of non-circular gears.
Расстояние от начального полюса 14 зацепления сектора 8 (см. Фиг.1) с сопрягаемым сектором 10 до оси вращения 15 сектора 8 составляет 0,5 расстояния от полюса 14 зацепления до оси вращения 16 сектора 10, а положение, в котором при этом зацеплении находится сектор 8, соответствует положению коленчатого вала 4, при котором поршень 2 находится в верхней мертвой точке. Передаточное отношение от сектора 8 к сектору 10 при этом равно 2,0.The distance from the initial engagement pole 14 of sector 8 (see FIG. 1) with the mating sector 10 to the axis of rotation 15 of sector 8 is 0.5 the distance from the engagement pole 14 to the axis of rotation 16 of sector 10, and the position in which this engagement is sector 8, corresponds to the position of the crankshaft 4, in which the piston 2 is at top dead center. The gear ratio from sector 8 to sector 10 is equal to 2.0.
При нахождении поршня 2 в нижней мертвой точке (см. Фиг.2) расстояние от конечного полюса 17 зацепления сектора 8 с сопрягаемым сектором 10 до оси вращения 15 сектора 8 составляет 2,0 расстояния от полюса 17 зацепления до оси вращения 16 сектора 10. Передаточное отношение от сектора 8 к сектору 10 при этом равно 0,5.When the piston 2 is at bottom dead center (see FIG. 2), the distance from the end pole 17 of engagement of sector 8 with the mating sector 10 to the axis of rotation 15 of sector 8 is 2.0 distances from the pole of engagement 17 to the axis of rotation 16 of sector 10. Transfer the ratio from sector 8 to sector 10 is equal to 0.5.
При этом для другой пары секторов 9 и 11 расстояние от начального полюса 18 зацепления сектора 9 (см. Фиг.2) с сопрягаемым сектором 11 до оси вращения 15 сектора 9 составляет 0,5 расстояния от полюса 18 зацепления до оси вращения 16 сектора 11. Передаточное отношение от сектора 11 к сектору 9 при этом равно 0,5.Moreover, for another pair of sectors 9 and 11, the distance from the initial engagement pole 18 of sector 9 (see FIG. 2) with the mating sector 11 to the axis of rotation 15 of sector 9 is 0.5 distance from the engagement pole 18 to the axis of rotation 16 of sector 11. The gear ratio from sector 11 to sector 9 is equal to 0.5.
Расстояние от начального полюса 14 зацепления до оси вращения 15 сектора 8 при нахождении поршня 2 в верхней мертвой точке может быть меньше в 1,1- 5 раз, чем расстояние от полюса 14 до оси вращения 16 сектора 10, а расстояние от конечного полюса 17 зацепления до оси вращения 16 сектора 10 при нахождении поршня 2 в нижней мертвой точке может быть меньше в 1,1-5 раз, чем расстояние от полюса 17 до оси вращения 15 сектора 8, что позволяет достичь необходимого технического результата.The distance from the initial pole of engagement 14 to the axis of rotation 15 of sector 8 when the piston 2 is at top dead center can be 1.1-5 times less than the distance from the pole 14 to the axis of rotation 16 of sector 10, and the distance from the final pole of engagement 17 to the axis of rotation 16 of the sector 10 when the piston 2 is in the bottom dead center can be 1.1-5 times less than the distance from the pole 17 to the axis of rotation 15 of the sector 8, which allows to achieve the desired technical result.
Как видно из схемы взаимного расположения (см. Фиг.3) пар секторов некруглых зубчатых колес, коленчатого вала и поршня в позиции коленчатого вала -5° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке, при прохождении поршнем 2 первой половины хода в течение рабочего такта двигателя угловая скорость секторов 8 и 9 будет выше, чем у секторов 10 и 11, и, следовательно, время прохождения поршнем 2 первой половины его хода при выполнении такта будет сокращено. Время же прохождения поршнем 2 второй половины хода в течение рабочего такта двигателя будет увеличено за счет пониженной угловой скорости секторов 8 и 9 по сравнению со скоростью вращения секторов 10 и 11, то есть технический результат для этого значения угла достигается.As can be seen from the mutual arrangement diagram (see Fig. 3), pairs of sectors of non-circular gears, crankshaft and piston in the position of the crankshaft -5 ° from its position at which the piston is at top dead center when piston 2 passes the first half of the stroke during the working cycle of the engine, the angular velocity of sectors 8 and 9 will be higher than that of sectors 10 and 11, and, therefore, the passage time of the piston 2 of the first half of its stroke during the stroke will be reduced. The time of passage of the second half of the stroke by the piston 2 during the engine’s working cycle will be increased due to the reduced angular velocity of sectors 8 and 9 in comparison with the rotation speed of sectors 10 and 11, that is, a technical result for this angle value is achieved.
Аналогично, из схемы взаимного расположения (см. Фиг.4) пар секторов некруглых зубчатых колес, коленчатого вала и поршня в позиции коленчатого вала +20° от его положения, при котором поршень находится в верхней мертвой точке, следует, что во время прохождения поршнем 2 первой половины хода в течение рабочего такта двигателя угловая скорость секторов 8 и 9 будет только на протяжении первых 20° поворота коленчатого вала 4 ниже, чем у секторов 10 и 11, а на протяжении оставшихся 70° поворота коленчатого вала 4 угловая скорость секторов 8 и 9 будет выше, чем у секторов 10 и 11, а значит и время прохождения поршнем 2 первой половины его хода при выполнении такта будет сокращено. Соответственно, при прохождении поршнем 2 второй половины его хода на подавляющей части поворота коленчатого вала 4 угловая скорость секторов 8 и 9 будет ниже, чем у секторов 10 и 11, и время прохождения поршнем 2 второй половины хода будет увеличено, а значит, технический результат достигается и для этого значения угла.Similarly, from the mutual arrangement diagram (see Figure 4), pairs of sectors of non-circular gears, crankshaft and piston in the position of the crankshaft + 20 ° from its position at which the piston is at top dead center, it follows that during the passage of the piston 2 of the first half of the stroke during the working cycle of the engine, the angular speed of sectors 8 and 9 will be only during the first 20 ° of crankshaft 4 rotation lower than that of sectors 10 and 11, and during the remaining 70 ° of crankshaft 4 angular velocity of sectors 8 and 9 will be higher than m for sectors 10 and 11, which means that the time taken by the piston 2 to pass through the first half of its stroke will be reduced when the beat is performed. Accordingly, when the piston 2 passes the second half of its stroke on the overwhelming part of the rotation of the crankshaft 4, the angular velocity of sectors 8 and 9 will be lower than that of sectors 10 and 11, and the travel time of the piston 2 of the second half of the stroke will be increased, which means that the technical result is achieved and for this angle value.
Настоящая полезная модель реализуется с помощью стандартного оборудования, широко распространенного в промышленности.This utility model is implemented using standard equipment widely used in industry.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.The inventive internal combustion engine operates as follows.
Цикл работы двигателя начинается с такта сжатия, из положения, когда коленчатый вал 4 находится в положении 180°, при котором поршень 2 находится в нижней мертвой точке (см. Фиг.2), сектор 9 находится в зацеплении с сектором 11 в начальном полюсе зацепления 18, а передаточное отношение сектора 11 к сектору 9 равно 0,5. Маховик 13 имеет угловую скорость ω.The engine operation cycle begins with a compression stroke, from the position when the crankshaft 4 is in the 180 ° position, at which the piston 2 is at bottom dead center (see Figure 2), sector 9 is engaged with sector 11 at the initial engagement pole 18, and the gear ratio of sector 11 to sector 9 is 0.5. Flywheel 13 has an angular velocity ω.
При работе двигателя внутреннего сгорания момент инерции нагрузки, в которую входят: маховик, механизмы трансмиссии и т.п., выше момента инерции коленчатого вала, шатуна и поршня, поэтому относительные колебания угловой скорости маховика являются незначительными, дополнительный вал 12 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 speed of the flywheel are insignificant, the additional shaft 12 rotates within one revolution almost constant angular velocity.
Поршень 2 за счет силы инерции маховика 13 начинает двигаться от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, начинается такт сжатия рабочей смеси.The piston 2 due to the inertia of the flywheel 13 starts to move from the bottom dead center to the top dead center, the compression cycle of the working mixture begins.
Сжатие рабочей смеси в камере сгорания 7 происходит за счет энергии маховика 13, крутящий момент с которого через дополнительный вал 12 передается на сектор 11, с него на сектор 9 и через коленчатый вал 4 и шатун 3 на поршень 2. При этом, благодаря начальному передаточному отношению от сектора 11 к сектору 9, близкому к 0,5 в начале такта сжатия, происходит сокращение времени прохождения поршнем 2 первой половины хода такта сжатия, а благодаря конечному передаточному отношению от сектора 11 к сектору 9, близкому к 2,0 в конце такта сжатия, происходит увеличение времени прохождения поршнем 2 второй половины хода такта сжатия. При этом во второй половине такта сжатия увеличивается крутящий момент на коленчатом валу 4 для сжатия рабочей смеси, следовательно, достигается необходимый технический результат.The compression of the working mixture in the combustion chamber 7 is due to the energy of the flywheel 13, the torque from which is transmitted through the additional shaft 12 to the sector 11, from it to the sector 9 and through the crankshaft 4 and the connecting rod 3 to the piston 2. Moreover, due to the initial transmission the ratio from sector 11 to sector 9, close to 0.5 at the beginning of the compression stroke, there is a reduction in the time the piston 2 passes the first half of the stroke of the compression stroke, and due to the final gear ratio from sector 11 to sector 9, close to 2.0 at the end of the cycle compression happens chenie time passing the piston 2 of the second half of the compression stroke of the clock. Moreover, in the second half of the compression stroke, the torque on the crankshaft 4 increases to compress the working mixture, therefore, the necessary technical result is achieved.
При достижении верхней мертвой точки поршнем 2 (см. Фиг.1) сектор 8 приходит в зацепление с сектором 10 в начальном полюсе 14 зацепления. Свеча 6 зажигания воспламеняет рабочую смесь и начинается рабочий такт двигателя.When reaching the top dead center by the piston 2 (see Figure 1), the sector 8 is engaged with the sector 10 in the initial pole 14 of the engagement. Spark plug 6 ignites the working mixture and begins the working cycle of the engine.
Высвобождающаяся при сгорании топлива энергия воздействует на поршень 2, заставляя его перемещаться к нижней мертвой точке. В этот момент угловая скорость сектора 8 в два раза больше угловой скорости сектора 10, так как отношение расстояния от оси вращения 15 сектора 8 до полюса 14 зацепления к расстоянию от оси вращения 16 сектора 10 до полюса 14 составляет 0,5. Благодаря тому, что передаточное отношение от сектора 8 к сектору 10 при этом равно 0,5, в два раза увеличивается скорость движения поршня 2 в первой половине рабочего такта и сила давления газа вырабатывает в два раза большую мощность.The energy released during the combustion of fuel acts on the piston 2, forcing it to move to bottom dead center. At this moment, the angular velocity of sector 8 is two times greater than the angular velocity of sector 10, since the ratio of the distance from the axis of rotation 15 of sector 8 to the engagement pole 14 to the distance from the axis of rotation 16 of sector 10 to pole 14 is 0.5. Due to the fact that the gear ratio from sector 8 to sector 10 is equal to 0.5, the speed of piston 2 in the first half of the working cycle is doubled and the gas pressure force produces twice as much power.
Дополнительно получаемая мощность расходуется на увеличение кинетической энергии поршня 2, шатуна 3, коленчатого вала 4, раскручивая его до большей угловой скорости, а также на увеличение крутящего момента на секторе 10. Увеличение крутящего момента на секторе 10 в начале рабочего такта обеспечено передаточным отношением сектора 8 к сектору 10, величина которого равна 2.Additionally, the received power is spent on increasing the kinetic energy of the piston 2, connecting rod 3, crankshaft 4, untwisting it to a higher angular velocity, as well as increasing the torque on sector 10. The increase in torque on sector 10 at the beginning of the working cycle is provided by the gear ratio of sector 8 to sector 10, whose value is 2.
В конце рабочего такта скорость вращения коленчатого вала 4 уменьшается в 4 раза, по сравнению со скоростью в начале рабочего такта за счет изменения передаточного отношения секторов 8 и 10 с 2,0 до 0,5, следовательно, кинетическая энергия поршня 2, шатуна 3, коленчатого вала 4, накопленная в начале рабочего такта, в значительной мере будет передана на дополнительный вал 12 отбора мощности.At the end of the working cycle, the rotational speed of the crankshaft 4 decreases by 4 times, compared with the speed at the beginning of the working cycle due to a change in the gear ratio of sectors 8 and 10 from 2.0 to 0.5, therefore, the kinetic energy of the piston 2, connecting rod 3, crankshaft 4, accumulated at the beginning of the working cycle, will be largely transmitted to the additional shaft 12 power take-off.
При этом происходит сокращение времени прохождения поршнем 2 первой половины хода рабочего такта за счет более высокой угловой скорости коленчатого вала 4 в первой половине рабочего такта, и увеличение времени прохождения поршнем 2 второй половины хода рабочего такта за счет снижения угловой скорости коленчатого вала 4 во второй половине рабочего такта, следовательно, достигается необходимый технический результат.This reduces the time the piston 2 passes through the first half of the stroke of the working cycle due to the higher angular velocity of the crankshaft 4 in the first half of the stroke, and increases the time the piston 2 passes through the second half of the stroke of the working cycle by reducing the angular velocity of the crankshaft 4 in the second half working cycle, therefore, the necessary technical result is achieved.
Цикл заканчивается и затем начинается новый цикл.The cycle ends and then a new cycle begins.
Заявляемая конструкция может быть использована также в четырехтактных двигателях и других видах поршневых двигателей внутреннего сгорания.The inventive design can also be used in four-stroke engines and other types of reciprocating internal combustion engines.
Заявляемый двигатель внутреннего сгорания по сравнению с прототипом является более эффективным за счет сокращения времени прохождения поршнем первой половины его хода в такте работы двигателя и увеличения времени прохождения поршнем второй половины его хода.The inventive internal combustion engine in comparison with the prototype is more efficient by reducing the time the piston travels the first half of its stroke in the cycle of the engine and increasing the time the piston travels the second half of its stroke.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012112691/06U RU121866U1 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012112691/06U RU121866U1 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU121866U1 true RU121866U1 (en) | 2012-11-10 |
Family
ID=47322600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012112691/06U RU121866U1 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU121866U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD960737S1 (en) * | 2019-06-10 | 2022-08-16 | Piusi S.P.A. | Flowmeter |
-
2012
- 2012-03-30 RU RU2012112691/06U patent/RU121866U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD960737S1 (en) * | 2019-06-10 | 2022-08-16 | Piusi S.P.A. | Flowmeter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8499726B2 (en) | Internal combustion engines | |
| CN102434279A (en) | Combustion engine without crank shaft connection rod | |
| EP1952002A1 (en) | Four-stroke free piston engine | |
| JP5904686B2 (en) | Variable stroke mechanism for internal combustion engines | |
| KR101126316B1 (en) | Apparatus for transmiting power | |
| US20120312273A1 (en) | Internal combustion engine with torsional element | |
| GB1565669A (en) | Reciprocating rotary combustion engines | |
| RU121866U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US20130276761A1 (en) | Variable-compression engine assembly | |
| RU118690U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU160779U1 (en) | PLANETARY CRANES | |
| US8381699B2 (en) | Engine crankshaft and method of use | |
| RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM | |
| RU117507U1 (en) | "NORMAS-MX-02" INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| CN115680874A (en) | Free piston type linear internal combustion engine assembly | |
| WO2013129955A1 (en) | Internal combustion engine | |
| WO2023277676A1 (en) | Conrod-free rod and piston internal combustion engine | |
| RU2564725C2 (en) | Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders | |
| RU114097U1 (en) | OPPOSITE TRAILLESS ENGINE-GENERATOR | |
| RU119034U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU154798U1 (en) | "NORMAS" INTERNAL COMBUSTION ENGINE. OPTION - XB - 73 | |
| RU145281U1 (en) | ROTOR-PISTON ENGINE | |
| US8757125B2 (en) | Engine crankshaft and method of use | |
| SK500012013U1 (en) | Workspace with rotary moving piston | |
| RU2451803C1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130331 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140120 |
|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180331 |