RU2082013C1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082013C1 RU2082013C1 RU94011154A RU94011154A RU2082013C1 RU 2082013 C1 RU2082013 C1 RU 2082013C1 RU 94011154 A RU94011154 A RU 94011154A RU 94011154 A RU94011154 A RU 94011154A RU 2082013 C1 RU2082013 C1 RU 2082013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- crankshafts
- engine
- engine according
- crankcase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит картер 1, в котором установлены два коленчатых вала 2 и 3. Цилиндр 4 выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, с помощью которых он установлен на наружных шейках 6 коленчатых валов 2 и 3. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, и в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС).
Известны различные типы ДВС поршневые, роторные и турбинные. Благодаря относительной простоте и эффективности доминирующее применение нашли поршневые двигатели внутреннего сгорания.
По типу рабочего цикла поршневые двигатели бывают четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают потенциально более высоким коэффициентом полезного действия (КПД), но лишь недавно это удалось реализовать на практике.
Известен дизель, предназначенный для работы в качестве судового дизеля (Справочник "Дизели", под общей редакцией В.А. Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, Л. К. Коллерова, Ленинград, "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1977, стр. 16, 18, рис. 6). Дизель является двухтактным, двухрядным, с противоположным движением поршней, с прямоточнощелевой продувкой. Известный дизель содержит четыре коленчатых вала с шатунами, выполненными из легированной стали. Поршни состоят из чугунного тронка и стальной цилиндрической вставки, головка поршня хромированная.
Из-за наличия в известном поршневом двигателе кривошипно-шатунного механизма ему присущи следующие недостатки.
Во-первых, при отклонении шатуна от оси цилиндра возникает характерная боковая сила трения поршня о цилиндр. В результате в зоне больших значений плеча коленчатого вала снижается крутящий момент, происходит нагрев двигателя и характерный износ поршня и цилиндра. Для уменьшения этих негативных последствий прибегали к увеличению длины шатуна, но это приводило к увеличению габаритов и веса двигателя.
Во-вторых, наличие линейного возвратно-поступательного перемещения поршня и связанной с ним части шатуна приводит к вибрациям двигателя, вызванных изменением центра тяжести, и к инерционным потерям.
В-третьих, медленное нарастание (убывание) плеча коленчатого вала при его повороте в области верхней мертвой точки (ВМТ) приводит к неэффективным процессам сжатия и преобразования силы давления газов в цилиндре в крутящий момент, когда эта сила достигает своего максимального значения. Скорость нарастания плеча можно увеличить за счет укорачивания длины шатуна. Однако это приведет к усилению первого недостатка. На практике длина шатуна составляет 3,5 4,5 радиуса коленчатого вала.
Указанные недостатки кривошипно-шатунного механизма отрицательно влияют на КПД двигателя, который составляет не более 20%
Неоднократные попытки создания безшатунных ДВС до сих пор не имели успехи из-за их сложности.
Неоднократные попытки создания безшатунных ДВС до сих пор не имели успехи из-за их сложности.
Настоящее изобретение направлено на создание принципиально нового ДВС, в котором отсутствуют шатуны и поршни. Новый двигатель, согласно изобретению, позволяет устранить все вышеуказанные недостатки и значительно повысить КПД.
Поставленная задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем картер, в котором установлены два коленчатых вала и цилиндр с отверстиями, цилиндр выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, которые закреплены на наружных шейках коленчатых валов.
Цилиндр соединен с картером с двух сторон по оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов и по середине прямой, соединяющей эти оси. При этом цилиндр может быть соединен с картером при помощи цилиндрических выступов.
Коленчатые валы могут быть выполнены пустотелыми, и в их наружных шейках имеются отверстия для впуска и/или выпуска.
Цилиндр можно изготовить телескопической конструкции.
Кроме того, в цилиндре можно выполнить:
в его головках отверстия для впуска и/или выпуска;
в его боковых стенках отверстия для впуска;
в местах его соединения с картером отверстия для впрыска топлива и/или отверстия для свечей зажигания.
в его головках отверстия для впуска и/или выпуска;
в его боковых стенках отверстия для впуска;
в местах его соединения с картером отверстия для впрыска топлива и/или отверстия для свечей зажигания.
Цилиндр можно изготовить из материала с низкой теплопроводностью.
Дополнительно внутри коленчатых валов и головок цилиндра устанавливают завихрители газового потока.
На фиг. 1 изображен вариант исполнения двигателя согласно изобретению; на фиг. 2 диаграмма, показывающая рабочий цикл двигателя.
Двигатель, согласно изобретению, содержит картер 1, два коленчатых вала 2 и 3, расположенных параллельно, и цилиндр 4. Оба коленчатых вала выполнены пустотелыми и вращаются в одну сторону в противофазе и с одинаковыми скоростями. У коленчатых валов имеются внутренние 5 и наружные 6 шейки с одинаковыми внутренними и внешними диаметрами. Коленчатые валы связаны друг с другом известным способом. Цилиндр 4 закреплен подвижно на наружных шейках 6 коленчатых валов 2 и 3 и выполнен с изменяемой длиной и внутренним объемом, например в виде телескопической конструкции. Цилиндр содержит один наружный цилиндрический элемент 7 и парный набор 8 внутренних цилиндрических элементов. Наружный цилиндрический элемент 7 снабжен двумя цилиндрическими выступами 9 для крепления с картером, расположенными симметрично с двух сторон цилиндра на оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов, и по середине прямой, соединяющей эти оси. В наружных шейках 6 коленчатых валов имеются отверстия (не показаны). На торцах цилиндра установлены головки, состоящие из внутренней 10 и внешней 11 частей. Внутренняя часть 10 содержит отверстие 12. Цилиндр выполнен из материала с низкой теплопроводностью, например из керамики.
Двигатель согласно изобретению работает следующим образом.
Как показано на фиг. 2, в исходном положении в ВМТ давление в цилиндре определяется практически степенью сжатия и исходным давлением поступающей гомогенной рабочей смеси. Сжатие происходит столь стремительно, а состав топлива так подобран, что происходит тепловой взрыв всей гомогенной рабочей смеси. Однако этот взрыв имеет задержку начала и конечную протяженность. В результате максимум давления наступает при повороте коленвалов на угол α например около 20oC. В этот момент плечо коленвалов имеет не менее 0,8 своего максимального значения. Максимальное значение плеча достигается при повороте коленвалов на 45oC. Фаза "расширение" завершается в точке А, не доходя до нижней мертвой точки (НМТ) на 20 40o.
Далее отверстия в наружных шейках 6 коленчатых валов 2 и 3 совмещается с отверстиями 12 во внутренних частях 10 головок цилиндра и начинается фаза "продувка".
По одному из коленчатых валов или через отверстия в боковых стенках цилиндра (не показаны) под некоторым давлением подается гомогенная рабочая смесь. По другому валу производится отсос отработавших газов. Для уменьшения аэродинамического сопротивления канала, лучшего охлаждения внутренней поверхности цилиндра и гомогенизации рабочей смеси газовому потоку придают вращение, например при помощи завихрителей газового потока, устанавливаемых внутри коленчатых валов и головок цилиндра. Фаза "продувка" завершается в точке В за 60 80o до ВМТ. Отверстия на наружных шейках 6 коленчатых валов смещаются относительно отверстий 12 во внутренних частях 10 головок цилиндра.
Фаза "сжатие" производится без принудительного зажигания. Скорость нарастания плеча коленчатых валов в области ВМТ превосходит скорость обычных ДВС примерно в 5 раз. Это приближает процесс сжатия в данном двигателе к идеальному адиабатическому процессу. При выборе степени сжатия 20 и более, температура рабочей смеси в конце фазы "сжатие" будет около 1000oC, что дает гарантированное зажигание рабочей смеси с высокой стабильности и малой задержкой. Далее процесс повторяется.
Обороты ДВС согласно изобретению можно регулировать путем дросселирования входного и выходного потоков и изменения количества и состава впрыскиваемого топлива.
В данном двигателе практически отсутствует сила бокового трения, поэтому сила давления газов всегда полностью прикладывается к наружной шейке коленчатого вала.
Кроме того, отсутствует линейное возвратно-поступательное движение поршневой группы. Двигатель не имеет инерционных потерь при увеличении числа оборотов. Нет изменений центра тяжести двигателя, а следовательно нет вибраций. При этом скорость изменения плеча коленчатого вала увеличилась примерно в 5 раз. При дальнейшем сближении коленчатых валов этот показатель будет расти теоретически до бесконечности.
Таким образом, двигатель согласно изобретению является тепловой машиной, способной обеспечить адиабатической процесс сжатия и расширения, а также сгорания топлива практически при постоянном объеме. При этом возросшие динамические нагрузки не опасны, так как скорость нарастания силы давления газов соответствует скорости нарастания способности ее преобразовывать в крутящий момент.
Этот двигатель по своей природе (теплового взрыва) является высокооборотным. Однако, он может работать и по традиционной схеме с предварительным зажиганием и постепенным горением. В этом случае могут быть использованы места соединения цилиндра с картером для впрыска топлива или установки свечей зажигания через специальные отверстия.
Claims (11)
1. Ддигатель внутреннего сгорания, содержащий картер, в котором установлены два коленчатых вала, цилиндр с отверстиями, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с изменяемыми длиной и внутренним объемом и имеет на своих торцах головки, которыми закреплен на наружных шейках коленчатых валов.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр соединен с картером с двух сторон по оси, проходящей параллельно осям коленчатых валов, и по середине прямой, соединяющей эти оси.
3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что цилиндр соединен с картером при помощи цилиндрических выступов.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что коленчатые валы выполнены пустотелыми и в их наружных шейках имеются отверстия для впуска и/или выпуска.
5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен в виде телескопической конструкции.
6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в головках цилиндра имеются отверстия для впуска и/или выпуска.
7. Двигатель по пп. 1, 4 и 5, отличающийся тем, что в боковых стенках цилиндра имеются отверстия для впуска.
8. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в местах соединения цилиндра с картером выполнены отверстия для впрыска топлива.
9. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в местах соединения цилиндра с картером имеются отверстия для свечей.
10. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр выполнен из материала с низкой теплопроводностью.
11. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что внутри коленчатых валов и головок цилиндра установлены завихрители газового потока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94011154A RU2082013C1 (ru) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94011154A RU2082013C1 (ru) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Двигатель внутреннего сгорания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94011154A RU94011154A (ru) | 1995-11-20 |
RU2082013C1 true RU2082013C1 (ru) | 1997-06-20 |
Family
ID=20154188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94011154A RU2082013C1 (ru) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082013C1 (ru) |
-
1994
- 1994-03-29 RU RU94011154A patent/RU2082013C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ваншейдт В.А. Дизели. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1977, с. 16, 18, рис. 6. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0177502B1 (ko) | 크랭크가 없는 왕복기계 | |
Gray | A review of variable engine valve timing | |
CA1107202A (en) | Internal combustion engine | |
EP0787252B1 (en) | A dual piston internal combustion engine | |
KR940008265B1 (ko) | 2행정 내연 기관과 그의 실린더 헤드 | |
US2910973A (en) | Variable compression ratio type engine | |
US6223705B1 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
EP0902175A1 (en) | Energy conservation cycle engine | |
US8844496B2 (en) | Internal combustion engine with separate combustion chamber and a method to achieve modified and controlled autoignition in said chamber | |
US4092957A (en) | Compression ignition internal combustion engine | |
RU2082013C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
KR920701621A (ko) | 디젤-압축 점화방식의 2행정 내연기관 | |
CN101608574A (zh) | Czd差速式往复活塞内燃机 | |
US4714059A (en) | Single overhead camshaft engine | |
RU2263802C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
US20030145809A1 (en) | Internal combustion engine | |
AU629238B2 (en) | Crankless reciprocating two stroke internal combustion engin e | |
CN212642878U (zh) | 一种可调压缩比往复活塞式内燃机 | |
RU2246014C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания с сообщающимися цилиндрами | |
JPS58178822A (ja) | 2サイクル内燃機関 | |
Isaka et al. | Development of Yamaha tumble induction control system (YTIS) | |
RU2054128C1 (ru) | Двухтактный двигатель внутреннего сгорания | |
CN111622840A (zh) | 一种可调压缩比往复活塞式内燃机 | |
JPS6022027A (ja) | 相対燃焼半円運動内燃機関 | |
RU2126091C1 (ru) | Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с вспомогательным цилиндром |