RU2230919C1 - Four-stroke internal combustion engine - Google Patents
Four-stroke internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230919C1 RU2230919C1 RU2002128380/06A RU2002128380A RU2230919C1 RU 2230919 C1 RU2230919 C1 RU 2230919C1 RU 2002128380/06 A RU2002128380/06 A RU 2002128380/06A RU 2002128380 A RU2002128380 A RU 2002128380A RU 2230919 C1 RU2230919 C1 RU 2230919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- shaft
- pistons
- sliding
- cylinders
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания со встречно движущимися двумя поршнями, механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала, теплообменниками для нагрева воды.The invention relates to four-stroke internal combustion engines with counter-moving two pistons, a mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational movement of the shaft, heat exchangers for heating water.
Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров с движущимися в них поршнями и механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение, выполненный в виде кривошипно-шатунного вала (Н.Н. Лариков “Общая теплотехника” Москва, Стройиздат, 1975 г. с. 206, рис. 11,1). Двигатель имеет низкий кпд и не обеспечивает получение высокой мощности в одном агрегате из-за больших инерционных усилий, возникающих от возвратно-поступательно движущихся деталей. Требует использования противовесов коленвала и имеет сравнительно большую массу и габариты на единицу получаемой мощности.A four-stroke internal combustion engine is known that contains a cylinder block with pistons moving in them and a mechanism for converting reciprocating pistons into rotational motion, made in the form of a crank shaft (NN Larikov “General Heat Engineering” Moscow, Stroyizdat, 1975 p. 206, fig. 11.1). The engine has a low efficiency and does not provide high power in one unit due to the large inertial forces arising from the reciprocating moving parts. It requires the use of crankshaft balances and has a relatively large mass and dimensions per unit of received power.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство для впрыска воды в цилиндр через распылитель с насосом, снабженным механизмом привода, и средства газораспределения, управляемые кулачковым валом через толкатель и коромысло. Механизм привода насоса шарнирно сочленен с коромыслом системы газораспределения при помощи шатуна (патент SU №869567, М. Кл.3 F 02 В 47/02, опубл. 30.09.81, Бюл. №36).A known internal combustion engine comprising a device for injecting water into a cylinder through a spray with a pump equipped with a drive mechanism, and gas distribution means controlled by a cam shaft through a pusher and rocker. The pump drive mechanism is articulated with the rocker of the gas distribution system using a connecting rod (patent SU No. 869567, M. Cl. 3 F 02 B 47/02, publ. 30.09.81, Bull. No. 36).
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок-цилиндр с поршнем, связанным при помощи шатуна с кривошипом. В головке цилиндра расположены форсунки для впрыска топлива и воды. Двигатель снабжен теплообменником для подогрева впрыскиваемой воды при частичном выпуске газа, расположенным в выпускном окне (Авт. св. SU №1090906, М.кл. F 02 В 47/02, опубл. 07.05.84 Бюл. №17).A known internal combustion engine containing a cylinder block with a piston connected by a connecting rod with a crank. At the cylinder head are nozzles for fuel and water injection. The engine is equipped with a heat exchanger for heating the injected water with a partial gas outlet, located in the exhaust window (Aut. St. SU No. 1090906, M. Cl. F 02 B 47/02, publ. 07.05.84 Bull. No. 17).
Известен наиболее близкий к предложенному двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок-цилиндр со встречно движущимися в одном цилиндре поршнями, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала в виде двух коленвалов с шатунами, размещенными внутри полых поршней, при этом опоры коренных шеек коленчатых валов расположены в стенках цилиндра (Авт. св. №383858, М. Кл. F 02 В 75/28, опубл. 23.05.73, Бюл. №24, прототип).Known closest to the proposed internal combustion engine, containing a cylinder block with counter-moving pistons in one cylinder, a mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the shaft in the form of two crankshafts with connecting rods placed inside the hollow pistons, while the bearings of the crankshaft the shafts are located in the walls of the cylinder (Aut. St. No. 383858, M. Cl. F 02 B 75/28, publ. 23.05.73, Bull. No. 24, prototype).
Это устройство сложно по конструкции, требуется на каждый цилиндр два коленвала (отдельный на каждый поршень). С помощью шестерен движение с коленвалов передается на один вал. Двигатель имеет большую массу относительно получаемой мощности. Как и для всех двигателей с кривошипными валами имеют место усилия поршней на боковые стенки цилиндра, что требует определенной прочности уплотнительных колец (обычно из стальных сплавов), использования смазки и увеличивает потери мощности на трение в цилиндрах. Двигатель имеет низкий кпд, не используется теплота сгоревшего топлива для превращения воды в пар в целях увеличения объема рабочего тела.This device is complex in design, two crankshafts are required for each cylinder (separate for each piston). Using gears, movement from the crankshafts is transmitted to one shaft. The engine has a large mass relative to the received power. As with all engines with crank shafts, piston forces are applied to the side walls of the cylinder, which requires a certain strength of the sealing rings (usually made of steel alloys), the use of lubricant and increases the friction power loss in the cylinders. The engine has a low efficiency, the heat of the burned fuel is not used to turn water into steam in order to increase the volume of the working fluid.
Задача изобретения - увеличение кпд и снижение удельной массы и габаритов на получаемую мощность.The objective of the invention is an increase in efficiency and a decrease in specific gravity and dimensions for the received power.
Эта задача решается тем, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем блок цилиндров со встречно движущимися в каждом цилиндре поршнями со штоками, вал, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала, системы газораспределения, нагрева и впрыска воды, смазки, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала выполнен в виде двух насаженных на вал барабанов, двух опор скольжения, двух узлов скольжения каждого штока и неподвижных боковых сегментов. Барабаны снабжены криволинейными каналами с переменной амплитудой в зависимости от тактов рабочего цикла. Один из узлов скольжения штока размещен в криволинейном канале подвижного барабана, а другой - в канале неподвижного сегмента, параллельном оси цилиндра.This problem is solved in that in a four-stroke internal combustion engine containing a cylinder block with opposing pistons with rods in each cylinder, a shaft, a mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational shaft movement, a gas distribution system, heating and water injection, lubrication, a mechanism the conversion of the reciprocating movement of the pistons into the rotational movement of the shaft is made in the form of two drums mounted on the shaft, two sliding bearings, two sliding nodes of each rod and not odvizhnyh lateral segments. The drums are equipped with curved channels with a variable amplitude depending on the cycles of the working cycle. One of the stem sliding nodes is located in the curved channel of the movable drum, and the other in the channel of the fixed segment parallel to the axis of the cylinder.
На чертежах изображено: фиг.1 - общий вид двигателя, разрез вдоль оси вала; фиг.2 - размещение цилиндров в восьмицилиндровом двигателе; фиг.3 - разрез А-А; фиг.4 - вид криволинейных каналов барабанов с расположением в них узлов скольжения восьмицилиндрового двигателя; фиг.5 - узел скольжения С; фиг.6 - вид приводов систем газораспределения и нагрева и впрыска воды, разрез В-В; фиг.7 - то же, вид Д.The drawings show: figure 1 - General view of the engine, a cut along the axis of the shaft; figure 2 - placement of the cylinders in an eight-cylinder engine; figure 3 is a section aa; figure 4 - view of the curved channels of the drums with the location of the nodes of the sliding eight-cylinder engine; 5 is a slip node C; 6 is a view of the actuators of gas distribution systems and heating and water injection, section BB; Fig.7 is the same, view D.
Двигатель содержит цилиндры 1 (фиг.1), объединенные в блок, например, из восьми цилиндров 1 (фиг.2). Каждый цилиндр 1 имеет по два встречно движущихся поршня 2 со штоками 3, расположенными в подшипниковых опорах скольжения 4, 5, для обеспечения движения штоков 3 строго параллельно осям О-О цилиндров 1. Двигатель снабжен валом 6, установленным в подшипниках качения, и механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней 2 во вращательное движение вала 6, выполненным в виде двух насажанных на вал 6 барабанов 7, 8, двух узлов скольжения 9, 10 (фиг.5) для каждого штока 3, неподвижных боковых сегментов 11 с каналами 12, параллельными осям О-О цилиндров 1 (фиг.1, 3). Барабаны 7,8 выполнены полыми и снабжены на наружной поверхности криволинейными каналами 13, 14 (фиг.4). Канал 13 представляет замкнутый криволинейный участок KLMNPR, состоящих из двух ветвей KLM и MNPR с разными амплитудами 15, 16. Первая ветвь KLM соответствует "всасу" и "сжатию", вторая MNPR - "рабочему ходу" и "выпуску". Величины амплитуд 15, 16 этих ветвей различны и взяты с учетом тактов рабочего цикла и обеспечения необходимого давления в цилиндре 1 для испарения воды, впрыснутой в точке N второй половины рабочего хода, и получения максимального импульса движения. Канал 14 барабана 8 - зеркальное отражение канала 13 барабана 7. Узлы скольжения 9, 10 представляют собой подшипники качения 17 (фиг.5).The engine comprises cylinders 1 (FIG. 1) combined in a block, for example, of eight cylinders 1 (FIG. 2). Each
Система нагрева и впрыска воды (фиг.1, 6, 7) в каждый цилиндр 1 выполнена в виде теплообменника 18, размещенного в средней части цилиндра двух плунжерных пар 19, 20, обратного клапана 21 на канале 22, подводящем воду из рубашки охлаждения 23 к одной из плунжерных пар 19, закачивающей воду в теплообменник 18, форсунки 24 на плунжерной паре 20, впрыскивающей нагретую воду из теплообменника 18 в цилиндр 1. С помощью толкателей 25 и коромысел 26 (фиг.6, 7) управление плунжерными парами 19, 20 выведено на внешнюю сторону двигателя, движение передается от кулачковых дисков 27.The heating and water injection system (Figs. 1, 6, 7) in each
Система газораспределения выполнена в виде двух кулачковых дисков 28, расположенных на валу 6 (фиг.1), толкателей 29, коромысел 30, клапанов 31 с пружинами 32 (фиг.6, 7). Коромысла 30, клапаны 31, концы толкателей 25, 29, пружины 32 клапанов 31 и пружины 33 плунжеров 19, 20 расположены в канале 34 (фиг.1, 6, 7) на внешней стороне центральной части двигателя. Толкатели 25, 29 расположены в каналах 35 (фиг.6, 7), проходящих через рубашку охлаждения 23. Системы газораспределения и впрыска воды смещены относительно друг друга по окружности цилиндров 1.The gas distribution system is made in the form of two cam discs 28 located on the shaft 6 (Fig. 1),
Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.
Вал 6 с барабанами 7, 8, получив импульс движения, совершает вращательное движение. При этом при прохождении узлами скольжения 10 участка KL криволинейных каналов 13, 14 (фиг.4) узлы скольжения 10, упираясь на стенки каналов 13, 14, передвигают штоки 3 с поршнями 2 от центра цилиндров 1. Благодаря фиксированию штоков 3 по оси O-O цилиндров 1 в опорах скольжения 4, 5 и расположению узла скольжения 9 в канале 12, параллельном оси цилиндра 1, штоки могут двигаться только по оси O-O цилиндров 1. При движении поршней 2 от центра цилиндра 1 возникает разрежение в цилиндре 1, при этом кулачком одного из дисков 28 толкатель 29, поворачивая коромысло 30, перемещает и открывает клапан 31, обеспечивая поступление воздуха в цилиндр 1. На одном из дисков 27 в это время заканчивается кулачок, и плунжер 19 под действием пружины перемещается в гильзе, создавая в ней разрежение и увлекая туда через обратный клапан 21, канал 22 воду из рубашки охлаждения 23. При прохождении узлами скольжения 10 точки L каналов 13,14 на диске 28 заканчивается кулачок привода впускного клапана 31 (фиг.6, 7), толкатель 29 сдвигается к кулачковому диску 28 под действием сжатой пружины 32 клапана 31. При этом клапан 31 закрывается.The
При прохождении узлами скольжения 10 участка кривой LM каналов 13, 14 (фиг.4) поршни перемещаются к центру, клапаны 31 (фиг.6, 7) при этом закрыты. Происходит сжатие воздуха с соответствующими изменениями параметров его состояния, температуры, давления, при этом происходит первичный нагрев воды в теплообменнике. В точке М подается сигнал в систему подачи топлива и в цилиндр 1 впрыскивается топливо. Под действием высокой температуры оно воспламеняется и сгорает, увеличивая температуру и давление газов в цилиндре 1. При этом происходит дальнейший нагрев небольшого по массе количества воды в теплообменнике 18.When the nodes slip 10 section of the curve of the
При прохождении узлами скольжения 10 участка MN каналов 13, 14 (фиг.4) происходит перемещение поршней 2 под действием давления газов сгоревшего топлива. При достижении точки N начинается кулачок на диске 27 и при дальнейшем движении вала 6 он перемещает один из толкателей 25, коромысло 26, шток плунжера 20, впрыскивая нагретую в теплообменнике 18 воду в цилиндр 1. Распыленная с помощью форсунки 24 нагретая вода превращается в пар, увеличивая давление в цилиндре 1. При прохождении узлами скольжения 10 участка MNP барабаны 7, 8 получают импульс движения, достаточный для обеспечения внешней работы и совершения последующих тактов, благодаря инерции барабанов 7, 8.When the
При прохождении узлами скольжения 10 участка PR каналов 13, 14 (фиг.4) на одном из дисков 27 начинается кулачок, который при дальнейшем движении перемещает один из толкателей 25, далее одно из коромысел 26, передвигая шток одного из плунжеров 19, закачивающего воду в теплообменник 18. Аналогично на диске 28 (фиг.1) кулачок перемещает один из толкателей 29, одно из коромысел 30 и открывает выпускной клапан 31. Узлы же скольжения 10, перемещаясь по участку PR, передвигают поршни 2 к центру, вытесняя из цилиндра 1 отработанные газы и пар. Далее цикл KR повторяется. Для работы двигателя используют дистиллированную воду. Подпитку производят дополнительным насосом.When the
Выполнение механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала в виде двух насаженных на вал барабанов, двух опор и двух узлов скольжения каждого штока, из которых один перемещается параллельно оси цилиндра, а другой по криволинейному каналу подвижного барабана, позволяет упростить конструкцию, уменьшить массу и габариты, ликвидировать усилия на боковые стенки поршней, то есть уменьшить потери мощности на преодоление сил трения, обеспечить динамическую уравновешенность движущихся частей.The implementation of the mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the shaft in the form of two drums mounted on the shaft, two bearings and two sliding nodes of each rod, of which one moves parallel to the cylinder axis and the other along the curved channel of the movable drum, simplifies the design, reduces mass and dimensions, eliminate efforts on the side walls of the pistons, that is, reduce power losses to overcome friction forces, ensure dynamic balance of moving parts .
Размещение теплообменников и устройств для впрыска воды (форсунок) в центральной части цилиндров обеспечивает увеличение поверхности теплообмена, уменьшение времени нагрева воды и использование ее в рабочем цикле, что увеличивает кпд двигателя.Placing heat exchangers and water injection devices (nozzles) in the central part of the cylinders provides an increase in the heat exchange surface, a decrease in the heating time of water and its use in the duty cycle, which increases the efficiency of the engine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002128380/06A RU2230919C1 (en) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002128380/06A RU2230919C1 (en) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002128380A RU2002128380A (en) | 2004-04-27 |
RU2230919C1 true RU2230919C1 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32846274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002128380/06A RU2230919C1 (en) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230919C1 (en) |
-
2002
- 2002-10-22 RU RU2002128380/06A patent/RU2230919C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102556680B1 (en) | A device for converting reciprocating motion into rotational motion and vice versa | |
RU2296871C1 (en) | Multicylinder radial opposite four-stroke internal combustion engine | |
CA2376594A1 (en) | High efficiency, air bottoming engine | |
US7219633B1 (en) | Compression ignition rotating cylinder engine | |
US6904877B2 (en) | Piston motion modifiable internal combustion engine | |
MXPA97008006A (en) | Piston motors li | |
US6435145B1 (en) | Internal combustion engine with drive shaft propelled by sliding motion | |
RU2230919C1 (en) | Four-stroke internal combustion engine | |
JP7153445B2 (en) | Internal combustion engine/generator with pressure boost | |
EP0137622B1 (en) | Improvements in or relating to engines | |
JPH04502795A (en) | Improved Sibling Cycle Piston and Valve Actuation Method | |
US4286500A (en) | Rotary control valve for expansion fluid driven engines | |
RU2298107C1 (en) | Internls combustion radial piston engine | |
JPS6331660B2 (en) | ||
US5497614A (en) | External combustion engine having an asymmetrical cam and method of operation | |
RU2441997C1 (en) | Internal combustion engine without connecting rod | |
RU2168036C2 (en) | Method of operation of adiabatic internal combustion engine with combustion in constant volume and design of such engine | |
RU2196237C1 (en) | Rodless internal combustion engine (versions) | |
RU2701036C1 (en) | Piston two-stroke engine | |
RU221147U1 (en) | Actuator mechanism of internal combustion engine | |
AU2001246251B2 (en) | Piston motion modifiable internal combustion engine | |
RU2498095C2 (en) | Two-stroke detonation engine | |
GB2481236A (en) | Crankless external combustion engine | |
RU2241839C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2028478C1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071023 |