Двигатель внутреннего сгорания



Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2632356:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (RU)

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель состоит из секций, каждая из которых содержит: цилиндр 1, в стенках которого прорезаны окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха 2 и выпуска отработанных газов 3. Внутри цилиндра расположены оппозитные поршни 4 и 5, образующие единую камеру сгорания, совершающие движения, обеспечивающие впуск топливовоздушной смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск продуктов горения, составляющих четырехтактный рабочий цикл. Движение поршней по заданной траектории обеспечивается траверсным механизмом. Техническим результатом является увеличение скорости вращения двигателя и соответственно повышение его мощности. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Существующие четырехтактные поршневые двигатели с одним поршнем в каждом цилиндре, использующие кривошипный механизм (патент №2018009, F02B 75/32, опубл. 15.08.1994, Поршневой двигатель внутреннего сгорания), сложные механизмы перемещения поршня (патент №2027043, F02B 75/32, опубл. 20.01.1995, Двигатель внутреннего сгорания) или поршни сложной формы (авторское свидетельство №1763689, F02B 33/14, опубл. 23.09.1992, Двигатель внутреннего сгорания транспортного средства) имеют клапанный газораспределительный механизм, быстродействие которого ограничено, что, в свою очередь, ограничивает и скорость вращения двигателя, не позволяя наращивать его мощность за счет увеличения оборотов.

Использование двухтактных циклов в дизельных и карбюраторных двигателях также не позволяет наращивать мощность и обороты, так как полная продувка цилиндра и полное замещение отработанных газов без перерасхода топливовоздушной смеси невозможно.

Наиболее близким к изобретению является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, имеющий цилиндр с расположенными в нем двумя поршнями (патент №2009347, F02B 75/32, опубл. 15.03.1994, Двигатель внутреннего сгорания). Этот двигатель состоит из секций, каждая из которых содержит цилиндр с двумя поршнями, приводимыми в движение зубчатыми механизмами. Работа данного двигателя построена таким образом, что впуск и выпуск рабочей среды в цилиндр происходит через прорезанные в стенках цилиндра окна.

По мере выполнения рабочего цикла назначения окон должны меняться, а следовательно, необходим дополнительный газораспределительный механизм, выполняющий эту функцию. Наличие такого механизма, также как и в случае однопоршневых двигателей, приводит к ограничению скорости работы двигателя, а значит и вырабатываемой им мощности. Использование в данном двигателе двухтактного цикла работы также снижает его эффективность по сравнению с четырехтактным циклом, несмотря на то, что применение эпициклоидного механизма и сложного движения поршней позволяет немного улучшить условия продувки цилиндра по сравнению с однопоршневым двухтактным двигателем.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в увеличении мощности за счет увеличения оборотов карбюраторного или дизельного двигателя, которое достигается благодаря отказу от газораспределительных механизмов.

Основной отличительной особенностью предложенного двигателя является использование механизма, обеспечивающего движение поршней по траекториям, позволяющим выполнять впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск через окна, прорезанные в стенках цилиндра, не изменяя при этом их назначения, т.е. выполнять четырехтактный рабочий цикл.

Технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, состоящем из секций, каждая из которых содержит цилиндр с впускным и выпускным окнами и размещенными в нем, образующие единую камеру сгорания, поршни, новым является то, что каждая секция содержит траверсный механизм, связывающий поршни, траверсы, шатуны и кривошипы, имеющие разные углы начальной установки и соединенные каждый со своим валом, один из которых вращается вдвое быстрее другого, задающим движение поршней по траекториям, обеспечивающим четырехтактный рабочий цикл.

Траектории движения поршней описываются суммой синусоидальных функций, имеющих кратные частоты ω и 2ω

где Х01, Х02 - смещение траекторий относительно нейтрального положения (для правого поршня - положительное, а для левого поршня - отрицательное), А1, А2 - амплитуды первой и второй гармоник, определяемые геометрическими параметрами механизма, ϕ11, ϕ21, ϕ12, ϕ22 - начальные фазы гармоник левого и правого поршней, определяемые начальными углами установки кривошипов.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, где изображена кинематическая схема траверсного механизма перемещения поршней, и фиг. 2, где изображен цилиндр двигателя и траектории движения поршней с указанием фаз работы двигателя.

Двигатель состоит из секций, каждая из которых содержит цилиндр 1 (фиг. 1), в котором прорезаны окна для впуска топливовоздушной смеси 2 и выпуска отработанных газов 3, со свечой (для карбюраторных двигателей) или форсункой (для дизельных двигателей) 6, в котором движутся поршни 4 и 5, образующие единую камеру сгорания.

Поршни приводятся в движение посредством траверс 9 и 10, связанных шатунами 11 и 12 с кривошипным валом 7, а шатунами 13 и 14 с кривошипным валом 8. Валы 7 и 8 вращаются с угловыми скоростями ω (вал 7) и 2ω (вал 8). За счет разных углов начальной установки кривошипов (ϕ11, ϕ21, ϕ12, ϕ22 по формуле 1) при вращении валов поршни будут двигаться по траекториям а и б, указанным на фиг. 2, обеспечивая необходимые фазы газораспределения.

Цикл работы двигателя состоит из пяти основных этапов (фиг. 2). Двигаясь по цилиндру 1, поршни 4 и 5 на этапе впуска расходятся, увеличивая объем межцилиндрового пространства, при этом открывая через впускное окно 2 доступ для топливовоздушной смеси. Этап сжатия начинается с момента перекрытия поршнем 4 впускного окна 2, после чего межцилиндровое пространство оказывается изолированным, а сближение поршней приводит к повышению давления. Цикл рабочего хода начинается с воспламенения топливовоздушной смеси свечой 6 (в случае карбюраторного двигателя) или впрыска топлива через форсунку 6 (в случае дизельного двигателя). В процессе расхождения поршней повышенное давление в цилиндре позволяет совершить полезную работу, и рабочий ход продолжается до тех пор, пока поршень 5 не откроет доступ из межцилиндрового пространства в выпускное окно 3. Выпуск отработанных газов происходит за счет сближения поршней при открытом доступе к выпускному окну 3. Для повторения рабочего цикла необходимо выполнить переход поршней от выпускного окна к впускному.

Траектории движения а и б поршней 4 и 5 описываются суммой синусоидальных функций, имеющих кратные частоты ω и 2ω

где X01, Х02 - смещение траекторий относительно нейтрального положения (для правого поршня - положительное, а для левого поршня - отрицательное), А1, А2 - амплитуды первой и второй гармоник, определяемые геометрическими параметрами механизма, ϕ11, ϕ21, ϕ12, ϕ22 - начальные фазы гармоник левого и правого поршней, определяемые начальными углами установки кривошипов.

Применение данных двигателей позволит существенно увеличить цилиндровую мощность за счет повышения оборотов, что достигается отказом от газораспределительного механизма и отсутствием необходимости изменения назначения впускных и выпускных окон.

Двигатель внутреннего сгорания, состоящий из секций, каждая из которых содержит цилиндр с впускным и выпускным окнами и размещенные в нем, образующие единую камеру сгорания, поршни, отличающийся тем, что каждая секция содержит траверсный механизм, связывающий поршни, траверсы, шатуны и кривошипы, имеющие разные углы начальной установки и соединенные каждый со своим валом, один из которых вращается вдвое быстрее другого, задающий движение поршней по траекториям, обеспечивающим четырехтактный рабочий цикл и которые описаны суммой синусоидальных функций, имеющих кратные частоты ω и 2ω

где X01, Х02 - смещение траекторий относительно нейтрального положения (для правого поршня - положительное, а для левого поршня - отрицательное), А1, А2 - амплитуды первой и второй гармоник, определяемые геометрическими параметрами механизма, ϕ11, ϕ21, ϕ12, ϕ22 - начальные фазы гармоник левого и правого поршней, определяемые начальными углами установки кривошипов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель состоит из секций, каждая из которых содержит: цилиндр 1, в стенках которого прорезаны окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха 2 и выпуска отработанных газов 3.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкции двигателей внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с измененным кривошипно-шатунным механизмом содержит цилиндр с поршнем, неподвижно соединенным с вилкой, свободные концы которой неподвижно соединены посредством скобы, коленчатый вал, проходящий через вилку и соединенный со скобой посредством шатуна, при этом скоба имеет подвижное соединение с шатуном.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым машинам, ДВС, компрессорам, насосам, а также к станкам-качалкам (СК) с применением кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Изобретение относится к двигателям, в частности к аксиально-поршневым двигателям с наклонным диском, и предназначено для получения механической работы за счет преобразования энергии, выделяемой при сгорании топлива.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к механизмам преобразования движения с остановкой поршня в мертвой точке. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к кривошипно-шатунному механизму с поршнем с двумя шатунами для двигателя внутреннего сгорания. Отверстие (35a) на стороне одного конца маслопроводного канала бобышки для пальца (35) открывается к внутренней периферийной поверхности части (14) бобышки для пальца верхнего шатуна (3), в то время как отверстие (35b) на его стороне другого конца открывается к внешней периферийной поверхности части (14) бобышки для пальца верхнего шатуна (3).

Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта, содержит размещенные в корпусе, в паре находящиеся в одной оси, как минимум пару цилиндров, в которые помещены движущиеся возвратно-поступательно поршни, связанные штоками.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к бесшатунным поршневым двигателям. Бесшатунный поршневой двигатель, включающий корпус с расположенными рядно и/или оппозитно цилиндрами, поршни со штоками и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, выполненный в виде маховика, смонтированного на кривошипе, кулисы, соединенной посредством кулисного камня с кривошипом, штоками поршней, связанных с кулисами, при этом двигатель снабжен дополнительной группой поршней с кривошипом, связанной с первой группой поршней при помощи зубчатого зацепления, смонтированного на кривошипах, при этом кривошипы механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное смонтированы симметрично, контакт шеек кривошипов групп поршней при помощи кулисных камней с кулисами выполненна одинаковом расстоянии от ползунов.

Изобретение относится к двигателестроению, к двигателям без коленчатых валов. В двигателе вместо коленчатого вала применена шестерня, по разные стороны которой зеркально относительно центра укреплены два пальца, каждый из которых шарнирно сочленен с своей группой шатунов многоцилиндрового двигателя, а шестерня расположена между двумя параллельными дорожками в картере и с опорой на них имеет свободу вращения вокруг своей оси под действием сил давления газов, передаваемых посредством шатунов на пальцы шестерни, которая сцеплена с промежуточной шестерней, укрепленной на выходном валу.

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Четырехцилиндровый оппозитный двигатель с переменным ходом поршней, в котором поршни используют при тактах впуска и выпуска весь объем цилиндра, включая камеру сгорания.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель состоит из секций, каждая из которых содержит: цилиндр 1, в стенках которого прорезаны окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха 2 и выпуска отработанных газов 3.

Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта, содержит размещенные в корпусе, в паре находящиеся в одной оси, как минимум пару цилиндров, в которые помещены движущиеся возвратно-поступательно поршни, связанные штоками.

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение мощности на единицу массы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. В поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), содержащем герметично перекрытую с одного торца цилиндрическую гильзу с концентрически размещенным в ней поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, впускными и выпускными клапанами в гильзе для подачи горючей смеси и отвода отработавших газов, свечи зажигания, плавающий поршень, с целью повышения мощности ДВС плавающий поршень концентрически установлен в полости гильзы между головкой гильзы и поршнем так, что при этом образуются две камеры для последовательного сжигания горючей смеси, в гильзе выполнены дополнительные клапаны: впускной для подвода горючей смеси в дополнительную камеру и выпускной для отвода из нее отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневое устройство (100) предназначено для двигателя внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение потерь на трение.

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих один вид энергии в другой, например в двигателях внутреннего сгорания. Теплообменная металлическая поверхность (1) имеет углубления (2), заполненные материалом с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность материала поверхности (1).

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является упрощение конструкции, улучшение экономичности, надежности и снижение уровня шума.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Соосный двигатель (1) внутреннего сгорания без коленчатого вала содержит по меньшей мере один цилиндр (3), имеющий продольно расположенную ось (XX), пару поршней (5) и (6), установленных для совершения возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль продольной оси (XX) цилиндра (3) и два вала (10) и (12).

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.
Наверх