Двухцилиндровый оппозитный двигатель с переменной степенью сжатия

Предложение относится к машиностроению, к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Предложена конструкция ДВС, в которой возможно изменять степень сжатия за счет изменения объема камеры сгорания. Два цилиндра размещены оппозитно на общей разборной раме, что уменьшает вибрации. Поршни в цилиндрах соединены штоками и шатунами с первичными валами и совместно образуют эксцентриковый механизмы, (аналог коленчатого вала), которые размещены в раме. Изменение положения первичных валов в раме приводит к изменению положения поршней в цилиндрах и к увеличению или уменьшению объема камеры сгорания и изменению степени сжатия. Предложена электромеханическая схема управления положением первичных валов в раме в зависимости от числа оборотов ДВС, что позволяет использовать ДВС в режиме максимальной мощности или в режиме максимального КПД. Технический результат - повышение мощности и КПД. 3 ил.

 

Предложение относится к машиностроению, к поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Одной из основной задач для автомобилестроения - создание двигателя, который при приемлемом расходе топлива, малой токсичности обеспечивал высокие тягово-скоростные качества.

Один из важных показателей двигателя - это его степень сжатия. Степень сжатия имеет два значения: геометрическое - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и второе - фактическое (1. В. Арутин. Длинный впуск. Авторевю 10, 2009, стр. 71), степень изменения объема горючей смеси при такте сжатия с учетом коэффициента наполнения цилиндра. (2. Роговцев В.И. др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств М.: Просвещение. 1991. Стр. 18) За 1 принят коэффициент наполнения при нормальном атмосферном давлении. Коэффициент может быть больше 1 при наддуве (3. Демидов М. Турбо. Компрекс и мощность. За рулем. 12/88, стр. 14). Современные двигатели имеют степень сжатия (геометрическую) от 8,2 до 10,2 (4. Авторевю №4, 2015. Стр. 13) Степень сжатия ограничена физико-химическими свойствами топлива. С увеличением степени сжатия повышаются мощность и экономичность двигателя (5. Краткий автомобильный справочник НИИАТ М.: Транспорт. 1985. Стр. 34)/ Двигатели ГАЗ-24 и ГАЗ-24-02. Степени сжатия 8,2/6,7. Максимальная мощность. 95/85 л.с., Контр. расход топлива 10,5/11,0 л. Эти данные приведены для максимального режима работы. По литературным данным (6. Двигатель нового типа. Демидов М. За рулем, 2/91, стр. 4) Работа на максимальной мощности составляет в условиях города около 2% времени. Примерно половину времени от двигателя требуется не свыше 25% полной мощности.

Уже известны два цикла - Аткинсона и Миллера [1], позволяющие экономить топливо за счет снижения мощности. Это достигается увеличением степени сжатия двигателя (геометрической) до 12-13 единиц, неполным наполнением цилиндра горючей смесью, но максимально допустимом сжатием, что, с учетом коэффициента наполнения, дает фактическую степень сжатия в пределах 10 единиц, позволяющую работать без детонации, но при этом максимальная мощность двигателя уменьшается на 10-15%, т.к. полный заряд вызвал бы детонацию [1].

Наряду со степенью сжатия, большое значение для мощности и экономичности имеют фазы газораспределения (7. Морозов М. Фазами можно управлять. За рулем. 2/90. Стр. 17). В качестве прототипа принят патент №2539609 RU. Недостаток прототипа - первичный вал жестко закреплен и геометрическую степень невозможно изменить.

Предлагается конструкция, позволяющая изменять степень сжатия (геометрическую) до 15 единиц для работы на высокооктановом топливе и снижать до 7-8 единиц для низкооктанового.

Двухцилиндровый оппозитный двигатель с переменной степенью сжатия содержит два цилиндра 2 собранных на общей разборной раме 1, поршни 3 снабжены штоками 4, концы штоков - пальцами 5, концы которых снабжены ползунами 6, 7, которые двигаются в окнах 22, 23 рамы, на раме также размещены два первичных вала 14, на концах которых размещены диски 12, 13, на дисках эксцентрично размещены пальцы 10 и 11, соединенные шатунами 8 и 9 с пальцем 5 штока. Ползуны 41 первичных валов двигаются в окнах 24, 25 рамы, первичные валы и валы 18 отбора мощности снабжены звездочками 15 и 17, которые соединены цепями 16 с натяжителями 37, соответственно для каждого цилиндра, концы валов отбора мощности опираются на подшипники в раме и снабжены маховиками 21, также на подшипниках в раме размещены соединительные валы 42 и 43, снабженные зубчатыми колесами 19 и 38, которые обеспечивают совместную синхронную работу обоих цилиндров, также зубчатыми колесами 20 снабжены валы отбора мощности. Для перемещения ползуна 41 и, тем самым, вала 14 служит кулачковый вал 26 (для каждого цилиндра свой кулачковый вал 26), поверхность вала эксцентрична по отношению к оси вала и преобразует вращательное движение вала 26 в поступательное движение ползуна 41, противоположное движение обеспечивает упорная пружина 29 (фиг. 2). При всех режимах работы пружина должна быть в сжатом состоянии. Для этого на раме введена перемычка 39 (фиг. 2). Кулачковый вал имеет цапфы, на одной из которых насажено червячное колесо 27, работающие в паре с червячным винтом 28. Винт приводится в движение электродвигателем 30, изменение положения ползуна 41 приводит к изменению положения вала 14, шатунов 8 и 9, пальца 5, штока 4, поршня 3.

Объем камеры сгорания изменяется, что приводит к изменению степени сжатия. Микропроцессор 46 хранит программу автоматического регулирования, принимает сигналы от датчиков, обрабатывает их в соответствии с программой и выдает управляющие сигналы исполнительным механизмам. Усилители мощности 57…61 получают сигналы мощностью в несколько мВт, а для работы исполнительных механизмов нужна мощность порядка единиц и десятков Вт, в зависимости от числа оборотов. И это обеспечивают усилители мощности.

Большинство транспортных средств работает в режиме резко переменных нагрузок, но в любом режиме для экономии топлива и уменьшения вреда окружающей среде желательно работать при максимально допустимой степени сжатия, в конечном счете при всех режимах необходимо обеспечить оптимальный состав газовоздушной смеси. С этой задачей может справиться только автоматика.

Для регулирования подачи воздуха служит педаль подачи воздуха 47(аналог дроссельной заслонки) (фиг. 3), учет количества и качества воздуха обеспечивают датчики расхода 48 и температуры воздуха 52. Датчик положения первичного вала 54 служит для определения степени сжатия, датчики температуры наружного воздуха и температуры двигателя 53 необходимы для запуска переохлажденного или перегретого двигателя. По сигналам датчика детонации 49 изменяется в первую очередь момент зажигания, а затем после срабатывания механической части, степень сжатия.

Датчик сорта топлива предохраняет двигатель от перегрузки в момент включения, давление в системе впрыска топлива и, тем самым, мощность двигателя обеспечивают бензонасосы 59, форсунки подачи топлива 51 обеспечивают наиболее экономичный режим, т.к. обеспечивают точно заданное количество топлива. Электромагнитные приводы клапанов 33 и 34 системы газораспределения позволяют изменять фазы газораспределения, выбирая наиболее экономичный режим. Датчик угла поворота первичного вала 55 служит для синхронизации с автоматической системой регулирования, моментов открытия и закрытия клапанов и моментов системы зажигания.

Наличие исполнительных механизмов с электроприводом (клапанов, бензонасосов, форсунок электромоторов, свечей зажигания) позволяет организовать систему прямого автоматического регулирования работы двигателя. Работа двигателя проходит по заранее разработанной программе. Задающим элементом программы будет число оборотов двигателя 56, задаваемое водителем. В программе должны быть заданы степень сжатия, расход топлива, фазы газораспределения, моменты зажигания. При экспериментальных испытаниях можно определить лучшие варианты параметров. При работе двигателя для разных чисел оборотов имеется свое лучшее соотношение. Чтобы не перегрузить систему частыми переключениями, необходимо выбрать диапазоны, где изменения будут заметными. По результатам экспериментов составить программу, записать ее на носитель, например микропроцессор, размножить и оснастить ею однотипные двигатели.

Перечень фигур чертежей.

Фиг. 1 - двухцилиндровый оппозитный двигатель с переменной степенью сжатия.

Фиг. 2 - схема управления положением первичного вала.

Фиг. 3 - электромеханическая схема управления работой двигателя.

Перечень обозначений на фигурах:

1 - рама, 2 - цилиндр, 3 - поршень, 4 - шток, 5 - палец штока, 6, 7 ползуны пальца штока, 8, 9 - шатуны, 10, 11 - пальцы дисков, 12, 13 - диски первичного вала, 14 - первичный вал, 15 - звездочка первичного вала, 16 - цепь, 17 - звездочка вала отбора мощности 18 - вал отбора мощности, 19 - зубчатое колесо, 20 - зубчатое колесо, 21 - маховик, 22, 23 - окна ползунов пальца штока, 24, 25 - окна ползуна первичного вала, 26 - кулачок, 27 - червячное колесо, 28 - червячный винт, 29 - упорная пружина, 30 - электродвигатель, 31 - свеча зажигания, 32 - форсунка, 33 - электромагнитный привод впускного клапана, 34 - электромагнитный привод выпускного клапана, 35 - впускной клапан, 36 - выпускной клапан, 37 - натяжитель цепи, 38 - зубчатое колесо, 39 - перемычка упорной пружины, 40 - перемычка кулачка, 41 - ползун первичного вала, 42 - ось колеса 19, 43 - ось колеса 38, 44 - болт крепления колеса 19, 45 - болт крепления колеса 38, 46 - микропроцессор, 47 - педаль управления подачей воздуха, 48 - датчик расхода воздуха, 49 - ручка переключения сорта топлива, 50 - бензонасос, 51 - форсунка подачи топлива, 52 - датчик температуры наружного воздуха, 53 - датчик температуры двигателя, 54 - датчик положения первичного вала, 55 - датчик угла поворота первичного вала (фазы поворота), 56 - датчик числа оборотов двигателя, 57, 58, 59, 60, 61 - усилители мощности.

Двухцилиндровый оппозитный двигатель с переменной степенью сжатия, два цилиндра собраны на общей разборной раме, поршни снабжены штоками, концы штоков снабжены пальцами, концы которых снабжены ползунами, которые двигаются в окнах рамы, на раме также размещены два первичных вала, на концах которых размещены диски, на дисках эксцентрично размещены пальцы, соединенные шатунами с пальцами штоков, ползуны первичных валов двигаются в окнах рамы, первичные валы и валы отбора мощности снабжены звездочками, которые соединены цепями с натяжителями, соответственно для каждого цилиндра, концы валов отбора мощности опираются на подшипники в раме и снабжены маховиками, также на подшипниках в раме размещены соединительные валы, снабженные зубчатыми колесами, также зубчатыми колесами снабжены валы отбора мощности, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительно перемычками на раме, двумя кулачковыми валами, снабженными червячными колесами, двумя упорными пружинами, электромагнитными приводами клапанов, форсунками, электродвигателями привода червячных винтов червячных колес кулачковых валов, микропроцессорами, усилителями мощности, датчиками: положения педали подачи воздуха, расхода воздуха, температуры двигателя, температуры наружного воздуха, числа оборотов двигателя, положения первичных валов, детонации, сорта топлива, устанавливаемого при заправке, а также форсунками и бензонасосами, причем ползуны первичных валов размещены между перемычками рамы и с одной стороны между ползуном и перемычкой размещен кулачковый вал, а с другой - упорная пружина; при этом электродвигатели, электромагнитные приводы клапанов, бензонасосы и форсунки подключены к микропроцессорам через усилители мощности.



 

Похожие патенты:

Бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания предназначен для использования в качестве силового агрегата в транспортных машинах, а также в других передвижных и стационарных устройствах.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Двигатель выполнен в виде группы цилиндров, расположенных вокруг цилиндрического корпуса параллельно оси роторного вала, находящегося в центре и снабженного цилиндрическим ротором с беговыми дорожками, впускные окна во всех цилиндрах ДВС расположены в нижних точках и оборудованы впускными клапанами, горючая смесь приготавливается вне цилиндров, каждый цилиндр двигателя содержит две камеры сгорания – запальную и кольцевую форкамеру, расположенную в верхней части цилиндра, необходимая для работы двигателя степень сжатия обеспечивается регулятором, выполненным в виде корректировочных цилиндров, сообщенных с цилиндрами двигателя через кольцевые форкамеры, причем последние выполнены с возможностью их полного перекрытия от полостей цилиндров поршнями двигателя вблизи ВМТ, корректировочных поршней, установленных в корректировочных цилиндрах с возможностью изменения объемов кольцевых форкамер, шатунов, шарнирно связанных верхними головками с поршнями корректировки степени сжатия, а нижними головками через шарнирные соединения - со ступицей червячного колеса, приводимого в действие червячным винтом.

Изобретение относится к многозвенному поршневому кривошипно-шатунному механизму для двигателя внутреннего сгорания. Когда степень сжатия двигателя (10) внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия устанавливается в низкую степень сжатия, смазочное масло, выпущенное из масляного канала (25) нижнего звена, отражается верхним звеном (11) в верхней мертвой точке поршня и подается к внутренней поверхности стенки цилиндра на стороне, на которой находится управляющее звено (15), в виде, который виден в осевом направлении коленчатого вала.

Изобретение относится к устройству управления для двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия включает в себя вал (13) управления, поддерживаемый с возможностью вращения посредством корпуса двигателя, механизм (10) переменной степени сжатия для изменения степени сжатия двигателя в соответствии с угловым положением вала (13) управления, приводное средство (21), которое приводит во вращение вал (13) управления, и механизм (22) понижения скорости для понижения крутящего момента приводного средства (21) и для передачи мощности на пониженной скорости валу (13) управления.

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 подшипниковой конструкции и, например, к подшипниковой конструкции для коленчатого вала в поршневом кривошипно-шатунном механизме многорычажного типа.

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 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 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 авиационных поршневых двигателей. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя при минимизации вибрации.

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.

Предложен кривошипный механизм с круглым ползуном, содержащий многорядную деталь возвратно-поступательного движения и однорядную деталь возвратно-поступательного движения, многорядная деталь возвратно-поступательного движения имеет направляющую деталь, при этом однорядная деталь возвратно-поступательного движения имеет направляющую деталь, которая может быть вставлена в продольную канавку многорядной детали возвратно-поступательного движения вдоль направления толщины, с тем, чтобы пересекать вертикально многорядную деталь возвратно-поступательного движения, направляющая деталь снабжена отверстием, принимающим средний круглый ползун, первый круглый ползун и второй круглый ползун смонтированы в одинаковой фазе, средний круглый ползун расположен между первым круглым ползуном и вторым круглым ползуном с фазовой разницей, составляющей 180 градусов, по сравнению с двумя круглыми ползунами, причем соседние круглые ползуны прикреплены друг к другу.

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания с оппозитным расположением цилиндров. Двигатель внутреннего сгорания с оппозитными цилиндрами содержит корпусной блок (1) с как минимум одной парой оппозитных гильз (2) и (3), в которых расположен цельный поршень, включающий пару поршневых головок (4) и (5).

Изобретение предлагает конструкцию оппозитного бесшатунного поршневого двигателя внутреннего сгорания, который может использоваться для бензиновых или дизельных, как для четырехтактных, так и для двухтактных ДВС, как четырех цилиндровых, так и 8 и более цилиндров с использованием обычных систем газораспределения, зажигания, питания, впрыска и т.д.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к созданию двигателей внутреннего сгорания. Двигатель содержит полый шток, соединяющий поршни, выполненый диаметром, равным диаметру поршня, и оснащеный зигзагообразными, симметричными, замкнутыми канавками прямоугольного поперечного сечения по обе стороны от продолговатого отверстия для прохода впускного трубопровода в его центральной части, с которыми контактируют ролики, смонтированные в ступицах двух коаксиальных штоку конических шестерен на подшипниках качения, которые сочленены между собой третьей конической шестерней, передающей крутящий момент на вал отбора мощности.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности созданию двигателей внутреннего сгорания . Использование в автономных машинах и транспортных средствах, преимущественно в легкомоторной авиации, тракторах и с/х машинах.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневой оппозитный двигатель внутреннего сгорания содержит оппозитно расположенные цилиндры (1).

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Четырехтактный дизельный двигатель содержит цилиндры (1), верхнюю цилиндровую крышку (2), прикрепленную к цилиндрам (1), кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, механизм привода вспомогательных агрегатов, механизм управления двигателем, системы смазки, питания, охлаждения и запуска.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания содержит четыре полых цилиндра (1), каждый из которых снабжен поршнем (2), установленным в его полости и соосно с ним, входом для поступления в полость цилиндра (1) свежего рабочего тела и выходом для удаления из полости цилиндра (1) отработанного рабочего тела.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области двигателестроения. Двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия содержит корпус 1, цилиндр 2, поршень 3, направляющие 4, предотвращающие перекос цилиндра при перемещении, гофрированное эластичное уплотнение 5, камеру сгорания 6.

Предложение относится к машиностроению, к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Предложена конструкция ДВС, в которой возможно изменять степень сжатия за счет изменения объема камеры сгорания. Два цилиндра размещены оппозитно на общей разборной раме, что уменьшает вибрации. Поршни в цилиндрах соединены штоками и шатунами с первичными валами и совместно образуют эксцентриковый механизмы,, которые размещены в раме. Изменение положения первичных валов в раме приводит к изменению положения поршней в цилиндрах и к увеличению или уменьшению объема камеры сгорания и изменению степени сжатия. Предложена электромеханическая схема управления положением первичных валов в раме в зависимости от числа оборотов ДВС, что позволяет использовать ДВС в режиме максимальной мощности или в режиме максимального КПД. Технический результат - повышение мощности и КПД. 3 ил.

Наверх