RU2167320C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167320C1 RU2167320C1 RU99123599A RU99123599A RU2167320C1 RU 2167320 C1 RU2167320 C1 RU 2167320C1 RU 99123599 A RU99123599 A RU 99123599A RU 99123599 A RU99123599 A RU 99123599A RU 2167320 C1 RU2167320 C1 RU 2167320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinders
- crankshaft
- equal
- angle
- pair
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 claims description 10
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 3
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
- F02B75/243—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "boxer" type, e.g. all connecting rods attached to separate crankshaft bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к тракторостроению, и может быть применено в других отраслях техники, например в автомобилестроении. The invention relates to transport machinery, in particular to tractor engineering, and can be applied in other branches of technology, for example, in the automotive industry.
Известен двигатель внутреннего сгорания, например, ЯМЗ-238НБ, содержащий блок цилиндров, головки блока цилиндров, масляный картер, цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал, распределительный механизм, систему питания, систему охлаждения, систему смазки, систему очистки воздуха, систему очистки топлива, систему пуска, маховик [1]. A known internal combustion engine, for example, YaMZ-238NB, containing a cylinder block, cylinder head, oil sump, cylinders, pistons, connecting rods, crankshaft, distribution mechanism, power system, cooling system, lubrication system, air purification system, fuel purification system , start-up system, flywheel [1].
Недостатками известного двигателя являются:
1. Двигатель с V-образным расположением цилиндров и с порядком их работы 1-5-4-2-6-3-7-8 (см. кн. Каталог деталей трактора К-700. - М., 1971, с.174).The disadvantages of the known engine are:
1. An engine with a V-shaped arrangement of cylinders and with the order of their operation 1-5-4-2-6-3-7-8 (see the book. Catalog of tractor parts K-700. - M., 1971, p.174 )
При последовательной работе цилиндров коренные шейки коленчатого вала испытывают ударные нагрузки в моменты нахождения поршней в верхних мертвых точках и сгорании некоторой части впрыснутой порции топлива. В результате ухудшается смазка в подшипниках и усиливается трение, что приводит к ускорению их износа, а кроме того шейки вала изнашиваются неравномерно по окружности и приобретают овальную форму, что в свою очередь еще сильнее усиливает трение и износ. During the sequential operation of the cylinders, the crankshaft main journals experience shock loads when the pistons are at top dead center and some part of the injected portion of fuel is burned. As a result, the lubrication in bearings deteriorates and friction intensifies, which leads to accelerated wear, and in addition, the shaft necks wear out unevenly around the circumference and acquire an oval shape, which in turn enhances friction and wear even more.
2. Шатунные и коренные шейки коленчатого вала различны по размерам - по длине и диаметру, что затрудняет изготовление деталей кривошипно-шатунного механизма и выполнение ремонтных работ (см. тот же Каталог, с.180,181,186.). 2. The connecting rod and the main journals of the crankshaft are different in size - in length and diameter, which complicates the manufacture of parts of the crank mechanism and repair work (see the same Catalog, p.180,181,186.).
Цель изобретения - уменьшить трение в коренных шейках коленчатого вала, их износ и повысить отдачу энергии на полезную работу. The purpose of the invention is to reduce friction in the main necks of the crankshaft, their wear and tear and increase the return of energy to useful work.
Цель достигается путем применения большего числа цилиндров меньшего диаметра, расположения их в два ряда под углом 180o друг к другу и синхронной работы каждой пары противолежащих цилиндров.The goal is achieved by using a larger number of cylinders of smaller diameter, arranging them in two rows at an angle of 180 o to each other and synchronous operation of each pair of opposing cylinders.
На чертеже показана схема устройства блока цилиндров и кривошипно-шатунного механизма предлагаемого двигателя (поперечный разрез). The drawing shows a diagram of the device of the cylinder block and the crank mechanism of the proposed engine (cross section).
Двигатель четырехтактный, многоцилиндровый, содержит блок цилиндров 1 с ребрами жесткости 9, цилиндры 2, поршни 3, поршневые пальцы 4, шатуны 5, коленчатый вал 6, масляный картер 7, упорный гребень 8 для крепления генератора, топливного насоса, подкачивающей помпы и других приборов и устройств. Двигатель содержит четное число цилиндров, расположенных в двух противолежащих друг к другу рядах под углом 180o.The four-stroke engine, multi-cylinder, contains a cylinder block 1 with stiffening ribs 9, cylinders 2, pistons 3, piston pins 4, connecting rods 5, crankshaft 6, oil sump 7, thrust comb 8 for mounting a generator, fuel pump, booster pump and other devices and devices. The engine contains an even number of cylinders located in two opposite rows to each other at an angle of 180 o .
Блок цилиндров и верхняя часть масляного картера выполнены в одной отливке для придания большей жесткости конструкции. Для этой же цели блок имеет внутреннее и наружное оребрение стенок. Определенную жесткость придают и два верхних упорных гребня. The cylinder block and the upper part of the oil sump are made in one casting to give greater structural rigidity. For the same purpose, the block has an inner and outer ribbing of the walls. A certain rigidity is also given by the two upper thrust ridges.
Цилиндры одного ряда смещены вдоль блока по отношению к цилиндрам другого ряда на расстояние между осями противолежащих цилиндров. Цилиндры обоих рядов могут быть расположены как в одной горизонтальной плоскости, так и в двух параллельных плоскостях, смещенных друг от друга по вертикали до размера диаметра коленчатого вала. The cylinders of one row are offset along the block with respect to the cylinders of the other row by the distance between the axes of the opposing cylinders. The cylinders of both rows can be located both in one horizontal plane, and in two parallel planes, offset from each other vertically to the size of the diameter of the crankshaft.
Коленчатый вал выполнен с таким расчетом, что каждые два рядом расположенных кривошипа находятся под углом 180o друг к другу. Все шатунные и коренные шейки, кроме последней коренной, имеют одинаковые размеры по длине и диаметру, а последняя коренная шейка в два раза длиннее остальных шеек.The crankshaft is designed so that every two adjacent cranks are at an angle of 180 o to each other. All connecting rod and root necks, except the last root, have the same dimensions in length and diameter, and the last root neck is two times longer than the other necks.
Все вкладыши коренных и шатунных подшипников одинаковы по размерам и потому взаимозаменяемы. На последнюю коренную шейку устанавливают два спаренных вкладыша. All liners of the main and connecting rod bearings are the same in size and therefore interchangeable. Two paired inserts are mounted on the last root neck.
Топливный насос имеет столько же насосных элементов (секций), сколько цилиндров содержит двигатель. Каждые два рядом расположенных кулачка на кулачковом валике находятся в одной плоскости, представляя как бы одно целое. Все топливопроводы от насосных элементов к форсункам цилиндров имеют одинаковые размеры по длине и диаметру. A fuel pump has as many pumping elements (sections) as there are cylinders in the engine. Every two adjacent cams on the cam roller are in the same plane, representing as if one whole. All fuel lines from the pump elements to the nozzles of the cylinders have the same dimensions in length and diameter.
Двигатель может быть и карбюраторным. The engine can be carbureted.
Работа двигателя осуществляется следующим образом. The operation of the engine is as follows.
Рабочие циклы в цилиндрах совершаются так же, как и во всех четырехтактных двигателях. Но с одним существенным различием: в данном двигателе каждая пара противолежащих цилиндров работает синхронно, как одно целое. Duty cycles in cylinders are the same as in all four-stroke engines. But with one significant difference: in this engine, each pair of opposing cylinders works synchronously as one unit.
В этих цилиндрах при перемещении поршней от верхних мертвых точек к нижним мертвым точкам (от периферии к центру), происходит засасывание воздуха в цилиндры через открытые впускные клапаны головок цилиндров - такт впуска. In these cylinders, when the pistons move from the top dead center to the bottom dead center (from the periphery to the center), air is sucked into the cylinders through the open inlet valves of the cylinder heads - the intake stroke.
В следующий ход поршней, т.е. от нижних мертвых точек к верхним мертвым точкам (от центра к периферии), происходит сжатие воздуха вместе с остаточными газами, перемешивание их при закрытых впускных и выпускных клапанах и быстрое нагревание - такт сжатия. The next stroke of the pistons, i.e. From the bottom dead center to the top dead center (from the center to the periphery), the air is compressed along with the residual gases, mixed with the intake and exhaust valves closed, and rapidly heated is the compression stroke.
В конце такта сжатия при подходе поршней к верхним мертвым точкам в камеры сгорания головок цилиндров через их форсунки двумя рядом расположенными насосными элементами топливного насоса под высоким давлением впрыскивается одновременно в оба противолежащих цилиндра одинаковая порция дизельного топлива. При этом топливо встречает сильное сопротивление от сжатого воздуха, дробится на мельчайшие частицы, перемешивается с горячим воздухом, нагревается до температуры самовоспламенения и загорается. Небольшая часть топлива сгорает быстро, остальная часть сгорает в начале движения поршней от верхних мертвых точек к нижним мертвым точкам. Во время сгорания топлива выделяется много тепла, от которого резко повышаются температура и объем газов, что приводит к резкому повышению давления газов. В результате этого поршни перемещаются от верхних мертвых точек к нижним мертвым точкам и через шатуны поворачивают коленчатый вал - такт расширения. At the end of the compression stroke, when the pistons approach the top dead center, the same portion of diesel fuel is injected simultaneously into both opposing cylinders at the same time into both opposing cylinders by two adjacent pumping elements of the fuel pump into the combustion chambers of the cylinder heads through their nozzles. In this case, the fuel encounters strong resistance from compressed air, is crushed into the smallest particles, mixed with hot air, heated to a temperature of self-ignition and ignited. A small part of the fuel burns out quickly, the rest burns out at the beginning of the movement of the pistons from the top dead center to the bottom dead center. During the combustion of fuel, a lot of heat is released, from which the temperature and volume of gases sharply increase, which leads to a sharp increase in gas pressure. As a result of this, the pistons move from the top dead center to the bottom dead center and rotate the crankshaft through the connecting rods - the expansion stroke.
В конце такта расширения до прихода поршней в нижние мертвые точки открываются выпускные клапаны и значительная часть отработавших газов под воздействием собственного избыточного давления выбрасывается из цилиндров с большой скоростью в окружающую среду. С переходом поршней на движение от нижних мертвых точек к верхним мертвым точкам происходит выталкивание ими отработавших газов из цилиндров - такт выпуска. At the end of the expansion stroke, before the pistons arrive at the bottom dead center, the exhaust valves open and a significant part of the exhaust gases under the influence of their own excess pressure is ejected from the cylinders at high speed into the environment. With the transition of the pistons to movement from the bottom dead center to the top dead center, they push the exhaust gases out of the cylinders - the exhaust stroke.
При подходе поршней близко к верхним мертвым точкам открываются впускные клапаны. После начала движения поршней от верхних мертвых точек к нижним мертвым точкам и поворота коленчатого вала на небольшой угол закрываются выпускные клапаны. When the pistons approach the top dead center, the inlet valves open. After the pistons start moving from the top dead center to the bottom dead center and turning the crankshaft a small angle, the exhaust valves close.
При вращении коленчатого вала все процессы рабочего цикла в каждой паре противолежащих цилиндров повторяются в такой же последовательности в соответствии с порядком их работы. When the crankshaft rotates, all the processes of the working cycle in each pair of opposite cylinders are repeated in the same sequence in accordance with the order of their work.
Порядок работы цилиндров устанавливают в зависимости от их числа в одном ряду. А в соответствии с этим порядком устанавливают и порядок работы каждой пары насосных элементов топливного насоса. The order of operation of the cylinders is set depending on their number in one row. And in accordance with this order, the order of operation of each pair of pumping elements of the fuel pump is also established.
При синхронной работе двух противолежащих друг к другу цилиндров в момент нахождения поршней в верхних мертвых точках в такте расширения силы давления газов на днища поршней равны по величине и направлены в противоположные стороны. Эти силы оказывают ударное воздействие на шатунные шейки и щеки кривошипов, но не могут оказать такого же воздействия на коренные шейки коленчатого вала, т.к. они взаимно уравновешены и гасят друг друга. In the synchronous operation of two opposing cylinders at the time the pistons are at top dead center in the expansion stroke, the gas pressure forces on the piston bottoms are equal in magnitude and directed in opposite directions. These forces have an impact on the crank pins and crank cheeks, but cannot have the same effect on the crankshaft main journals, because they are mutually balanced and cancel each other out.
Не оказывает существенного влияния на раскачивание двигателя в поперечной плоскости и возникающий обратный момент из-за малости величины, т.к. цилиндры находятся на близком расстоянии от рамы. В то время как у двигателей с вертикальным или наклонным расположением цилиндров величина обратного момента значительна и оказывает раскачивающее воздействие. В результате расшатываются крепления, различные сочленения, способствующие разрушению машины. It does not significantly affect the rocking of the engine in the transverse plane and the resulting reverse torque due to the small size, because the cylinders are at a close distance from the frame. While for engines with a vertical or inclined arrangement of cylinders, the magnitude of the reverse torque is significant and has a swinging effect. As a result, the mounts, various joints, contributing to the destruction of the machine, are loosened.
По мере перемещения поршней вверх-вниз возникают силы инерции возвратно-поступательно движущихся частей (поршней и верхних частей шатунов), центробежные силы инерции неуравновешенных вращающихся частей (кривошипов и нижних частей шатунов с крышками нижних головок) и моменты от этих сил. Все силы инерции и моменты от них левого и правого ряда цилиндров равны по величине, параллельны, лежат в одной плоскости, направлены в противоположные стороны, взаимно уравновешены и гасят друг друга. Поэтому все силы и моменты от них не могут оказывать существенного воздействия на коренные шейки коленчатого вала. Теоретически они равны нулю. Неравномерность вращения коленчатого вала сглаживается применением маховика с большей массой или двух маховиков. As the pistons move up and down, inertia forces of the reciprocating moving parts (pistons and the upper parts of the connecting rods), centrifugal inertia forces of the unbalanced rotating parts (cranks and lower parts of the connecting rods with the caps of the lower heads) arise and the moments from these forces. All inertia forces and moments from them of the left and right row of cylinders are equal in magnitude, parallel, lie in the same plane, directed in opposite directions, mutually balanced and cancel each other out. Therefore, all the forces and moments from them cannot have a significant effect on the crankshaft main journals. Theoretically, they are zero. The uneven rotation of the crankshaft is smoothed by using a flywheel with a larger mass or two flywheels.
При расположении противолежащих рядов цилиндров в разных плоскостях по вертикали, но не более чем на размер диаметра коленчатого вала, и нахождении поршней в верхних мертвых точках в такте расширения, силы давления газов находятся в разных плоскостях и создают моменты кручения коленчатого вала и тем самым смягчают ударную нагрузку на его коренные шейки. Кроме того, уменьшается и сила давления поршней о стенки цилиндров, так как при этом положении их угол наклона шатунов к осям цилиндров бывает очень малым, от которого зависит величина силы давления. В результате уменьшается сила трения поршней о стенки цилиндров, их износ, а также затрата энергии на единицу выполненной работы. Поэтому двигатель с расположением цилиндров в разных плоскостях по вертикали является самым эффективным по мягкости работы, экономичности, долговечности. When the opposing rows of cylinders are located in different planes vertically, but no more than the size of the diameter of the crankshaft, and the pistons are at the top dead points in the expansion stroke, the gas pressure forces are in different planes and create torsion moments of the crankshaft and thereby soften the shock load on his root necks. In addition, the pressure force of the pistons against the cylinder walls also decreases, since in this position their angle of inclination of the connecting rods to the axes of the cylinders is very small, on which the pressure force depends. As a result, the friction force of the pistons against the cylinder walls, their wear, and also the energy expenditure per unit of work performed are reduced. Therefore, the engine with the arrangement of the cylinders in different planes vertically is the most effective in soft work, efficiency, durability.
Сопоставление предлагаемого двигателя с двигателем ЯМЗ-238НБ позволяет сделать следующие выводы:
1. Предлагаемый двигатель обладает важными эксплуатационными качествами, значительно превосходящими аналогичные показатели двигателя с V-образным расположением цилиндров.Comparison of the proposed engine with the YaMZ-238NB engine allows us to draw the following conclusions:
1. The proposed engine has important performance characteristics that significantly exceed those of a V-shaped engine.
2. У предлагаемого двигателя коренные и шатунные шейки коленчатого вала имеют одинаковые размеры по длине и диаметру, кроме последней коренной шейки, которая вдвое длиннее остальных шеек. Такая конструкция вала значительно облегчает изготовление деталей кривошипно-шатунного механизма (вала, вкладышей и крышек подшипников) и выполнение ремонтных работ. 2. For the proposed engine, the main and connecting rod journals of the crankshaft have the same dimensions in length and diameter, except for the last main journal, which is twice as long as the rest of the necks. This shaft design greatly facilitates the manufacture of parts of the crank mechanism (shaft, liners and bearing caps) and repair work.
3. Двигатель многоцилиндровый, габаритный, поэтому применение его наиболее целесообразно на стационарных установках и большегрузных транспортных средствах (тракторах, автомобилях, автобусах). 3. The engine is multi-cylinder, overall, therefore its use is most expedient on stationary installations and heavy vehicles (tractors, cars, buses).
Источник информации
1. Каталог деталей трактора К-700. - М., 1971.Sourse of information
1. Parts catalog of the K-700 tractor. - M., 1971.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123599A RU2167320C1 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99123599A RU2167320C1 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167320C1 true RU2167320C1 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20226768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99123599A RU2167320C1 (en) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167320C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD337Z5 (en) * | 2010-06-01 | 2011-09-30 | Леонид ГАНЦАЦУК | Internal combustion engine |
-
1999
- 1999-11-09 RU RU99123599A patent/RU2167320C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Каталог деталей трактора К-700, М., 1971, с.174. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD337Z5 (en) * | 2010-06-01 | 2011-09-30 | Леонид ГАНЦАЦУК | Internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5690772B2 (en) | Internal combustion engine | |
| US8281763B2 (en) | Internal combustion engine | |
| WO1995013463A1 (en) | Internal combustion engine with stroke specialized cylinders | |
| CN105209718A (en) | Improved opposed piston engine | |
| RU2167320C1 (en) | Internal combustion engine | |
| US5749262A (en) | Crank mechanism | |
| US7219633B1 (en) | Compression ignition rotating cylinder engine | |
| RU2327048C1 (en) | Internal combustion engine | |
| CA2564329A1 (en) | Balanced rotary engine | |
| WO1988007127A1 (en) | Two-stroke cycle engine and pump having three-stroke cycle effect | |
| CN1084248A (en) | Shuttle engine | |
| EP1748152A1 (en) | Balanced rotary engine | |
| RU2388917C1 (en) | Internal combustion engine | |
| US20070022983A1 (en) | Internal combustion engine | |
| US4974449A (en) | Method for balancing the crankshaft in an uneven degree firing engine | |
| RU2163973C1 (en) | Piston machine | |
| RU2135799C1 (en) | Crank-and-piston internal combustion engine | |
| CN106089422B (en) | Thermodynamics single-cylinder engine with multiple balance shafts | |
| RU2209325C1 (en) | Internal combustion engine | |
| AU677113B2 (en) | Crank mechanism | |
| WO2003095813A1 (en) | Axially aligned opposed piston engine | |
| US8381699B2 (en) | Engine crankshaft and method of use | |
| JP2003527526A (en) | Internal combustion engine | |
| BG65665B1 (en) | Rockerless internal combustion engine | |
| WO2017120141A1 (en) | Engine |