Создаем сообща
идеи

Видоизмененный ДВС

Прошу высказать читателей свое мнение по поводу придуманной мной схемы ДВС.
В отличии от стандартной схемы, предполагается использовать укороченный шатун и вилку, соединенную с поршнем. Вилка с шатуном соединяется по средствам скобы.
Такая схема позволяет передавать силу с поршня на коленчатый вал таким образом, что при максимальном давлении в цилиндре, векторы сил на поршне и на коленчатом вале практически параллельны. Это позволяет более эффективно расходовать энергию горючего. Так же эта конструкция позволяет сделать конструкцию двигателя с большим плечом кривошипа коленчатого вала, не увеличивая при этом объем горючей  смеси в цилиндре.

На рисунке:
1 - поршень
2 - вилка
3 - шатун
4 - коленвал

При работе двигателя в точке 90 градусов от ВМТ достигается максимальный момент. Сила на коленчатом вале примерно в 2 раза выше чем на поршне (рисунок 3). Рабочий ход происходит за 90 градусов вращения коленчатого вала (у обычного за 180). Таким образом, при тех же геометрических размерах, что и у обычного двигателя, предлагаемый двигатель обладает большим крутящим моментом.
Для нормальной работы механизма плечо L2 должно быть немного больше L1 (рис. 7).

Благодаря тому, что топливная смесь в сжатом состоянии находится более длительный промежуток времени в отличии от обычной схемы, она будет более равномерно перемешиваться. а значит и сгорать быстрее. Горение ее происходит так же в максимально сжатом состоянии, что тоже повышает скорость горения, а значит и движущую силу на поршне.

Чтоб сравнить классическую схему двигателя и мою я построил графики передачи силы с поршня на коленчатый вал (рис. 8). Эти графики показывают какая будет сила на коленчатом вале, если на поршне она всегда будет равна единице. Но так как сила на поршне не постоянна, то я построил графики изменения силы на поршне (рис. 9). На классическом вале сила поршня равна единице на диапазоне 0-20 градусов. На предлагаемой схеме этот период меньше в 2 раза так как весь рабочий ход происходит не на 180, а на 90 градусах вращения коленчатого вала.
Перемножив графики 8 и 9 получим график изменения силы на коленчатом вале. Площадь фигур на рис. 9 показывает работу которую совершает классический двигатель и предлагаемый двигатель. Классический двигатель по этому параметру проигрывает в 4 раза!

При более приближенных к реальности расчетах (изотермическом расширении в цилиндре), работа предложенного двигателя на 13% превосходит работы классического двигателя (рис. 11).
Если уменьшать количество топливной смеси то разница в работе становится еще больше.


Выдан патент на донное изобретение №2632316

Новые комментарии
0
22 Сентября 2017 22:13
Ага... поршень с двумя длинными "щеками", в щеках прорези, внутри которых расположен коленвал. Сам поршень с кривошипом коленки соединен коротким шатуном...
1. Насколько масса такого поршня больше массы "обычного" поршня и насколько больше инерционные нагрузки?
2. "положение с рис. 3" - когда "короткий шатун" и кривошип коленки встали перпендикулярно линии движения поршня. Какое усилие передается с поршня на кривошип?? (внимание - передается через два шарнира!!!)
3. Кто, как и каким образом помешает "короткому шатуну" и кривошипу коленки вращаться вокруг одной оси при неподвижном поршне?
4. Как усилие с кри вошипа будет передаваться на поршень в такте сжатия?
0
22 Сентября 2017 23:22
этот механизм один к одному как обычный кривошипно-шатунный механизм, просто перевернут на 180 градусов. И шатун меньше в два раза.
Т.е. работа механизма примерно та же, что у обычного. Но благодаря размеру звеньев, при 90 градусов от ВМТ сила на коленвале в 2 раза больше

ответы:
1. масса поршня ни при чем, так как двигатель сбалансирован, а вилка на поршне поможет ему лучше охлаждаться, т.к. это самая нагруженная и нагретая деталь
2. если сила на поршне F то на коленвале будет 2F
3. коленвал , как я говорил этот механизм мало чем отличается от боычного КШМ
4. схема сил: где L1 - плечо коленвала L2 - шатун
0
23 Сентября 2017 00:04
Стоп-стоп-стоп!
На коленке важна не только одна сила, важен момент - сама сила, и плечо на котором эта сила действует.
Ну, сила больше в два раза.
Толку то? что эта сила даст?
Навожу на основное упущение: От того, что сила стала больше в два раза, ничего не выиграно. Мощность то осталась прежней.
0
23 Сентября 2017 00:08
я и не говорю что мощность увеличивается
я не из тех кто говорит что КПД 100% будет

про коленвал, он такой же как и у обычного двигателя в плане габаритов
плечо то же остается

по отношению к обычному этот двигатель более моментный становится
построй график скорости от времени для большего и меньшего ускорения
при меньшем угле и больше угле действия силы и поймешь
что эффективность выше,
то есть механизм выходит на большую скорость вращения раньше а значит
за то же время совершит больше оборотов при том же расходе топлива,
а если нам нужны меньшие обороты (как у обычного двигателя), то мы экономим топливо,
КПД тут вообще ни при чем

Для понимания приведу пример:
если поджечь порох рассыпанные на столе то он сгорит не очень быстро и ничего не произойдет, но если то же количество пороха во что-то запаковать, то скорость горения будет выше и сила воздействия на окружающую среду будет выше, т.к. скорость горения выше,
именно я это и преследую, механизм позволяет увеличить силу на коленвале, но в отличии от обычного двигателя она действует на меньшем угле повороте коленвала
0
02 Октября 2017 19:01
В любом случае - что при сгорании пороха, рассыпаного на столе, что при сгорании пороха в гильзе снаряда, энергии выделится одинаково.
Ага. А если.... Если в канал ствола бросить камешек... камешек заклинит снаряд и порохоавые газы разорвут орудие... ну а порох сдетонирует.
Что у пороха, что у смеси воздуха и бензиновых/ паров при повышении давления скорость сгорания сильно растет.
Возьмите пластиковый баллон 2л из-под минералки, сцедите туда немного газа из зажигалки, поднесите пламя к горлышку и чуть-чуть надавите на стенки, чтобы малая толика смеси в бытылке дунула на пламя... Не бойтесь, пламя "бросится" в бутылку и эдаким "слоем" (опыт лучше делать в темноте) не очень быстро опустится на дно. Скорость распространения пламени не превысит нескольких десятых метра в секунду.
Бутылку можно держать голыми руками - она ощутимо не нагреется. а нагретые продукты сгорания будут вытекать из бутылки.
Растет и давление в бутылке. Туже самую бутылку закройте пробкой и смесь подожгите искрой.
Только осторожно!!!! При "нормальном" горении газов в "горшке" двигателя скорость пламени составит уже 15-25 м/с. Да, скорость распространения пламени растет с ростом давления в бутылке.
Теперь бутылку может и разорвать.
Детонация... Растет давление - растет скорость еще больше и быстрее растетдавление - газы горячие!!! не успевают отдать тепло - растет давлени е растет скорость... Процес саморазгоняется... и скорость пламени превышает скорость звука. Детонация. При детонации скорость распространения пламени может достигать 10 (это когда движок еще остается живым) и более скоростей звука.
Давление газов должно расти плавно.
Максимальное давление газов должно быть, когда поршениь находится на половине своего хода (плечо действия силы максимально)
ну и если сила действует на меньшем угле поворота коленки, то... то будет больше пульсация момента... (при том же количестве "горшков" по обороту. Ну а пульсирующая нагрузка очень так хорошо разрушит любую "железку"
0
03 Октября 2017 12:51
где-то слышал что инерционные силы поршня превышают силы от горения топлива в разы, а вы про какие-то пульсирующие моменты
никто не мешает больше метала в двигатель загнать если схема двигателя более экономичная и овчина стоит выделки
0
03 Октября 2017 13:30
Зачем так - "где-то слышал".
"слышал" - значит, в достоверности информации не уверен.
В чем вопрос?
просто взять и рассчитать.
Азы ТММ и термеха. Математический аппарат посилен неуспевающему школьнику средних классов.
"Больше металла" - куда?
Больше металла - больше инерционные нагрузки. Они нужны?
0
03 Октября 2017 15:35
:)
0
03 Октября 2017 19:32
Ну.... сообщение изменено/отредактировано после того, как бот форума отправил мне его текст...
0
05 Октября 2017 16:04
не совсем понятен скептицизм
схема мало чем отличается от обычной схемы, ну подумаешь силы инерции чуть больше чем у обычного двигателя, зато обороты будут ниже так как предполагается получить большую силу на поршне при том же расходе топлива как по кинематическим так и по термодинамическим соображениям. А если обороты ниже то и силы инерции ниже.
И в классической схеме колебания гасятся так и в этой будут гаситься. Ну может маховик с большим моментом инерции будет, и что?
0
Александр Яманин
Специалист экспертного совета ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
26 Октября 2017 16:19
Отзыв на техническое предложение В. Еремина «Видоизмененный двигатель внутреннего сгорания»

На отзыв представлены схемы двигателя и краткое описание (всего 20 строк).
Предложен преобразующий механизм, в котором поршень жестко связан с вилкой (поз. 3 на рис. 6) , которая в свою очередь жестко соединена с скобой 4. В качестве основного преимущества предлагаемой конструкции автор заявляет «большую эффективность расходования энергии горючего», возможность увеличения радиуса кривошипа, увеличение крутящего момента. В качестве обоснования этих преимуществ указано, что рабочее тело (в авторской терминологии «топливная смесь») находится в сжатом состоянии большее время, что приводит к повышению скорости сгорания.

При изучении представленных материалов возникли следующие замечания.

1. Кинематическая схема предлагаемого механизма практически на отличается от схемы кривошипно-шатунного механизма (КШМ): вместо поршневого пальца в поршне использована скоба 4, закрепленная на вилке поршня. Соединение шатуна с этой скобой вынесено из поршневого пространства, это дает возможность в значительных пределах изменять длины радиуса кривошипа R (автором эта величина обозначена [IMG]) и шатуна L (автором обозначено ), вплоть до того, что автор предлагает иметь радиус кривошипа несколько (насколько?) большим, чем длинна шатуна; в таком случае кинематическая постоянная КШМ ƛ= R/L становится больше единицы (Следует отметить, что известны конструкции двигателей, у которых ƛ=1 и у которых для обеспечения возможности движения звеньев поршень имел овальную форму: см. пат. 3441012 США, кл. 123-197 (F02b, F16h.

2. Последнее обстоятельство существенно изменяет кинематику поршня и шатуна. В среде программного продукта WM2D выполнено моделирование механизма применительно к гипотетическому двигателю с параметрами R=70 мм; L=100 мм (при этом ƛ=0,7 только); диаметром цилиндра D=140 мм и частотой вращения вала n=2010 1/мин сравнительно с КШМ, имеющие традиционное значение ƛ (принята величина 0,25). На рисунках 1-3 в приложении дано сравнение перемещения S, скорости V и ускорения W поршня для этих двигателей. Видно, что такой характер протекания кривой ускорения приведет к значительному изменению вида суммарной движущей силы и, по-видимому, нагрузок на подшипники двигателя. Также обращает на себя внимание большая мгновенная величина скорости и ускорения поршня. В ходе моделирования установлено, что утверждение автора о размерах механизма (когда L2 > L1) является ошибочным: при этом не обеспечивает проворачиваемость кривошипа.

3. Попытка оценки параметров рабочего процесса (при равных значениях частоты вращения, давления наддува и пр. и единственном отличии, заключающемся в значении ƛ), выполненная в среде программного комплекса Disel-RK, показала, что заявленных преимущество по экономичности нового механизма также ждать не приходится (таблица).



Таким образом, предложенная схема представляется бесперспективной.




0
26 Октября 2017 17:43
термодинамические процессы в этих программных продуктах моделируются?
не совсем понял причем тут пат. 3441012 США, там ведь совершенно другая кинематическая схема?
R/L я бы взял 1.05
как вы в Disel-RK смогли смоделировать предложенную схему? насколько я понимаю там нет параметра высоты поршня, там есть только ход поршня!
при этом проварачиваемость кривошипа будет зависеть от сил трения, что на современном уровне развития техники является решабельной задачей
0
06 Ноября 2017 01:07
Сделал самостоятельные оценочные расчеты в икселе (файл могу прислать) следующим образом:

Чтоб сравнить классическую схему двигателя и мою я построил графики передачи силы с поршня на коленчатый вал (рис.8 ). Эти графики показывают какая будет сила на коленчатом вале, если на поршне она всегда будет равна единице. Но так как сила на поршне не постоянна, то я построил графики изменения силы на поршне (рис. 9). На классическом вале сила поршня равна единице на диапазоне 0-20 градусов. На предлагаемой схеме этот период меньше в 2 раза так как весь рабочий ход происходит не на 180, а на 90 градусах вращения коленчатого вала.
Перемножив графики 8 и 9 получим график изменения силы на коленчатом вале. Площадь фигур на рис. 9 показывает работу которую совершает классический двигатель и предлагаемый двигатель. Классический двигатель по этому параметру проигрывает в 4 раза!


0
Александр Зубакин
Специалист экспертного совета ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
26 Октября 2017 16:31
Экспертное заключение по предложению Ерёмина В.Г. «Видоизмененный двигатель внутреннего сгорания»

Автором предлагается схема преобразовательного механизма ДВС, в которой на шатунной шейке коленчатого вала размещено кинематическое звено (называемое автором «шатуном»), имеющее примерно такую же длину, как и радиус кривошипа, вращающееся в противоположном направлении с той же угловой скоростью.
Такая принципиальная схема была реализована в 50 – х годах прошлого века в бесшатунных двигателях конструкции С. С. Баландина, предполагаемых для использования в поршневой авиации. Потенциальным преимуществом двигателя Баландина является относительная компактность (за счет отсутствия шатунов и юбки поршней). Подробнее об этом изложено в книге Баландин С. С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. Издательство «Машиностроение», 1972 г.
Однако двигатели Баландина так и не нашли применения ни в поршневой авиации, ни в автостроении. Основным недостатком создаваемых новых двигателей была повышенная сложность их конструкции (при необходимости применения синхронизации вращения звеньев механизма за счет шестерен). При этом повышалась масса двигателя и возрастала себестоимость изготовления.
Движение поршней по синусоидальному закону в двигателе Ерёмина в отличие от близкого к нему закона движения поршней в двигателе с классическим кривошипно-шатунным механизмом, практически не сказывается на качестве рабочего процесса двигателя.

Вывод:
С учетом изложенного экспертиза не может дать положительной оценки по предложению В. Г. Еремина «Видоизмененный двигатель внутреннего сгорания».
0
26 Октября 2017 18:17
не совсем понял причем тут двигатель Баландина, там ведь совершенно другая кинематическая схема? В отличии от схемы Баландина , в моей схеме при повороте на 90 градосов от ВМТ кривошипа, поршень находится около ВМТ, у Баландина он уходит далеко от ВМТ. Есть подозрение, что вы не поняли как работает моя схема.
я считаю что качество рабочего процесса не зависит от механизма
а зависит от процессов, происходящих внутри цилиндров
при такой схеме время на перемешивание топлива увеличивается в отличии от классической схемы и скорость сгорания выше хотя бы потому, что объем, в котором оно сгорает меньше, значит, КПД должно быть больше
0
27 Октября 2017 12:01
Господа, похоже я столкнулся с тем что люди суть изобретения не понимают
Привожу картинку, которая в упрощенном виде показывает различие классической схемы двигателя и моей
На картинке показана сила красным цветом, которая действует на поршень на расстоянии Н.
Синим цветом показаны силы реакции на коленвале. Как видите, при одном и том же ходе поршня мы получаем разные режимы работы. В моем случае силы получают больше (прлечо1/2), двигатель менее оборотестей (меньше скоростей в коробке понадобится). преимущества налицо.
Авторизуйтесь, чтобы добавить комментарий
Рекомендуем посмотреть
похожие идеи
1855 дней

Переоборудование дизеля на работу с сжиженным углеводородным топливом . На двигатель устанавливается газовое оборудование и доводится до штатного исполнения...
1059 дней
 ДВС на патронах - мощный двигатель при малой его массе.     
2 11
1686 дней
Новый вид
31
Авторизация
Новости проекта
ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ"