[go: up one dir, main page]

RU2009348C1 - Piston engine - Google Patents

Piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2009348C1
RU2009348C1 SU4936759A RU2009348C1 RU 2009348 C1 RU2009348 C1 RU 2009348C1 SU 4936759 A SU4936759 A SU 4936759A RU 2009348 C1 RU2009348 C1 RU 2009348C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
engine
link
parallel walls
working
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Дегтярев
Original Assignee
Евгений Александрович Дегтярев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Александрович Дегтярев filed Critical Евгений Александрович Дегтярев
Priority to SU4936759 priority Critical patent/RU2009348C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009348C1 publication Critical patent/RU2009348C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: crankshaft, which is kinematically interconnected with members 19,20 of four-link piston and pivotally connected to other members 21,22 of the piston kinematically coupled with an eccentric of the axle, is received in a case of the engine made of two parallel walls provided with ribs. Inner working chamber and two external compression chambers of alternative volume are interconnected through by-pass passages. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к поршневым двигателям (машинам) и может быть использовано на транспорте, в сельском хозяйстве, авиации и др. областях. The invention relates to piston engines (machines) and can be used in transport, agriculture, aviation and other fields.

Известны поршневые машины (двигатели), в которых основные функции по преобразованию энергии рабочего тела выполняет поршень. При его движении вместе с изменением объема, который он образует с цилиндром изменяются параметры (давление, температура и др. ) рабочего тела. Впуск и выпуск рабочего тела в цилиндры поршневого двигателя регулируются распределительным устройством с помощью клапанов, золотником или самого поршня. В большинстве случаев поршень связан с коленчатым валом кривошипным механизмом, с помощью которого возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала (БСЭ, т. 20, стр. 1199, М. , Советская энциклопедия, 1975 г. ). Known piston machines (engines), in which the main function of converting the energy of the working fluid performs the piston. During its movement, together with the change in the volume that it forms with the cylinder, the parameters (pressure, temperature, etc.) of the working fluid change. The inlet and outlet of the working fluid in the piston engine cylinders are controlled by a switchgear using valves, a spool or the piston itself. In most cases, the piston is connected to the crankshaft by a crank mechanism, with the help of which the reciprocating motion of the piston is converted into rotational movement of the shaft (TSB, t. 20, p. 1199, M., Soviet Encyclopedia, 1975).

В процессе преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное через поршень передается боковое усилие на стенку цилиндра, вызывающее износ поршни и цилиндра. In the process of converting the reciprocating motion into rotational motion through the piston, lateral force is transmitted to the cylinder wall, causing wear on the pistons and cylinder.

Известен поршневой двигатель с четырехзвенным поршнем (патент Франции N 2483518, кл. F 02 B 75/36), который состоит из корпуса, образованного щеками, кривошипа, вала, шатуна, подшипников, маховика, оси кривошипа, цапфы шатуна, впускного и выпускного отверстия, свечи, пластин четырехзвенного поршня, осей пластин, рычагов и кулисы. Изменение рабочих процессов происходит путем изменения внутреннего объема четырехзвенного поршня, заключенного между щек, одна из вершин которого, закреплена на оси перпендикулярной щекам, противоположная вершина на оси шатун, соединенного через кривошип с валом, при вращении которого, происходит изменение форм четырехзвенного поршня. Known piston engine with a four-link piston (French patent N 2483518, class F 02 B 75/36), which consists of a housing formed by the cheeks, crank, shaft, connecting rod, bearings, flywheel, crank axis, connecting rod axle, inlet and outlet , candles, plates of a four-link piston, axes of plates, levers and wings. The change in working processes occurs by changing the internal volume of the four-link piston enclosed between the cheeks, one of the vertices of which is fixed on the axis perpendicular to the cheeks, the opposite vertex on the axis of the connecting rod, connected through a crank to the shaft, during the rotation of which, the shape of the four-link piston changes.

Недостатками этого двигателя являются: отсутствие герметизации между боковой поверхностью четырехзвенного поршня и щеками, отсутствие герметизации шарниров поршня, негерметичность картера, отсутствие каналов газораспределения, что не обеспечивает предварительного поджатия рабочей смеси. Наличие подвижной кулисы, движущейся по шатуну, а также дополнительных рычагов, сдерживающих четырехзвенный поршень от разворота при такте рабочего хода увеличивает силу трения, массу подвижных частей и усложняет конструкцию двигателя и его габариты. The disadvantages of this engine are: lack of sealing between the lateral surface of the four-link piston and the cheeks, lack of sealing of the piston hinges, leakage of the crankcase, lack of gas distribution channels, which does not provide preliminary preloading of the working mixture. The presence of a movable backstage moving along the connecting rod, as well as additional levers that restrain the four-link piston from turning during a stroke of the working stroke increases the friction force, the mass of moving parts and complicates the design of the engine and its dimensions.

Одним из прототипов без шатунного поршневого двигателя, не содержащего возвратно-поступательного движения является роторно-поршневой двигатель Ф. Ванкеля, в котором ротор с зубчатым колесом, как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани, при этом, скользят по эпитрохондальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре. One of the prototypes without a reciprocating piston engine that does not contain reciprocating motion is the F. Wankel rotary piston engine, in which a rotor with a gear wheel rolls around the gear. At the same time, its faces slide along the epitrochondal surface of the cylinder and cut off the variable volumes of the chambers in the cylinder.

Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцовыми уплотнительными пластинами. Недостатком роторно-поршневых двигателей является несовершенство герметизации между цилиндром и вершинами роторного поршня, уплотнения торцов поршня, а также сложность оборудования и технологии изготовления двигателя. The sealing of the chambers is provided by radial and end sealing plates. The disadvantage of rotary piston engines is the imperfection of sealing between the cylinder and the tops of the rotary piston, the sealing of the ends of the piston, as well as the complexity of the equipment and manufacturing technology of the engine.

Целью настоящего изобретения является поршневой безшатунный двигатель с двумя или несколькими параллельными стенками, между которыми расположен один или несколько шарнирно-сочлененных четырехзвенных поршней, вершины которых закрепляются на эксцентриковых осях, перпендикулярных стенкам. Противоположные вершины четырехзвенного поршня закрепляются валом, при вращении которого четырехзвенные поршни способны изменять свой объем и перекрывать каналы впуска и выпуска рабочей смеси в соответствии с тактами работы двигателя. Предлагаемая конструкция исключает действие боковых сил, улучшает уравновешенность двигателя, увеличивает площадь действия газов при расширении, улучшает технологичность его конструкции и ремонтно-пригодность. The aim of the present invention is a piston rodless engine with two or more parallel walls, between which there is one or more articulated four-link pistons, the tops of which are fixed on eccentric axes perpendicular to the walls. Opposite vertices of the four-link piston are fixed by a shaft, during rotation of which the four-link pistons are able to change their volume and block the intake and exhaust channels of the working mixture in accordance with the engine’s strokes. The proposed design eliminates the action of lateral forces, improves the balance of the engine, increases the area of action of gases during expansion, improves the manufacturability of its design and maintainability.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипов предлагаемый двигатель не имеет шатуна, а следовательно кулисы и удерживающих рычагов. Функцию шатуна выполняет сам четырехзвенный поршень, две звена которого шарнирно соединены с коленчатым валом, а два противоположных звена соединены с эксцетриковой осью, закрепленной перпендикулярно параллельным стенкам, что обеспечивает изменение объема четырехзвенного поршня при вращении коленчатого вала и исключает возможность его разворота. Наличие герметизированного картера, образованного наружной поверхностью четырехзвенного поршня, параллельными стенками и кожухом картера, а также герметизация шарниров и соприкасающихся поверхностей четырехзвенного поршня и боковых стенок обеспечивают возможность предварительного поджатия рабочей смеси. Наличие каналов в стенках, которые сообщают обе камеры переменного объема и перекрываются четырехзвенным поршнем в соответствии с тактами работы двигателя, обеспечивает газораспределение в двигателе. The essence of the invention lies in the fact that, unlike prototypes, the proposed engine does not have a connecting rod, and therefore the wings and holding levers. The function of the connecting rod is performed by the four-link piston itself, two links of which are pivotally connected to the crankshaft, and two opposite links are connected to the eccentric axis fixed perpendicular to the parallel walls, which ensures a change in the volume of the four-link piston during rotation of the crankshaft and excludes the possibility of its rotation. The presence of a sealed crankcase formed by the outer surface of the four-link piston, parallel walls and the casing of the crankcase, as well as the sealing of hinges and contacting surfaces of the four-link piston and side walls provide the possibility of preliminary compression of the working mixture. The presence of channels in the walls, which communicate between the two chambers of variable volume and are overlapped by a four-link piston in accordance with the engine cycles, provides gas distribution in the engine.

Установка четырехзвенного поршня на эксцентриковой оси позволяет регулировать внутренний объем четырехзвенного поршня, т. е. изменять степень сжатия. Воспламенение рабочей смеси и начало рабочего хода в предлагаемом двигателе начинается с нижней мертвой точки, что позволяет разгрузить коренные подшипники коленчатого вала и улучшить их смазку. Такая регулировка позволяет работать двигателю в режиме воспламенения как от сжатия, так и от посторонних источников. The installation of a four-link piston on the eccentric axis allows you to adjust the internal volume of the four-link piston, i.e., change the compression ratio. Ignition of the working mixture and the beginning of the working stroke in the proposed engine starts from the bottom dead center, which allows to unload the main bearings of the crankshaft and improve their lubrication. Such adjustment allows the engine to work in ignition mode both from compression and from extraneous sources.

В предлагаемом двигателе предусмотрена возможность регулирования зазоров между боковыми сторонами четырехзвенника и параллельными стенками по мере износа двигателя, что делает его технологичным при изготовлении и ремонте и значительно увеличивает долговечность. The proposed engine provides for the possibility of adjusting the gaps between the sides of the four link and parallel walls as the engine wears, which makes it technologically advanced in the manufacture and repair and significantly increases durability.

На фиг. 1 изображен предлагаемый поршневой двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a proposed piston engine, a cross section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Поршневой двигатель состоит из корпуса, образованного двумя параллельными стенками с ребрами для отвода тепла 1 и 2, которые соединены между собой шпильками 12 с регулируемыми втулками 11, коленчатого вала 3, подшипника 4, элементов герметизации шарниров 5, 8, 29, пружин 6, 7, 30, пальца 9, элементов герметизации поршня 10, 14, пружин 13, эксцентриковой оси 15; перепускного канала 16, свечи 17, маховика 18, элементов четырехзвенного поршня 19, 20, 21, 22, канала подвода рабочей среды в картер 23, канала отвода отработанной рабочей среды 24, канала подвода поджатой рабочей среды в поршневую камеру 25, окна перепускного клапана 27, кожуха картера 26, элемента уплотнения картера 28, форсунка 31. The piston engine consists of a housing formed by two parallel walls with fins for heat removal 1 and 2, which are interconnected by pins 12 with adjustable bushings 11, the crankshaft 3, the bearing 4, the sealing elements of the hinges 5, 8, 29, springs 6, 7 , 30, pin 9, piston sealing elements 10, 14, springs 13, eccentric axis 15; the bypass channel 16, the candles 17, the flywheel 18, the elements of the four-link piston 19, 20, 21, 22, the channel for supplying the working medium to the crankcase 23, the channel for withdrawing the spent working medium 24, the channel for supplying the preloaded working medium to the piston chamber 25, the bypass valve window 27 , the casing of the crankcase 26, the sealing element of the crankcase 28, the nozzle 31.

Устройство поршневого двигателя выполнено двумя параллельными стенками 1 и 2 соединенными между собой шпильками 12 через регулируемые распорные втулки 11. Между параллельными стенками на подшипниках 4 устанавливается коленчатый вал 3 и четырехзвенный поршень, состоящий из звеньев 19, 20, 21 и 22, одна из вершин которого, закрепляется на эксцентриковой оси 15, расположенной перпендикулярно стенкам, противоположная вершина четырехзвенника закреплена на коленчатом валу 3. На коленчатом валу закреплен также маховик 18. На параллельных стенках выполнены каналы 24, 23, 25, 27 и перепускной канал 16, посредством которых, осуществляются фазы газораспределения при движении четырехзвенного поршня. На параллельной стенке предусмотрено также резьбовое отверстие для установки свечи зажигания 17 и форсунки 31. Герметизация между четырехзвенным поршнем и стенками осуществляется уплотнительными элементами 10, 14. Герметизация шарниров осуществляется с помощью пластин 5, 8, 29, прижимаемых пружинами 6, 7, 30. Внутреннее пространство между стенками герметизируется кожухом картере 26 с уплотнительным элементом 28. The piston engine device is made by two parallel walls 1 and 2 connected by studs 12 through adjustable spacer sleeves 11. Between the parallel walls on the bearings 4 is installed a crankshaft 3 and a four-link piston consisting of links 19, 20, 21 and 22, one of the vertices of which is fixed on the eccentric axis 15 located perpendicular to the walls, the opposite vertex of the four link is mounted on the crankshaft 3. The flywheel 18 is also fixed on the crankshaft. On parallel walls The channels 24, 23, 25, 27 and the bypass channel 16, through which the gas distribution phases are carried out during the movement of the four-link piston, are provided. A threaded hole for installing the spark plug 17 and nozzle 31 is also provided on the parallel wall. The sealing between the four-link piston and the walls is carried out by the sealing elements 10, 14. The joints are sealed with the help of plates 5, 8, 29 pressed by the springs 6, 7, 30. Internal the space between the walls is sealed by a casing of the crankcase 26 with a sealing element 28.

Поршневой двигатель работает по 2-х тактному циклу. При такте всасывания (четырехзвенника сжат) в картер двигателя через канал 23 поступает рабочая смесь и заполняет объем, заключенный между стенками 1,2, наружной поверхностью четырехзвенного поршня и кожухом картера 26. При вращении коленчатого вала из нижней мертвой точки (рабочий ход), соединенный с ним четырехзвенный поршень увеличивается в объеме, поскольку противоположная вершина четырехзвенного поршня закреплена на эксцентриковой оси 15. The piston engine runs on a 2-stroke cycle. During the suction stroke (the four-link is compressed), the working mixture enters the crankcase through the channel 23 and fills the volume enclosed between the walls 1,2, the outer surface of the four-link piston and the crankcase 26. When the crankshaft rotates from the bottom dead center (working stroke), connected with it, the four-link piston increases in volume, since the opposite vertex of the four-link piston is fixed on the eccentric axis 15.

При увеличении внутреннего объема поршня звено 22 перекрывает канал 23 и начинается предварительное поджатие рабочей смеси. При прохождении верхней мертвой точки открывается канал 25 впуска поджатой рабочей смеси, которая через канал 27 и перепускной канал 16 из картера попадает во внутренний объем, образованный четырехзвенным поршнем (положение четырехзвенного поршня при расширении обозначено на фиг. 2 пунктиром). При дальнейшем вращении коленчатого вала четырехзвенный поршень начинает уменьшаться в объеме, сжимая при этом рабочую смесь, находящуюся во внутреннем объеме. При достижении нижней мертвой точки в конце такта сжатия происходит воспламенение рабочей смеси от свечи 17. В режиме работы дизеля в конце такта сжатия посредством форсунки вспрыскивается топливо. Газы, расширяясь, давят на всю внутреннюю поверхность четырехзвенного поршня, одна вершина которого закреплена на неподвижной эксцентриковой оси 15, а другая - на коленчатом валу 3, и приводят в движение коленчатый свал 3 с закрепленным на нем маховиком 18. При дальнейшем изменении формы звено поршня 22 перекрывает канал 23 впуска рабочей смеси в картер и открывает выпускной канал 24, а затем канал впуска 25, через который поступает поджатая рабочая смесь, вытесняя оставшиеся продукты сгорания. При дальнейшем вращении коленчатого вала каналы 24, 25 перекрываются звеньями поршня 21 и 22, и открывается канал 23 впуска рабочей смеси, а находящаяся во внутреннем объеме четырехзвенного поршня рабочая смесь начинает сжиматься под действием кинетической энергии маховика 18. With an increase in the internal volume of the piston, the link 22 closes the channel 23 and the preliminary compression of the working mixture begins. When passing the top dead center, the inlet channel 25 of the preloaded working mixture opens, which through the channel 27 and the bypass channel 16 from the crankcase falls into the internal volume formed by the four-link piston (the position of the four-link piston during expansion is indicated by a dotted line in Fig. 2). With further rotation of the crankshaft, the four-link piston begins to decrease in volume, while compressing the working mixture in the internal volume. When bottom dead center is reached at the end of the compression stroke, ignition of the working mixture from the candle 17 occurs. In the diesel mode, at the end of the compression stroke, fuel is sprayed through the nozzle. Gases, expanding, press on the entire inner surface of the four-link piston, one top of which is fixed on the fixed eccentric axis 15, and the other on the crankshaft 3, and drive the crankshaft 3 with the flywheel fixed on it 18. With a further change in shape, the piston link 22 closes the channel 23 of the inlet of the working mixture in the crankcase and opens the exhaust channel 24, and then the channel of the inlet 25, through which the compressed working mixture flows, displacing the remaining combustion products. With further rotation of the crankshaft, the channels 24, 25 are blocked by the piston links 21 and 22, and the working mixture inlet channel 23 opens, and the working mixture located in the internal volume of the four-link piston begins to compress under the influence of the kinetic energy of the flywheel 18.

Регулировка степени сжатия производится вращением эксцентриковой оси 15, что позволяет работать двигателю на бензине с разным октановым числом, а при установке форсунки параллельно свече зажигания, позволит двигателю работать по смешанным циклам, т. е. запуск и прогрев по циклу карбюраторного двигателя, затем переход на цикл работы дизеля с последующим выключением подачи бензина в карбюратор и включением топливного насоса. The compression ratio is adjusted by rotating the eccentric axis 15, which allows the engine to run on gasoline with different octane numbers, and when the nozzle is installed parallel to the spark plug, it will allow the engine to work in mixed cycles, i.e., start and warm up the carburetor engine, then switch to diesel engine cycle followed by turning off the gasoline supply to the carburetor and turning on the fuel pump.

Простота конструкции, отсутствие сложных литейных отливок, делают двигатель технологичным при изготовлении и ремонте. The simplicity of design, the absence of complex castings, make the engine technologically advanced in the manufacture and repair.

Компенсация износа параллельных стенок и поршня достигается подбором регулировочных втулок, а возможность шлифовки плоскостей направляющих стенок на любом плоско-шлифовальном станке или вручную увеличивает срок службы двигателя и снижает его стоимость. (56) Патент Франции N 1379609, кл. F 02 B, опуб. 1964. Compensation for wear of the parallel walls and the piston is achieved by the selection of adjusting sleeves, and the possibility of grinding the planes of the guide walls on any flat grinding machine or manually increases the life of the engine and reduces its cost. (56) French Patent N 1379609, cl. F 02 B, publ. 1964.

Claims (4)

1. ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, образованный двумя параллельными стенками, каналы подвода и отвода рабочего тела, выходной вал, поршень, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника с уплотнительными элементами, одна вершина которого шарнирно связана с осью, а другая - с выходным валом, рабочую камеру переменного объема, образованную параллельными стенками и внутренними поверхностями четырехзвенника, размещенного с возможностью перемещения звеньев относительно параллельных стенок, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, двигатель снабжен крышкой, размещенной между параллельными стенками с образованием камеры переменного объема между наружными поверхностями четырехзвенного поршня и кромкой, ось выполнена в виде поворотного эксцентрика, а выходной вал - с эксцентриком в виде диска. 1. A PISTON ENGINE containing a housing formed by two parallel walls, channels for supplying and discharging a working fluid, an output shaft, a piston made in the form of an articulated four-link with sealing elements, one top of which is pivotally connected to the axis, and the other to the output shaft, the working a chamber of variable volume formed by parallel walls and the inner surfaces of the four-link placed with the ability to move the links relative to the parallel walls, characterized in that, in order to increase e ciency, the engine is provided with a cover placed between the parallel walls to form a variable volume chamber between the outer surfaces of the piston and the edge of the four-axis is designed as a rotary cam, and an output shaft - eccentric in the form of a disk. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что камеры переменного объема сообщены при помощи перепускных каналов. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the cameras of variable volume are communicated using bypass channels. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что уплотнительные элементы расположены в канавках, выполненных на торцевых поверхностях четырехзвенника. 3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the sealing elements are located in grooves made on the end surfaces of the four link. 4. Двигатель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в стенке рабочей камеры установлена форсунка. 4. The engine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that a nozzle is installed in the wall of the working chamber.
SU4936759 1991-03-27 1991-03-27 Piston engine RU2009348C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4936759 RU2009348C1 (en) 1991-03-27 1991-03-27 Piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4936759 RU2009348C1 (en) 1991-03-27 1991-03-27 Piston engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009348C1 true RU2009348C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21574799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4936759 RU2009348C1 (en) 1991-03-27 1991-03-27 Piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009348C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100922024B1 (en) Reciprocating Piston Engine
RU2168035C2 (en) Axial piston rotary engine
US4174684A (en) Variable stroke internal combustion engine
EP0357291A2 (en) Crankless reciprocating machine
WO1996016282A1 (en) Geared reciprocating piston engine with spherical rotary valve
US4884532A (en) Swinging-piston internal-combustion engine
US3931809A (en) Rotary internal combustion engine
CA2470552A1 (en) Sequential rotary piston engine
US8316817B2 (en) Rotary piston engine
CA1209925A (en) Internal combustion engine and operating cycle
CA2074941A1 (en) System for reversibly transforming rotary motion into self-guided rectilinear motion
JPH0674721B2 (en) Machine with integrated piston and cylinder-wall section
RU2009348C1 (en) Piston engine
RU2074967C1 (en) Rotary engine
RU2374454C2 (en) Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle
RU2737467C1 (en) Conrod-free rotary engine
RU2374456C2 (en) Working module of variable-volume chamber machine
RU122445U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2240432C1 (en) Internal combustion engine
US4788952A (en) Rotary piston internal combustion engine
CN87102280A (en) Double-eccentric center internal axle revolving piston machinery
WO2015088347A1 (en) Combustion engine comprising a cylinder
SU1733656A1 (en) Piston engine
RU2056511C1 (en) Synchronous two-rotor piston engine
RU2374464C2 (en) Rotor direct-action ice