RU2163303C2

RU2163303C2 - Four-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: RU2163303C2
Application number: RU98114340A
Authority: RU
Inventors: М.В. Бакин
Original assignee: Бакин Михаил Владимирович
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; piston machines with curvilinear surfaces. SUBSTANCE: proposed four-stroke internal combustion engine has housing with block with cylinders and pistons connected in pairs by connecting rods, and output shaft whose axis of rotation is parallel to cylinder axes. Cylindrical cam with closed curvilinear slot is installed on output shaft. Guide members designed for relieving engine from side loads are mechanically coupled with connecting rods. Crossmember is rigidly connected with piston rods. Axis of output shaft is arranged in one plane with axes of cylinders between cylinder axes. Cam in made in form of two cups with curvilinear edges. EFFECT: simplified design, improved reliability, reduced side loads in piston group. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании поршневых машин с криволинейными поверхностями, в частности двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering and can be used to create reciprocating machines with curved surfaces, in particular internal combustion engines.

Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками, и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров, цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок, установленный на выходном валу, направляющие элементы, предназначенные для разгрузки двигателя от боковых усилий, и кинематически связанные со штоками (см. патент Российской Федерации N 2006628 МПК F 02 В 75/32, 1994 г.). A four-stroke internal combustion engine is known, comprising a housing with a block with cylinders and pistons located in it with rods in pairs, and an output shaft, the axis of rotation of which is parallel to the axes of the cylinders, a cam mounted on the output shaft, a cylindrical closed-end groove, guiding elements, designed to unload the engine from lateral forces, and kinematically associated with the rods (see patent of the Russian Federation N 2006628 IPC F 02 B 75/32, 1994).

К недостаткам этого двигателя следует отнести высокие контактные напряжения, возникающие между рабочим роликом и криволинейным пазом и большие боковые нагрузки на поршень. The disadvantages of this engine include high contact stresses arising between the working roller and the curved groove and large lateral loads on the piston.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в том, чтобы избежать упомянутых недостатков и создать такой двигатель внутреннего сгорания, который при относительной простоте конструкции позволяет повысить надежность его работы с одновременным снижением боковых нагрузок на поршневые группы. The technical result to which this invention is directed is to avoid the aforementioned drawbacks and to create an internal combustion engine which, with the relative simplicity of design, can improve the reliability of its operation while reducing side loads on the piston groups.

Это достигается благодаря тому, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с расположенным в нем блоком с цилиндрами и поршнями с попарно соединенными между собой штоками и выходной вал, ось вращения которого параллельна осям цилиндров, цилиндрический с замкнутым криволинейным пазом кулачок, установленный на выходном валу, направляющие элементы, предназначенные для разгрузки двигателя от боковых усилий и кинематически связанные со штоками, согласно изобретению двигатель снабжен траверсой, жестко соединенной со штоками поршней, ось выходного вала расположена в одной плоскости с осями цилиндров и между ними, кулачок выполнен в виде двух стаканов с краями, выполненными криволинейной формы, а траверса наезжает на криволинейный край стакана. This is achieved due to the fact that in a four-stroke internal combustion engine containing a housing with a block located in it with cylinders and pistons with rods pairwise connected to each other and an output shaft, the axis of rotation of which is parallel to the axes of the cylinders, a cam mounted on the outlet is cylindrical with a closed curved groove shaft, guiding elements designed to unload the engine from lateral forces and kinematically connected with the rods, according to the invention, the engine is equipped with a traverse, rigidly connected oh pistons with rods, the axis of the output shaft is coplanar with the cylinder axes and therebetween, the cam is formed as a cup with two edges, made of curved shape, and a traverse runs into a curved edge of the glass.

Кроме того, предложено чтобы края стаканов были обращены друг к другу. In addition, it is proposed that the edges of the glasses are facing each other.

Также предложено, чтобы направляющие элементы были выполнены в виде регулируемой клиновой пары, установленной между корпусом и штоками. Предложено, чтобы выступы кулачкового газораспределительного механизма были закреплены на днищах стаканов с возможностью периодического взаимодействия со штангами газораспределительного механизма. It is also proposed that the guide elements be made in the form of an adjustable wedge pair mounted between the body and the rods. It is proposed that the protrusions of the cam gas distribution mechanism be fixed on the bottoms of the glasses with the possibility of periodic interaction with the rods of the gas distribution mechanism.

Предложено, чтобы двигатель был снабжен дополнительным блоком из четырех цилиндров, расположенным перпендикулярно основному блоку, причем продольная ось этого блока проходит через ось вращения выходного вала. It is proposed that the engine be equipped with an additional block of four cylinders perpendicular to the main block, with the longitudinal axis of this block passing through the axis of rotation of the output shaft.

Предложенный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (рабочий ход в цилиндре 2),
на фиг. 2 - рабочий ход в цилиндре 3,
на фиг. 3 - сечение С-С фиг. 1,
на фиг. 4 - продольный разрез двигателя.The proposed internal combustion engine is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a schematic diagram of a four-stroke internal combustion engine (working stroke in cylinder 2),
in FIG. 2 - working stroke in cylinder 3,
in FIG. 3 is a section CC of FIG. 1,
in FIG. 4 is a longitudinal section of the engine.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 (фиг. 1, 2, 4) с расположенным в нем блоком с четырьмя цилиндрами 2, 3, 4 и 5 с поршнями 6, 7, 8 и 9, попарно соединенными между собой штоками 10 и 11. Между цилиндрами 2, 3 и 4, 5 расположен выходной вал 12, ось вращения которого параллельна осям упомянутых цилиндров. В центральной части корпуса 1 на валу 12 жестко закреплен кулачок, состоящий из двух стаканов 13 и 14, обращенных друг к другу своими краями 15 и 16 в виде замкнутых двухпериодных синусоидальных кривых, образующих паз 17, через который проходит траверса 18, жестко соединенная своими концами со штоками 10 и 11. The four-stroke internal combustion engine comprises a housing 1 (Fig. 1, 2, 4) with a block located in it with four cylinders 2, 3, 4 and 5 with pistons 6, 7, 8 and 9, connected in pairs by rods 10 and 11. Between the cylinders 2, 3 and 4, 5 is located the output shaft 12, the axis of rotation of which is parallel to the axes of the said cylinders. In the central part of the housing 1, a cam is rigidly fixed to the shaft 12, consisting of two cups 13 and 14 facing each other with their edges 15 and 16 in the form of closed two-period sinusoidal curves forming a groove 17 through which the beam 18 passes, rigidly connected at its ends with rods 10 and 11.

На днищах стаканов 13 и 14 закреплены выступы 19, 20 и 21, 22 газораспределительного механизма, с которыми взаимодействуют штанги 23, 24, 25, 26 и 27, 28, 29, 30, периодически воздействующие через коромысла 31-38 на клапаны 39-46, обеспечивающие поочередный впуск в цилиндры 2-5 рабочей смеси и выпуск из них отработанных газов. On the bottoms of the glasses 13 and 14, the projections 19, 20 and 21, 22 of the gas distribution mechanism are fixed, with which the rods 23, 24, 25, 26 and 27, 28, 29, 30 interact, periodically acting through the rocker arms 31-38 on the valves 39-46 providing alternate inlet into the cylinders 2-5 of the working mixture and the release of exhaust gases from them.

Между корпусом 1 и штоками 10, 11 установлены направляющие элементы, которые выполнены в виде клиновых пар 47, 48 и 49, 50, регулируемых винтами 51 и 52 (фиг. 1-4). Between the housing 1 and the rods 10, 11, guide elements are installed, which are made in the form of wedge pairs 47, 48 and 49, 50, adjustable by screws 51 and 52 (Fig. 1-4).

Кулачок в виде стаканов 13 и 14 закреплен в корпусе 1 посредством подшипников 53 и 54. The cam in the form of glasses 13 and 14 is fixed in the housing 1 by means of bearings 53 and 54.

Для увеличения мощности двигатель может быть снабжен дополнительным блоком, аналогичным основному блоку, также установленным на выходном валу 12, лишь расположен перпендикулярно основному блоку и закреплен на траверсе 18, расположенной снаружи стаканов 13 и 14 (см. фиг. 1). To increase power, the engine can be equipped with an additional unit, similar to the main unit, also mounted on the output shaft 12, only located perpendicular to the main unit and mounted on the traverse 18 located outside the glasses 13 and 14 (see Fig. 1).

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. A four-stroke internal combustion engine operates as follows.

В таблице показаны такты, происходящие в цилиндрах 2, 3, 4 и 5 (N цилиндров соответствуют N позиций, используемых в описании и чертежах) двигателя с указанием направления движения поршней от A к B или от B к A. The table shows the strokes occurring in cylinders 2, 3, 4 and 5 (N cylinders correspond to N positions used in the description and drawings) of the engine indicating the direction of movement of the pistons from A to B or from B to A.

При рабочем ходе в цилиндре 2 (фиг. 1 и таблица) поршень 6 перемещается в направлении от A к B, действуя при этом на общий шток 10, который перемещает направо поршень 7 в цилиндре 3, совершая в нем такт сжатия (см. таблицу). Траверса 18, жестко соединенная со спаренными штоками 10 и 11 цилиндров 2-5 и проходящая через синусоидальный паз 17, наезжает на криволинейный край 16 стакана 14. During the stroke in the cylinder 2 (Fig. 1 and table), the piston 6 moves in the direction from A to B, acting on the common rod 10, which moves the piston 7 to the right in the cylinder 3, making a compression stroke in it (see table) . The yoke 18, rigidly connected to the paired rods 10 and 11 of the cylinders 2-5 and passing through the sinusoidal groove 17, runs into the curved edge 16 of the glass 14.

Для снижения трения траверсы 18 по криволинейному краю 15, 16 стаканов 13, 14 она (траверса 18) может быть снабжена роликами 55, 56, установленными на траверсе с возможностью свободного осевого перемещения. To reduce the friction of the beam 18 along the curved edge 15, 16 of the glasses 13, 14 it (beam 18) can be equipped with rollers 55, 56 mounted on the beam with the possibility of free axial movement.

Под действием поршня 6 цилиндра 2 траверса 18 перемещается по криволинейному пазу 17 (1/4 всей длины синусоидального паза 17), при этом стаканы 13 и 14 вместе с выходным валом 12 поворачиваются на 90^o.Under the action of the piston 6 of the cylinder 2, the yoke 18 moves along a curved groove 17 (1/4 of the entire length of the sinusoidal groove 17), while the glasses 13 and 14 together with the output shaft 12 are rotated 90 ^° .

Противоположным краем траверса 18 перемещает шток 11 цилиндров 4 и 5, тем самым производя в цилиндре 4 такт впуска, а в цилиндре 5 такт выпуска. The opposite end of the traverse 18 moves the rod 11 of the cylinders 4 and 5, thereby producing an intake stroke in the cylinder 4, and an exhaust stroke in the cylinder 5.

Далее процесс работы двигателя продолжается согласно ранее описанному. Further, the engine operation process continues as previously described.

Так как двигатель за рабочий цикл поворачивает вал 12 на 360^o, то газораспределительный механизм, состоящий из четырех выступов 19-22, закрепленных на днищах стаканов 13 и 14 и на разном удалении от оси вращении вала 12, обеспечивает открытие и закрытие клапанов 39-46.Since the engine rotates the shaft 12 through 360 ^o during the operating cycle, the gas distribution mechanism, consisting of four protrusions 19-22, mounted on the bottoms of the glasses 13 and 14 and at different distances from the axis of rotation of the shaft 12, provides the opening and closing of valves 39-46 .

Реализация предложенной конструкции двигателя позволит повысить надежность его работы, а при установке дополнительного блока, перпендикулярного основному, позволит повысить его мощность. Implementation of the proposed engine design will improve the reliability of its operation, and when installing an additional unit perpendicular to the main one, it will increase its power.

Claims

1. Four-stroke internal combustion engine, comprising a housing with a block located in it with cylinders and pistons with rods in pairs connected to each other, and an output shaft, the axis of rotation of which is parallel to the axes of the cylinders, a cam mounted on the output shaft, a cylindrical with a closed curved groove, guiding elements designed to unload the engine from lateral forces, and kinematically connected with the rods, characterized in that it is equipped with a traverse rigidly connected to the piston rods, the axis of the output shaft races laid in the same plane with the axes of the cylinders and between them, the cam is made in the form of two glasses with the edges made of a curved shape, and the traverse runs over the curved edge of the glass.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the edges of the glasses are facing each other.

3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that the guide elements are made in the form of an adjustable wedge pair installed between the body and the rods.

4. The engine according to any one of paragraphs.1 to 3, characterized in that the protrusions of the cam gas distribution mechanism are mounted on the bottoms of the glasses with the possibility of periodic interaction with the rods of the gas distribution mechanism.

5. The engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is equipped with an additional block of four cylinders located perpendicular to the main block, the longitudinal axis of this block passing through the axis of rotation of the output shaft.