RU2079683C1

RU2079683C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2079683C1
Application number: RU94002765A
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Потапов
Original assignee: Виктор Владимирович Потапов
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: rod sliding support is replaced by movable rolling support of toothed rack. Introduction of support on movable member - toothed rack excludes parallelogram ties from load circuit turning the ties into auxiliary members. Reduction of stresses in these units materially decreases their weight and consequently parasitic mass of rod which also increases efficiency. To provide operation of movable support use is made of mechanism 5 providing control and locking of support in operating positions in form of hydraulic cylinder in movable support, check valves operated by stops on rod and rack catch on rod. EFFECT: increased efficiency, reduced mass. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к двух- и четырехтактным двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engine building, in particular, to two- and four-stroke internal combustion engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий один или несколько цилиндров, каждый из которых содержит поршень со штоком, захватный орган, выполненный в виде зубчатой рейки, шестерню отбора мощности, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой и опору зубчатой рейки [1]
Недостатком известного двигателя является пониженное значение коэффициента полезного действия за счет потерь на трение.Known internal combustion engine, including one or more cylinders, each of which contains a piston with a rod, a gripping body made in the form of a gear rack, a power take-off gear installed with the possibility of interaction with the gear rack and the support of the gear rack [1]
A disadvantage of the known engine is the reduced value of the efficiency due to friction losses.

Задача изобретения заключается в повышении значения коэффициента полезного действия. The objective of the invention is to increase the value of the coefficient of performance.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания включает один или несколько цилиндров, каждый из которых содержит поршень со штоком, захватный орган, выполненный в виде зубчатой рейки, шестерню отбора мощности, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой и опору зубчатой рейки, причем зубчатая рейка связана со штоком через параллелограммные связи и снабжена механизмом поддержания рейки в верхнем положении, опора зубчатой рейки выполнена подвижной и подпружиненной к зубчатой рейке и снабжена роликом и механизмом управления и фиксации в рабочих положениях, а на штоке выполнен упор с возможностью взаимодействия с зубчатой рейкой. The problem is solved in that the internal combustion engine includes one or more cylinders, each of which contains a piston with a rod, a gripping body made in the form of a gear rack, a power take-off gear installed to interact with the gear rack and the gear rack support, and the gear the rack is connected to the rod via parallelogram connections and is equipped with a mechanism for maintaining the rack in the upper position, the support of the rack is movable and spring-loaded to the rack and is equipped with the role com and the control and locking mechanism in operating positions, and on the rod there is an emphasis with the possibility of interaction with the gear rack.

Ролик может содержать опоры качения, а механизм управления и фиксации подвижной опоры может быть выполнен в виде гидроцилиндра, размещенного в подвижной опоре, защелки рейки на штоке, и обратных клапанов. The roller may contain rolling bearings, and the control and fixing mechanism of the movable support can be made in the form of a hydraulic cylinder located in the movable support, the latch of the rail on the rod, and check valves.

Последние могут быть установлены с возможностью управления от дополнительных упоров штока, а рейка может быть снабжена пазом для ролика. The latter can be installed with the possibility of control from additional stops of the rod, and the rail can be equipped with a groove for the roller.

На чертеже изображен двигатель внутреннего сгорания, представленный одним из цилиндров. Стрелкой показано направление перемещения рейки, пунктиром ее конечное верхнее положение. The drawing shows an internal combustion engine represented by one of the cylinders. The arrow shows the direction of movement of the rail, the dotted line indicates its final upper position.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндры 1. Каждый цилиндр включает поршень 2 со штоком 3, захватный орган в виде рейки 4, на параллелограммных связях 5 и осях 6 и 7 установленной в проеме штока 3, шестерню отбора мощности 8 и упорный ролик 9, с помощью подшипника 10 и оси 11 установленный на подвижную опору 12. Подвижная опора 12 имеет гидроцилиндр с полостью 13, в которую входит цилиндрическая направляющая 14 и пружина 15, и которая соединяется магистралями 16 и 17 с установленными на корпусе 18 устройства обратными клапанами 19 и 20. Каждый обратный клапан включает стенку с отверстием 21, поршень со штоком 22, соединенным с запирающим шариком 23, расположенным с противоположной от поршня стороны стенки. Шарик подпружинен к стенке 21 пружиной 24. Полости 25 обратных клапанов 19 и 20 магистралью 26 соединены между собой и с баком-питателем 27. Шток 3 имеет дополнительные упоры 28, 29, упор 30 для рейки и полость 31. В полости 31 установлен поджатый пружиной 32 к дальней стенке стакан 33 с хвостовиком 34, защелка 35 с пружиной 36. Рейка 4 имеет гнездо 37. Поршень 2 имеет упор 38. Шток 3 имеет опору 39. Защелка 35 имеет на носке три участка нижнюю фаску, верхнюю фаску и соединенную с ней горизонтальную полку. Рейка 4 имеет пластину 40 с горизонтальной полкой 41. The internal combustion engine contains cylinders 1. Each cylinder includes a piston 2 with a rod 3, a gripping member in the form of a rack 4, on parallelogram connections 5 and axes 6 and 7 installed in the opening of the rod 3, the power take-off gear 8 and the thrust roller 9, using a bearing 10 and axis 11 mounted on the movable support 12. The movable support 12 has a hydraulic cylinder with a cavity 13, which includes a cylindrical guide 14 and a spring 15, and which is connected by highways 16 and 17 with non-return valves 19 and 20. mounted on the device body 18. Each non-returnthe valve includes a wall with a hole 21, a piston with a rod 22 connected to a locking ball 23 located on the side of the wall opposite from the piston. The ball is spring-loaded to the wall 21 by a spring 24. The cavities 25 of the check valves 19 and 20 are connected by a line 26 to each other and to the supply tank 27. The rod 3 has additional stops 28, 29, a stop 30 for the rail, and a cavity 31. A spring preloaded is installed in the cavity 31. 32 to the far wall a glass 33 with a shank 34, a latch 35 with a spring 36. The rail 4 has a socket 37. The piston 2 has a stop 38. The rod 3 has a support 39. The latch 35 has three sections on the toe, a lower chamfer, an upper chamfer and connected to it horizontal shelf. Rail 4 has a plate 40 with a horizontal shelf 41.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Исходные условия. На фигуре представлен момент движения поршня на рабочем ходу. Под действием давления от горения рабочей смеси поршень 2 со штоком 3 перемещаются вправо. Усилие со штока 3 через упор 30 передается на рейку 4, а с нее на шестерню отбора мощности 8. Усилие от эвольвентного зацепления рейки 4 с шестерней отбора мощности 8, направленное перпендикулярно оси штока, воспринимается упорным роликом 9, и через подшипник 10, ось 11, подвижную опору 12 и цилиндрическую направляющую 14 передается на корпус 18. Полость 13 подвижной опоры 12 магистралями 16 и 17 связана с глухими полостями обратных клапанов 19 и 20, запертыми подпружиненными запирающими шариками 23. Жидкости некуда сливаться и она вынуждена передавать усилие с подвижной опоры 12 на направляющую 14. Baseline conditions. The figure shows the moment of movement of the piston on the move. Under the action of pressure from the combustion of the working mixture, the piston 2 with the rod 3 move to the right. The force from the rod 3 through the stop 30 is transferred to the rail 4, and from it to the power take-off gear 8. The force from the involute engagement of the rail 4 with the power take-off gear 8, perpendicular to the axis of the rod, is perceived by the thrust roller 9, and through the bearing 10, the axis 11 , the movable support 12 and the cylindrical guide 14 is transmitted to the housing 18. The cavity 13 of the movable support 12 is connected by highways 16 and 17 to the blind cavities of the check valves 19 and 20, locked by spring-loaded locking balls 23. The fluid has nowhere to merge and it is forced to transmit force e 12 on the guide 14, the movable support.

При окончании рабочего хода поршень 2 упирается в упор 38, а дополнительный упор 29 штока 3 в поршень 22 обратного клапана 20. Шток останавливается. На последнем отрезке пути штока 3 хвостовик 34, упершись в корпус 18, останавливает перемещение стакана 33 и защелки 35. К концу хода штока защелка 35 полностью выходит из полости 31. At the end of the stroke, the piston 2 abuts against the stop 38, and the additional stop 29 of the rod 3 against the piston 22 of the check valve 20. The rod stops. On the last leg of the rod 3, the shank 34, resting on the housing 18, stops the movement of the cup 33 and the latch 35. By the end of the stroke, the latch 35 completely leaves the cavity 31.

При упирании дополнительного упора 29 в поршень 22, последний через шток отодвигает запирающий шарик 23 от сетки с отверстием 21, т.е. запорный клапан открывается, обеспечивая сообщение по магистралям 17 и 26 полости 13 и бака-питателя 27. When the additional stop 29 is abutted against the piston 22, the latter pushes the locking ball 23 away from the net with the hole 21 through the rod, i.e. the shut-off valve opens, providing communication along the lines 17 and 26 of the cavity 13 and the feeder tank 27.

После остановки штока 3, рейка 4, к этому моменту времени уже являющаяся ведомым по отношению к шестерне отбора мощности 8, продолжает двигаться вправо. Параллелограммные связи 5, вращаясь относительно неподвижных осей 7, начинают поднимать рейку 4. Рейка поднимает упорный ролик 9, сжимая при этом пружину 15 и вытесняя через открытую магистраль жидкость из полости 13 в бак-питатель 27. After the stem 3 stops, rack 4, by this point in time already being driven in relation to the power take-off gear 8, continues to move to the right. Parallelogram connections 5, rotating relative to the fixed axes 7, begin to raise the rail 4. The rail raises the thrust roller 9, while compressing the spring 15 and forcing fluid through the open line from the cavity 13 into the feeder tank 27.

Рейка при своем перемещении вверх и вправо, торцем нажимает на нижнюю фаску защелки 35 и, сжимая пружину 36, утапливает ее в полость стакана 33. В последние моменты взаимодействия зубьев шестерни отбора мощности и рейки, при поднятии рейки верхний край гнезда 37 оказывается против верхней фаски защелки. Под действием пружины 36 защелка начинает выдвигаться из стакана и, сжимая пружину 15, поднимает рейку в конечное верхнее положение на высоту, обеспечивающую гарантированный зазор между рейкой и шестерней отбора мощности. После прохождения участка подъема верхний край гнезда начинает скользить по горизонтальной полке. Перемещение защелки заканчивается при упирании ее буртиков в уступы на стакане. На этом рабочий ход заканчивается. When moving the rack up and to the right, the end presses the bottom chamfer of the latch 35 and, compressing the spring 36, recesses it into the cavity of the cup 33. At the last moments of the interaction of the teeth of the power take-off gear and the rack, when the rack is raised, the upper edge of the socket 37 is against the upper facet latches. Under the action of the spring 36, the latch begins to slide out of the cup and, compressing the spring 15, raises the rack to its final upper position to a height that provides a guaranteed gap between the rack and the power take-off gear. After passing the lifting section, the upper edge of the nest begins to slide along the horizontal shelf. The movement of the latch ends with the abutment of its shoulders in the ledges on the glass. This completes the working move.

После рабочего хода сразу же после фиксированной паузы в цилиндре начинается движение поршня со штоком влево. After the working stroke, immediately after a fixed pause in the cylinder, the movement of the piston with the rod to the left begins.

Шток 3 начинает отходить от корпуса 18, стакан 33 при этом под действием пружины 32 остается на месте. Верхний край гнезда 37 скользит по горизонтальной полке, поддерживая рейку поднятой. Упор 29 перемещается влево. Под действием пружины 24 поршень со штоком 22 с запирающим шариком 23 обратного клапана 20 начинает также перемещаться влево и шарик 23 перекрывает отверстие в стенке 21, т.е. запорный клапан закрывается. Полость 13 оказывается на гидростопоре и упорный ролик 9 зависает в верхнем положении. The rod 3 begins to move away from the housing 18, the glass 33 while under the action of the spring 32 remains in place. The upper edge of the slot 37 slides along the horizontal shelf, keeping the rail raised. The stop 29 moves to the left. Under the action of the spring 24, the piston with the stem 22 with the locking ball 23 of the check valve 20 also begins to move to the left and the ball 23 blocks the hole in the wall 21, i.e. shut-off valve closes. The cavity 13 is on the hydrostop and the thrust roller 9 hangs in the upper position.

После того, как магистраль оказалась запертой, начинается сход верхнего края гнезда 37 по верхней фаске защелки 35. Рейка 4 начинает опускаться и ложится горизонтальной полкой 41 на верхнюю часть упорного ролика 9. Заложенный зазор (больший по величине, чем ход рейки вниз при опускании) исключает соприкосновение зубьев на протяжение всего хода рейки влево. After the trunk has been locked, the top edge of the socket 37 begins to descend along the upper facet of the latch 35. Rail 4 begins to lower and rests with a horizontal shelf 41 on the upper part of the thrust roller 9. The clearance (greater in size than the rail travel down when lowering) excludes contact of teeth during the entire course of the rack to the left.

В конечной стадии перемещения штока влево дополнительный упор 28 нажимает на поршень 22 обратного клапана 19 и открывает его, обеспечивая сообщение по магистралям 16 и 26 полости 13 и бака-питателя 27. Под действием пружины 15 подвижная опора 12 начинает опускаться, подсасывая через открытую магистраль жидкость из бака-питателя 27 в полость 13, упорный ролик 9 подвижной опоры опускает рейку 4 до упирания ее торцем в упор 30 штока. На этом цикл кончается. In the final stage of moving the rod to the left, an additional stop 28 presses on the piston 22 of the non-return valve 19 and opens it, providing a message along the lines 16 and 26 of the cavity 13 and the feeder tank 27. Under the action of the spring 15, the movable support 12 begins to lower, sucking up liquid through the open line from the supply tank 27 to the cavity 13, the thrust roller 9 of the movable support lowers the rail 4 until it abuts against the rod stop 30. This ends the cycle.

В начале следующего рабочего хода или цикла перемещения поршня 2 со штоком 3 вправо происходит следующее. До начала взаимодействия рейки 4 с шестерней отбора мощности 8 дополнительный упор 28 перемещается вправо и перестает контактировать со штоком 22 обратного клапана 19. Пружина 24 клапана поджимает запирающий шарик 23 к стенке с отверстием 21. Обратный клапан 19 закрывается, разрывая связь полости 13 с баком-питателем 27. Полость 13 оказывается на гидростопоре и упорный ролик 9, находясь в нижнем положении, готов к восприятию рабочих нагрузок. At the beginning of the next stroke or cycle of movement of the piston 2 with the rod 3 to the right, the following occurs. Prior to the interaction of the rack 4 with the power take-off gear 8, the additional stop 28 moves to the right and ceases to contact the check valve stem 22. The valve spring 24 presses the locking ball 23 against the wall with the hole 21. The check valve 19 closes, breaking the connection between the cavity 13 and the tank feeder 27. The cavity 13 is on the hydrostop and the thrust roller 9, being in the lower position, is ready for the perception of workloads.

Claims

1. The internal combustion engine, comprising one or more cylinders, each of which contains a piston with a rod, a gripping body made in the form of a gear rack, a power take-off gear installed to interact with the gear rack and the gear rack support, characterized in that the gear the rack is connected to the rod via parallelogram connections and is equipped with a mechanism for maintaining the rack in the upper position, and the gear rack support is movable and spring-loaded to the gear rack and is equipped with a roller and a mechanism With the control and locking mechanism in working positions, the emphasis is made on the rod with the possibility of interaction with the gear rack.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the roller contains rolling bearings, the control mechanism and fixation of the movable support is made in the form of a hydraulic cylinder placed in a movable support, a rail latch on the rod, and check valves, the latter being installed with the possibility of control from additional rod stops, and the rail is provided with a groove for the roller.