RU2084664C1

RU2084664C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2084664C1
Application number: RU94031578/06A
Authority: RU
Inventors: В.С. Шкрабак; В.В. Шкрабак; Р.В. Шкрабак
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94031578A

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has a piston which is connected with connecting rod-rack made up as a jaw. The inner sides of the webs of the jaw are made up as a gear rack-plate for permitting their interaction with gears-disks mounted on the shaft. The number of the gears-disks corresponds to the number of the cylinders of the engine. In addition the diameter of the gear and the length of the circumference of the gears correspond to the engine cycle. EFFECT: enhanced efficiency. 11 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к передаче возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. The invention relates to engine building, in particular to the transmission of reciprocating motion of the piston in the rotational movement of the shaft.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, поршень, вильчатый шатун-рейку, связанный через поршневой палец с поршнем, и вал с шестернями, размещенными между щеками шатуна рейки, причем внутренние поверхности щек, обращенные к валу двигателя, на длине, соответствующей величине хода поршней, выполнены в виде зубчатых реек-пластин, взаимодействующих с шестернями, последние размещены на пересечении геометрических осей цилиндра и вала двигателя, а число шестерен равно числу цилиндров (заявка Франции N2608711, кл. F 16 H 21/16, 1988). A known internal combustion engine containing a cylinder block, a piston, a fork connecting rod through a piston pin with a piston, and a shaft with gears located between the cheeks of the rod rod, the inner surfaces of the cheeks facing the engine shaft, for a length corresponding to the stroke pistons, made in the form of gear rack-plates interacting with gears, the latter are placed at the intersection of the geometric axes of the cylinder and the engine shaft, and the number of gears is equal to the number of cylinders (French application N2608711, CL F 16 H 21/16, 19 88).

Недостаток известного двигателя заключается в недостаточной эффективности передачи крутящего момента. A disadvantage of the known engine is the lack of transmission efficiency of the torque.

Задачей изобретения является повышение эффективности передачи крутящегося момента, при снижении стоимости двигателя и упрощение его конструкции. The objective of the invention is to increase the transmission efficiency of torque, while reducing the cost of the engine and simplifying its design.

Поставленная задача решается тем, что двигатель содержит блок цилиндров, поршень, который поршневым пальцем соединен с шатуном-рейкой, представляющим собой форму вилки, параллельные внутренние поверхности щек которых (обращенные к валу двигателя), на длине, соответствующей величине хода поршня, выполнены в виде зубчатой рейки-пластины, а наружные поверхности шатуна-рейки (обращенные к блоку цилиндров) выполнены в виде "ласточкиного хвороста" на длине, соответствующей величине хода поршня, при этом, в промежутке (вилки) между двумя шатунами-рейками размещен вал двигателя, снабженный шестернями-дисками с возможностью их взаимодействия с шатунами-рейками на длине, соответствующей величине хода поршня, причем расстояние между вилками (шатунами-рейками) соответствует диаметру шестерен-дисков, которые размещены на пересечении геометрических осей цилиндра и вала двигателя, а количество шестерен-дисков соответствует числу цилиндров двигателя. Кроме того, диаметр шестерни-диска и величина длины окружности в шестернях-дисках, которая снабжена зубьями, зависит от цикла двигателя при цикле, равном 2-м оборотам вала, зубья размещены на половине длин окружности шестерни-диска, диаметр которой соответствует двойному ходу поршня деленному на 3,14; при цикле двигателя 1-му обороту вала зубья двойные, а диаметр шестерни-диска равен величине учетверенного хода поршня, деленной на цифру 3,14. The problem is solved in that the engine contains a cylinder block, a piston, which is connected with a piston pin to a connecting rod-rail, which is a plug shape, parallel to the inner surfaces of the cheeks of which (facing the engine shaft), on a length corresponding to the piston stroke size, made in the form toothed rack-plate, and the outer surface of the connecting rod-rack (facing the cylinder block) is made in the form of "swallow brushwood" at a length corresponding to the size of the piston stroke, while in the gap (forks) between the two connecting rods -rails placed the engine shaft, equipped with gears-disks with the possibility of their interaction with the connecting rods on a length corresponding to the size of the piston stroke, and the distance between the forks (connecting rods) corresponds to the diameter of the gears, which are located at the intersection of the geometric axes of the cylinder and shaft engine, and the number of gear wheels corresponds to the number of engine cylinders. In addition, the diameter of the gear disk and the circumference in the gear wheels, which is equipped with teeth, depends on the engine cycle with a cycle equal to 2 shaft revolutions, the teeth are placed at half the circumference of the gear wheel, the diameter of which corresponds to the double stroke of the piston divided by 3.14; during the engine cycle, the 1st revolution of the shaft has double teeth, and the diameter of the gear-disk is equal to the value of the quadruple stroke of the piston divided by the number 3.14.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема; здесь 1 поршень; 2 вал двигателя; 3 шатун-рейка; 4 шестерня-диск; 5 вильчатая часть шатуна-рейки; R радиус шестерни-диска. На фиг. 2 представлена схема шатуна-рейки для обычных 2-х и 4-х тактных двигателей, у которых цикл осуществляется соответственно за 1 и 2 оборота двигателя (за 2 и 4 хода поршня соответственно). Здесь 3 шутун-рейка; 6 левая вильчатая часть (щека) шатуна-рейки, а 7 правая; 8 и 9 -"ласточкин хвост" соответственно на левой и правой частях (щеках) шатуна-рейки. На фиг. 3 представлена схема-сечение шатуна-рейки для двигателя, у которого цикл осуществляется за 1 и 0,5 оборота вала двигателя (4 хода поршня); здесь 6 и 7 соответственно левая и правая вильчатая часть (щека) шатуна-рейки; 8 и 9 -"ласточкин хвост" соответственно на левой и правой вильчатых частях (щеках) шатуна-рейки; 10 шестеренчатая часть вилок шатуна-рейки; 11 плоская часть (зубья сняты) вилок шатуна-рейки. In FIG. 1 is a schematic diagram; there is 1 piston; 2 motor shaft; 3 connecting rod; 4 gear disk; 5 fork part of a rod-rod; R is the radius of the gear wheel. In FIG. Figure 2 shows the connecting rod assembly for conventional 2- and 4-stroke engines, in which the cycle is carried out for 1 and 2 engine turns, respectively (for 2 and 4 piston strokes, respectively). There are 3 jokers; 6 the left fork part (cheek) of the connecting rod-rack, and 7 the right; 8 and 9 - "dovetail", respectively, on the left and right parts (cheeks) of the connecting rod-rail. In FIG. 3 shows a cross-sectional diagram of a connecting rod-rail for an engine in which the cycle is carried out for 1 and 0.5 revolutions of the engine shaft (4 piston strokes); here 6 and 7, respectively, the left and right fork part (cheek) of the connecting rod-rail; 8 and 9 - "dovetail", respectively, on the left and right fork parts (cheeks) of the connecting rod-rail; 10 gear part of a rod-rod forks; 11 flat part (teeth removed) forks rods.

На фиг. 4 представлена схема вала 4-х цилиндровых обычных 2-х и 4-х тактных двигателей, у которых цикл осуществляется соответственно за 1 (два хода поршня) и 2 (четыре хода поршня) оборота вала двигателя; здесь 2 вал двигателя; 4 шестерни-диски; 12 коренные подшипники; 13 маховик. In FIG. 4 is a diagram of a shaft of 4-cylinder conventional 2-stroke and 4-stroke engines in which the cycle is carried out for 1 (two piston strokes) and 2 (four piston strokes) of the engine shaft revolution, respectively; there are 2 motor shaft; 4 gear wheels; 12 main bearings; 13 flywheel.

На фиг. 5 представлена схема вала 4-х цилиндровых двигателей, у которых цикл осуществляется за 0,5 и 1 оборот вала (4 хода поршня); здесь 2 вал двигателя; 4 шестерни-диски (имеют две части); 12 коренные подшипники; 13 маховик. In FIG. 5 shows a shaft diagram of 4-cylinder engines in which the cycle is carried out for 0.5 and 1 revolution of the shaft (4 piston strokes); there are 2 motor shaft; 4 gear disks (have two parts); 12 main bearings; 13 flywheel.

На фиг. 6 представлена схема расположения поршней в цилиндрах на валу двигателя при осуществлении тактов расширения-выпуска-впуска -сжатия у обычных 2-х и 4-х тактных двигателей, где процесс осуществляется соответственно за 1 (2 хода поршня) и 2 (4 хода поршня) оборота вала двигателя; здесь 2 вал двигателя; 3 шатун-рейка; 4 шестерня-диск; 12 коренные подшипники; 13 - маховик; 1 положение при начале такта расширения (у 4-х тактных) и расширения-продувки (у 2-х тактных двигателей); П положение при выпуске отработавших газов (у обычных 4-х тактных двигателей) и сжатии (у обычных 2-х тактных двигателей); Ш положение при впуске (у 4-х тактных двигателей) и тоже, что и 1 у 2-х тактных; 1У положение при сжатии воздуха (смеси). In FIG. Figure 6 shows the arrangement of the pistons in the cylinders on the engine shaft during the expansion-exhaust-intake-compression strokes of conventional 2 and 4 stroke engines, where the process is carried out in 1 (2 piston strokes) and 2 (4 piston strokes), respectively engine shaft revolution; there are 2 motor shaft; 3 connecting rod; 4 gear disk; 12 main bearings; 13 - flywheel; 1 position at the beginning of the expansion stroke (for 4-stroke) and expansion-purge (for 2-stroke engines); P position for exhaust emissions (for conventional 4-stroke engines) and compression (for conventional 2-stroke engines); Положение inlet position (for 4-stroke engines) and the same as 1 for 2-stroke; 1U position when compressing air (mixture).

На фиг. 7 представлена схема расположения поршней в цилиндрах шатунов-реек и шестерен-дисков на валу двигателя при осуществлении тактов расширения-выпуска-впуска-сжатия у 4-х цилиндровых двигателей, где цикл осуществления за 4 хода поршня, за 0,5 или 1 оборот вала двигателя; здесь 2 - вал двигателя, 4 шестерня-диск при такте расширения, Б при такте выпуска. В при такте впуска, Г при такте сжатия. In FIG. 7 shows the arrangement of the pistons in the cylinders of the connecting rods and gears-disks on the engine shaft during the implementation of the expansion-exhaust-intake-compression strokes of 4 cylinder engines, where the cycle of implementation for 4 piston strokes, for 0.5 or 1 revolution of the shaft engine; here 2 - the motor shaft, 4 gear-disk during the expansion stroke, B during the exhaust stroke. In at the intake stroke, G at the compression stroke.

На фиг. 8 представлена схема шестерни-диска для обычных 2-х и 4-х тактных двигателей, где цикл осуществляется соответственно за 2 и 4 хода поршня (1 и 2 оборота вала); здесь 4 шестерня-диск; 14 зубчатая поверхность ее; 15 гладкая поверхность. In FIG. 8 is a diagram of a gear-disk for conventional 2-stroke and 4-stroke engines, where the cycle is carried out respectively for 2 and 4 piston strokes (1 and 2 shaft rotations); there are 4 gear wheels; 14 its serrated surface; 15 smooth surface.

На фиг. 9 представлена схема шестерни-диска (блока) для двигателя, у которого цикл осуществляется за 1 оборот вала двигателя (4 хода поршня); здесь 4 шестерня-диск; 14 зубчатая часть шестерни-диска: 15 дисковая часть шестерни-диска; 1 сторона, работающая (входящая в контакт с реечной левой вильчатой части шатуна-рейки) на тактах расширения и впуска; П сторона шестерни-диска, работающая (входящая в контакт с реечной частью правой вильчатой части шатуна-рейки) на тактах выпуска и сжатия. Шестерня-диск для двигателя, у которого цикл осуществляется за 0,5 оборота вала двигателя, отличается от описанной на фиг. 9 тем, что зубчатая и дисковая часть располагается на длине окружности в 2 раза чаще и чередуется периодически в 2 раза чаще. In FIG. 9 is a diagram of a gear-disk (block) for an engine in which the cycle is carried out for 1 revolution of the engine shaft (4 piston strokes); there are 4 gear wheels; 14 gear part of a gear-disk: 15 disk part of a gear-disk; 1 side working (coming into contact with the rack and pinion of the left-hand side of the connecting rod-rack) on the expansion and intake strokes; P side of the gear-disk, working (coming into contact with the rack part of the right fork part of the connecting rod-rack) on the release and compression strokes. The gear wheel for an engine in which the cycle is carried out in 0.5 turns of the motor shaft differs from that described in FIG. 9 by the fact that the toothed and disk part is located at a circumference of 2 times more often and alternates periodically 2 times more often.

На фиг. 10 представлена схема размещения щеки вильчатой части шатуна-рейки в блоке посредством пары "ласточкин хвост"; здесь 6 вильчатая часть шатуна-рейки; 10 реечная часть шатуна-рейки; 16 блок двигателя. In FIG. 10 shows a layout of the cheeks of the forked portion of the connecting rod-rack in the block by means of a pair of "dovetail"; here is the 6th fork part of the connecting rod; 10 rack part of a rod-rod; 16 engine block.

На фиг. 11 представлено положение кривошипно-шатунного механизма на такте расширения обычного двигателя внутреннего сгорания, здесь 1 поршень, 2 вал двигателя ( в данном случае коленчатый), 17 шатун; 18 кривошип; α угол между вертикалью и кривошипом в процессе преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение коленчатого вала. In FIG. 11 shows the position of the crank mechanism on the expansion stroke of a conventional internal combustion engine, here 1 piston, 2 engine shaft (in this case crankshaft), 17 connecting rod; 18 crank; α the angle between the vertical and the crank in the process of converting the reciprocating motion into the rotational motion of the crankshaft.

Поршень 1 ( фиг. 1, 2 ) посредством поршневого пальца соединен с шатуном-рейкой 3, который имеет только верхнюю головку (для соединения с поршневым пальцем) и выполнен в виде вилки 5, параллельные внутренние поверхности щек 6 и 7 которых (обращенные к валу двигателя) на длине хода поршня 1 выполнены в виде зубчатой рейки или рейки-пластины (фиг. 2), а наружные 8 и 9 (обращенные к блоку цилиндров) в виде "ласточкиного хвоста" (фиг. 1, 2) на длине не менее хода поршня, щепки шатуна рейки 3 на длине, равной не менее суммы хода поршня 1 и межцентрального расстояния между валом 2 двигателя и поршневым пальцем при положении поршня в нижней мертвой точке, выполняются параллельными с расстоянием между ними, равным диаметру шестерни-диска 4, расположенной на валу 2 двигателя и входящей циклически в контакт с зубчатой частью внутренних щек шатуна-рейки 3 на длине хода поршня 1. Причем у обычных (2-х и 4-х тактных двигателей, где цикл совершается соответственно за 1 и 2 оборота вала) двигателей рейки на внутренних щеках 6 и 7 шатуна-рейки 3 (вильчатая часть их) выполнены симметрично, а у двигателей, где цикл совершается за 0,5 или 1 оборот вала двигателя (4 хода поршня), внутренние поверхности щек вилок выполнены так, что на всей длине хода поршня одна половина ширины каждой щеки 6 и 7 (фиг. 3) выполнена в виде плоской поверхности 11 (снятые зубья рейки); расположение зубьев рейки и плоской поверхности у противоположных сторонах вилок несимметрично. The piston 1 (Fig. 1, 2) is connected via a piston pin to a connecting rod-rail 3, which has only an upper head (for connecting with a piston pin) and is made in the form of a plug 5, parallel to which the inner surfaces of the cheeks 6 and 7 (facing the shaft engine) on the stroke length of the piston 1 is made in the form of a gear rack or rack-plate (Fig. 2), and the outer 8 and 9 (facing the cylinder block) in the form of a "dovetail" (Fig. 1, 2) for a length of at least the stroke of the piston, slivers of the connecting rod of the rack 3 at a length equal to not less than the sum of the stroke of the piston 1 and the center distance between the engine shaft 2 and the piston pin when the piston is in the bottom dead center position, they are made parallel with a distance between them equal to the diameter of the gear-disk 4 located on the engine shaft 2 and cyclically coming into contact with the gear part of the inner rods of the connecting rod-rail 3 over the length piston stroke 1. Moreover, in conventional (2 and 4 stroke engines, where the cycle is performed for 1 and 2 shaft turns, respectively), the rack motors on the inner cheeks 6 and 7 of the connecting rod-rack 3 (the fork part of them) are made symmetrically, and in engines where the cycle is completed Xia per 0.5 or 1 motor revolution (stroke 4), the inner surfaces of the cheeks of plugs are designed such that the entire length of the piston stroke one-half the width of each cheek 6 and 7 (FIG. 3) is made in the form of a flat surface 11 (removed teeth of the rack); the arrangement of the teeth of the rail and the flat surface on the opposite sides of the forks is asymmetrical.

Вал 2 двигателя (фиг. 4, 5) выполнен цилиндрическим с коренными шейками под коренные подшипники 12 (как обычно) и не имеют кривошипов и шатунных шеек, а снабжен шестернями-дисками 4, число которых равно числу цилиндров, а установлены они на пересечении осей цилиндра и вала двигателя (фиг. 6, 7). Вал двигателя, как обычно, снабжен маховиком 13. The motor shaft 2 (Figs. 4, 5) is cylindrical with main necks for main bearings 12 (as usual) and does not have cranks and connecting rods, but is equipped with gear wheels 4, the number of which is equal to the number of cylinders, and they are installed at the intersection of the axes cylinder and motor shaft (Fig. 6, 7). The engine shaft, as usual, is equipped with a flywheel 13.

Каждая шестерня-диск 4 (фиг. 8, 9) устроена так, что часть длины окружности ее 14 выполняется зубчатой с модулем зацепления, соответствующим параметрам реечной части внутренней поверхности шатуна-рейки 3, а часть 15 в виде диска ( с этой части поверхности зубья убираются), причем:
для обычных 2-х тактовых и 4-х тактовых двигателей, у которых цикл осуществления соответственно за 1 (2 хода поршня) и 2 (4 хода поршня) оборота вала, шестерня-диск 4 на первой половине длины окружности 14 выполняется шестеренчатой, а на второй 15 в виде диска; при этом диаметр шестерни-диска 4 равен двойному ходу поршня, деленному на 3,14;
для двигателей, у которых цикл осуществляется за 4 хода поршня, но за 1 или 0,5 оборота вала двигателя, шестерня-диск 4 (фиг. 9) устанавливаемая на валу двигателя, имеет диаметр, равный соответственно учетверенному ходу поршня, деленному на 3,14, или восьми ходами поршня, деленному на 3,14. При этом длина окружности шестерни-диска 4 делится в первом случае на 4 части (во втором на 8), две из которых (во втором четыре) 14 выполняются зубчатыми на 0,25 длины окружности каждая (во втором случае на 0,125 длины окружности), а две 15 (во втором случае четыре) в виде диска на той же длине окружности соответственно, причем в такой очередности: "шестеренчатая часть дисковая часть шестеренчатая часть дисковая часть" (и т.д. для второго случая). Шестерня-диск 4 выполняется точно такой, как и первая (с шестеренчатой и дисковой частью), однако сдвинуты они друг относительно друга на 90^o. При этом вильчатая часть шатуна-рейки (реечная часть), перемещающая поршень от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), выполнена такой ширины, что входит в зацепление с зубчатой частью 14 только одной (1) половиной шестерни-диска 4 (фиг. 5), а вильчатая часть шатуна-рейки (реечная часть), перемещающая поршень от НМТ к ВМТ такой ширины, что входит в зацепление с зубчатой частью 14 только другой половины (П) шестерни-диска. Этим исключается соответствующее перекрытие и работоспособность конструкции.Each gear-disk 4 (Fig. 8, 9) is arranged so that part of its circumference 14 is gear with a gearing module corresponding to the parameters of the rack part of the inner surface of the connecting rod-rack 3, and part 15 in the form of a disk (from this part of the tooth surface cleaned), moreover:
for ordinary 2-stroke and 4-stroke engines, in which the cycle of implementation is 1 (2 piston strokes) and 2 (4 piston strokes) of the shaft revolution, the gear wheel 4 on the first half of the circumference 14 is gear, and on the second 15 in the form of a disk; the diameter of the gear-disk 4 is equal to the double stroke of the piston divided by 3.14;
for engines in which the cycle is carried out in 4 piston strokes, but for 1 or 0.5 revolution of the engine shaft, the gear-disk 4 (Fig. 9) mounted on the engine shaft has a diameter equal to, respectively, the quadruple piston stroke divided by 3, 14, or eight strokes of the piston divided by 3.14. In this case, the circumference of the gear-disk 4 is divided in the first case into 4 parts (in the second by 8), two of which (in the second four) 14 are serrated to 0.25 circumference each (in the second case to 0.125 circumference), and two 15 (in the second case four) in the form of a disk on the same circumference, respectively, and in the following order: “gear part disk part gear part disk part” (etc. for the second case). Gear-disk 4 is made exactly the same as the first (with gear and disk parts), but they are shifted relative to each other by 90 ^o . In this case, the forked part of the connecting rod-rack (rack part), which moves the piston from the top dead center (TDC) to the bottom dead center (BDC), is made so wide that it engages with the gear part 14 with only one (1) half of the gear-disk 4 (Fig. 5), and the forked part of the connecting rod-rack (rack part) that moves the piston from the BDC to the TDC is so wide that it engages with the gear part 14 of only the other half (P) of the gear-disk. This eliminates the corresponding overlap and performance of the structure.

Крепится шестерня-диск 4 на валу 2 двигателя (фиг. 1, 2, 3, 8) так, чтобы при нахождении поршня в ВМТ на такте расширения одна половина (вильчатая часть) шатуна-рейки 3 своей реечной частью 10 начинала входить в контакт с зубчатой частью 14 шестерни диска 4; при положении поршня в НМТ этот контакт кончается, другая же половина (вильчатая часть) шатуна-рейки 3 в описанной ситуации (при достижении поршня от ВМТ к НМТ) своей реечной частью должна свободно перемещаться вниз (от ВМТ к НМТ) на дискообразной (без зубьев) длине 15 окружности шестерни-диска. При движении же поршня от НМТ к ВМТ шестерня-диск 4 своей шестеренчатой частью 14 входит в контакт с рассмотренной реечной частью 10 той вильчатой части шатуна-рейки 3, которая раньше перемещалась свободно вниз, и перемещает ее вверх, обеспечивая этим выталкивание газов или сжатие воздуха (смеси) в цилиндре (в зависимости от того 2-х или 4-х тактный двигатель); указанному перемещению не мешает та половина вильчатой части 10 шатуна-рейки 3, которая перед этим перемещалась вниз на такте расширения или впуска, будучи в контакте с шестеренчатой частью 14 шестерни-диска 4, расположенной на валу двигателя (в это время шестерня-диск 4 повернулась своей ненарезанной частью 15 к реечной части шатуна-рейки, чем обеспечивается свободное перемещение ее вместе с поршнем к ВМТ благодаря перемещению их противоположной вилочной (реечной 10) частью шатуна-рейки). The gear-disk 4 is mounted on the motor shaft 2 (Figs. 1, 2, 3, 8) so that when the piston is in the TDC on the expansion stroke, one half (the fork part) of the connecting rod-rack 3 begins to come into contact with its rack part 10 the gear portion 14 of the gear of the disk 4; when the piston is in the BDC, this contact ends, the other half (the forked part) of the connecting rod 3 in the described situation (when the piston reaches the BDC to BDC) with its rack part should move freely downward (from the BDC to BDC) on a disk-shaped (without teeth) ) the length of the 15th circumference of the gear-disk. When the piston moves from the BDC to the TDC, the gear-disk 4 with its gear part 14 comes into contact with the considered rack part 10 of that fork part of the connecting rod-rack 3, which used to move freely down, and thereby moves it upwards, thereby expelling gases or compressing the air (mixture) in the cylinder (depending on whether a 2 or 4-stroke engine); the indicated movement does not interfere with that half of the forked part 10 of the connecting rod-rack 3, which before that moved down on the expansion or intake stroke, being in contact with the gear part 14 of the gear-disk 4 located on the motor shaft (at that time, the gear-disk 4 turned its uncut part 15 to the rack part of the connecting rod-rail, which ensures its free movement together with the piston to the TDC due to the movement of their opposite fork (rack 10) part of the connecting rod).

Число установленных на валу двигателя шестерней-дисков должно быть равно числу цилиндров. The number of gear disks installed on the motor shaft must be equal to the number of cylinders.

Блок двигателя в плоскостях перемещения шатунов-реек снабжен пазами типа "ласточкин хвост" для фиксации и перемещения в них шатунов-реек, наружные щеки которых также выполнены в виде "ласточкиного хвоста". The engine block in the planes of movement of the rods-rods is equipped with grooves of the "dovetail" type for fixing and moving the rods-rods in them, the outer cheeks of which are also made in the form of a "dovetail".

Для обеспечения легкости запуска двигателя у двухцилиндровых двигателей при монтаже один из поршней устанавливается в ВМТ, а другой в НМТ, при установке соответствующих зацеплений в парах "шатун-рейка" "шестерня-диск", причем у 4-х тактного двигателя (цикл осуществляется за 2 оборота вала) положение ВМТ должно смениться рабочим ходом, а НМТ ходом сжатия. To ensure ease of starting the engine for two-cylinder engines during installation, one of the pistons is installed in the TDC, and the other in the BDC, with the installation of the corresponding gears in the "pin-rod" "gear-disk" pairs, moreover, in a 4-stroke engine (the cycle takes 2 shaft revolutions) the position of the top dead center must be replaced by the stroke, and the bottom stroke by compression.

У 4-х цилиндровых двигателей двухтактный (цикл осуществляется за 1 оборот вала) два поршня устанавливаются в положении ВМТ, а два в положении НМТ. У 4-х цилиндровых 4-х тактных двигателей (цикл осуществляется за 2 оборота вала) (фиг. 6, 7) один поршень устанавливается в ВМТ с последующим рабочим ходом, другой в НМТ с последующим сжатием, третий и четвертый в середине между ВМТ и НМТ, причем так, что в одном из них осуществляется процесс выталкивания отработавших газов, а во второй процесс впуска; последовательность расположения поршней при монтаже осуществляется в соответствии с порядком работы двигателя. For 4-cylinder engines, a two-stroke cycle (the cycle is carried out for 1 revolution of the shaft), two pistons are installed in the TDC position, and two in the BDC position. For 4-cylinder 4-stroke engines (the cycle is carried out over 2 shaft revolutions) (Fig. 6, 7) one piston is installed in the TDC with a subsequent stroke, the other in the BDC with subsequent compression, the third and fourth in the middle between the TDC and BDC, moreover, so that in one of them the process of pushing exhaust gases is carried out, and in the second is the intake process; the sequence of arrangement of the pistons during installation is carried out in accordance with the order of engine operation.

Работает двигатель следующим образом. При вспышке в одном из цилиндров усилие давления газов через зубчатую часть 10 одной из вилок шатуна-рейки 3 (фиг. 1-11) передается на шестерню-диск 4 вала двигателя и проворачивает его до тех пор, пока поршень не достигнет НМТ; в этот момент зубчатая часть 14 шестерни-диска 4 кончается и выходит из зацепления с зубчатой частью 10 шатуном-рейкой 3. Одновременно с этим зубчатая часть 10 противоположной вилки шатуна-рейки 3 входит в зацепление с зубчатой частью 14 шестерни-диска 4, повернувшейся при входе поршня от ВМТ к НМТ на 180^o, и перемещает поршень от НМТ к ВМТ. Противоположная вошедшей в зацепление с шестерней-диском 4 вилка шатуна-рейки 3 свободно перемещается вверх, т.к. на длине хода поршня от НМТ к ВМТ шестерня-диск вращается дисковой частью 15, где нет зубьев, не мешая перемещению шатуна-рейки к ВМТ (аналогично тому, как это имело место при движении поршня от ВМТ к НМТ, когда соответствующей вилке шатуна-рейки 3 не мешало перемещению вниз то обстоятельство, что шестерня-диск 4 была повернута к этой рейке гладкой частью 14). Выведению поршней из мертвых точек способствует маховик, как у обычного двигателя.The engine operates as follows. When a flash occurs in one of the cylinders, the gas pressure force through the gear part 10 of one of the forks of the connecting rod-rack 3 (Fig. 1-11) is transmitted to the gear-disk 4 of the engine shaft and rotates it until the piston reaches the BDC; at this moment, the gear portion 14 of the gear wheel 4 ends and disengages from the gear part 10 by the connecting rod 3. At the same time, the gear part 10 of the opposite fork of the connecting rod 3 engages the gear part 14 of the gear wheel 4, which rotates when the piston inlet from TDC to BDC at 180 ^o , and moves the piston from BDC to TDC. The fork of the connecting rod-rack 3 opposite to the gear which has engaged with the gear-disk 4 freely moves upwards, as on the length of the piston stroke from BDC to TDC, the gear-disk rotates by the disk part 15, where there are no teeth, without interfering with the movement of the connecting rod to TDC (similar to the case when the piston moved from TDC to BDC when the corresponding connecting rod fork 3 did not interfere with the downward movement of the circumstance that the gear wheel 4 was turned towards this rail by the smooth part 14). The removal of the pistons from the dead points contributes to the flywheel, like a conventional engine.

Работа 4-х тактных двигателей, у которых цикл осуществляется за 4 хода поршня, но за 1 оборот вала, осуществляется аналогично с той лишь разницей, что (фиг. 3, 5, 9) одна половина (1) двойной шестерни-диска 4 осуществляет перемещение поршня от ВМТ к НМТ (на длине дуги, соответствующей повороту на 90^o) на такт расширения и впуска (противоположная вилке шатуна-рейки 3 в этом случае перемещение свободно, т. к. вторая половина шестерни-диска 4 повернута к ней в это время дисковой частью 15 и не мешает перемещению шатуна-рейки вниз), а другая (П) от НМТ к ВМТ на тактах выпуска и сжатия (в это время первая половина шестерни-диска 4 занимает положение дисковой частью 15 и не мешает перемещению соответствующей вильчатой части шатуна-рейки 3 от НМТ к ВМТ). Реечные части вилок шатуна-реек 3 имеют ширину рейки, строго соответствующей ширине "своей" шестерни-диска 4 и против них расположены.The operation of 4-stroke engines, in which the cycle is carried out in 4 piston strokes, but for 1 revolution of the shaft, is carried out similarly with the only difference being that (Fig. 3, 5, 9) one half (1) of the double gear-disk 4 carries out movement of the piston from TDC to BDC (along the length of the arc corresponding to a 90 ^° rotation) per expansion and intake stroke (opposite to the connecting rod-rod 3 in this case, the movement is free, because the second half of the gear-disk 4 is turned to it time by the disk part 15 and does not interfere with the movement of the connecting rod-rail down), and the other (P) from the BDC to the TDC per t kmax and compression release (at this time, the first half-disk gear 4 in the position the disc part 15 and does not interfere with movement of the corresponding claw part a rod-rail 3 from the BDC toward the TDC). The rack parts of the forks of the connecting rod-racks 3 have the width of the rack, strictly corresponding to the width of its own gear wheel 4 and are located opposite them.

У двигателей, осуществляющих цикл за 4 хода поршня, но за 0,5 оборота вала, процесс осуществляется аналогично с той лишь разницей, что за 1 ход поршня вал (шестерня-диск) поворачивается на 45^o.For engines that carry out a cycle for 4 piston strokes, but for 0.5 shaft rotations, the process is carried out similarly with the only difference that for 1 piston stroke the shaft (gear-disk) rotates by 45 ^o .

Перемещение шатуна-рейки 3 от ВМТ к НМТ и наоборот осуществляется в салазках типа "ласточкина хвоста", находящихся по обе стороны блока двигателя на внутренних его поверхностях (фиг. 5). Moving the connecting rod 3 from TDC to BDC and vice versa is carried out in the dovetail sled located on both sides of the engine block on its inner surfaces (Fig. 5).

Преобразование энергии газов у описанных двигателей происходит при постоянном радиусе R (плече, рычаге) см. фиг. 1,11. The energy conversion of gases in the described engines occurs at a constant radius R (shoulder, lever), see FIG. 1,11.

Claims

An internal combustion engine comprising a cylinder block, a piston, a connecting rod rod connected through a piston pin to a piston, and a shaft with gears placed between the rods of the rod connecting rod, the inner surfaces of the cheeks facing the engine shaft, for a length corresponding to the piston stroke are made in the form of gear rack-plates interacting with gears, the latter are placed at the intersection of the geometric axes of the cylinder and the engine shaft, and the number of gears is equal to the number of cylinders, characterized in that the outer surfaces and the connecting rods facing the cylinder block are made in the form of a dovetail, the gears are made in the form of gear wheels, the distance between the cheeks of the connecting rod corresponds to the diameter of the gear wheels, the diameter of the gear disk and the circumference of the gear wheel provided the teeth are made in accordance with the engine cycle, so when the engine cycle is performed for two turns of the shaft, the teeth are placed at half the circumference of the gear-disk, the diameter of which corresponds to the double piston stroke divided by 3.14, when the existence of the engine cycle for one revolution of the shaft, the teeth are double, and the diameter of the gear-disk is equal to the value of the quadruple piston stroke divided by 3.14.