RU2125162C1

RU2125162C1 - Piston engine

Info

Publication number: RU2125162C1
Application number: RU97105969A
Authority: RU
Inventors: Василий Алексеевич Сахарнов; Леонид Федорович Шведов; Борис Афанасьевич Галян; Александр Борисович Гольдман; Сергей Александрович Яковец; Николай Иосифович Коваль
Original assignee: Василий Алексеевич Сахарнов; Леонид Федорович Шведов; Борис Афанасьевич Галян; Александр Борисович Гольдман; Сергей Александрович Яковец; Николай Иосифович Коваль
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1999-01-20
Also published as: AU3639897A; CA2289223A1; WO1998039556A1

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines for various applications. SUBSTANCE: engine has housing 1, main shaft 2 and cylinders 15 with two opposed pistons 14 in each cylinder. Two counter-inclined disks 4 are installed on ends of main shaft 2. Swinging washers 5 are installed concentrically on circumference of disks 4. Swinging washers 5 are coupled with swinging rings 6 for swinging by trunnions 7. Rings 6 are coupled with housing 1 for swinging through their cross trunnions 8. Washers 5 are connected in pairs with their group of pistons 14 by rods with ball joints 11 on ends for opposite movement in cylinders 15. EFFECT: simplified design, increased wear resistance and efficiency, reduced friction losses, overall dimensions and mass. 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в различных областях техники: автостроении, тракторостроении, танкостроении, судостроении, самолетостроении, энергетики и др. The invention relates to the production and operation of internal combustion engines in various fields of technology: automotive, tractor manufacturing, tank building, shipbuilding, aircraft manufacturing, energy, etc.

Создание конструкции более совершенного двигателя внутреннего сгорания сводится к обеспечению высококачественного рабочего процесса, а значит, энергосбережения и конструкции двигателя, обладающего высокой надежностью и долговечностью при низкой стоимости изготовления и эксплуатации, а также минимальным весом и габаритами. Creating a design of a more advanced internal combustion engine is reduced to ensuring a high-quality workflow, which means energy saving and an engine design with high reliability and durability at a low cost of manufacture and operation, as well as minimal weight and dimensions.

Известно много конструкций двигателей внутреннего сгорания, работающих по циклу Отто-бензиновые двигатели, по циклу Сабатэ-дизельные двигатели. Известны двигатели двух- и четырехтактные с рядным, V-образным, опозитным, звездообразным и другими расположениями цилиндров, с водяным и воздушным охлаждением. There are many designs of internal combustion engines operating on the cycle of Otto-gasoline engines, on the cycle of Sabate-diesel engines. Known two-and four-stroke engines with in-line, V-shaped, oposit, star-shaped and other cylinder arrangements, with water and air cooling.

Подавляющее большинство двигателей, применяемых в настоящее время, строятся на принципе превращения поступательного движения поршня во вращательное с помощью коленчатого вала, при этом в каждом цилиндре расположен один поршень. The vast majority of engines currently in use are based on the principle of converting the translational motion of the piston into rotational using a crankshaft, with one piston located in each cylinder.

Особое место в конструкции двигателя занимают двухтактные двигатели с двумя движущимися навстречу поршнями в одном цилиндре и с прямоточной продувкой цилиндров. Эти двигатели обладают высокими показателями: высоким КПД, низким расходом топлива, уравновешенностью сил инерции первого и второго порядка, высоким средним эффективным давлением, большой литровой мощностью, совершенством продувки и выхлопа, легкостью осуществления наддува. A special place in the engine design is occupied by two-stroke engines with two opposing pistons in one cylinder and with direct-flow cylinder blowing. These engines have high performance: high efficiency, low fuel consumption, balance of inertia forces of the first and second order, high average effective pressure, high liter capacity, perfect purge and exhaust, ease of boosting.

Основным недостатком этого типа двигателя является сложность конструкции в осуществлении преобразования встречно-поступательного движения двух поршней в одном цилиндре во вращательное движение выходного элемента. Так, в этом случае требуется либо два коленвала, синхронно связанных между собой силовой передачей, либо два комплекта разновеликих шатунов, передающих движение на один коленвал. The main disadvantage of this type of engine is the design complexity in converting the reciprocating motion of two pistons in one cylinder into the rotational movement of the output element. So, in this case, either two crankshafts synchronously interconnected by a power transmission, or two sets of different-sized connecting rods transmitting movement to one crankshaft are required.

Однако и такие двигатели давно и широко строятся. However, such engines have long been widely built.

Известен двигатель "ЮНКЕРС", выпускающийся одноименной германской фирмой, описанной в книге: инженер В.В.Власов "Быстроходные транспортные дизели", ОНТИ НКТП СССР, 1936, Москва, Ленинград, Главная редакция автотракторной литературы, с. 213-223. The well-known engine "JUNCERS", produced by the German company of the same name, described in the book: engineer V.V. Vlasov "High-speed transport diesels", ONTI NKTP USSR, 1936, Moscow, Leningrad, Main edition of automotive literature, p. 213-223.

В этом двигателе в одном цилиндре расположены два взаимно перемещающихся поршня, связанные штоками с одним коленчатым валом, при этом нижний поршень связывается с валом коротким средним шатуном, а верхний поршень через балансир двумя длинными боковыми шатунами с противоположным коленом коленчатого вала. In this engine, two mutually moving pistons are located in one cylinder, connected by rods to one crankshaft, with the lower piston connected to the shaft by a short middle connecting rod, and the upper piston through the balancer with two long side connecting rods with the opposite crankshaft bend.

Конструкция получается очень сложной с дорогим многоколенным валом, габариты и вес двигателя очень большие. The design is very complex with an expensive multi-shaft, the dimensions and weight of the engine are very large.

Известен также сконструированный по этому же принципу двигатель фирмы "БУРМЕЙСТЕР И ВАЙН", описанный в вышеназванной книге инж. В.В.Власова "Быстроходные транспортные дизели", с. 226-227. В этом двигателе верхний и нижний поршни также связаны с одним коленвалом разновеликими шатунами, причем верхний поршень имеет меньший диаметр, и, по сути, служит золотниковым клапаном открытия продувочных окон. The engine of the BURMEISTER AND VINE company, designed according to the same principle, described in the above-mentioned book by Ing. VVVlasova "High-speed transport diesel engines", p. 226-227. In this engine, the upper and lower pistons are also connected to the same crankshaft by different-sized connecting rods, the upper piston having a smaller diameter, and, in fact, serves as a spool valve for opening the purge windows.

Такие же двигатели выпускались и другими фирмами и они широко описаны в литературе. The same engines were produced by other companies and they are widely described in the literature.

Известен также авиационный двигатель "ЮНКЕРС-ЮМО", подробно описанный в книге А. Додж "Быстроходные дизели", ОНТИ НКТП СССР, 1938, Главная редакция машиностроительной и автотракторной литературы, с. 269-272. Also known is the JUNCERS-UMO aircraft engine, described in detail in A. Dodge’s book “High-Speed Diesels,” ONTI NKTP USSR, 1938, Main Edition of Engineering and Automotive Literature, p. 269-272.

В этом двигателе также в каждом цилиндре расположены по два поршня, имеющих возможность встречного поступательного движения. Но поступательное движение каждого из поршней преобразуется во вращательное при помощи своего шатуна и своего коленчатого вала. Таким образом двигатель имеет два коленчатых вала, связанных между собой силовой синхронизирующей передачей и передающей вращение на один маховик. In this engine, two pistons are also located in each cylinder, with the possibility of oncoming translational motion. But the translational movement of each of the pistons is converted into rotational with the help of its connecting rod and its crankshaft. Thus, the engine has two crankshafts, interconnected by a power synchronizing transmission and transmitting rotation to one flywheel.

Двигатель такой конструкции очень сложен в изготовлении, имеет два дорогостоящих коленчатых вала, сложную силовую синхронизирующую трансмиссию, большую высоту и массу. An engine of this design is very difficult to manufacture, has two expensive crankshafts, a complex power synchronizing transmission, a large height and weight.

Таким образом во всех рассматриваемых конструкциях известных двигателей преобразование поступательного движения поршня во вращательное осуществляется посредством кривошипно-шатунного механизма. Thus, in all considered designs of known engines, the translational movement of the piston into rotational is carried out by means of a crank mechanism.

Так же известна схема двигателя с двумя встречными в каждом цилиндре поршнями и передачей возвратно-поступательного движения поршней во вращательное коренному валу с двумя косыми кривошипами через две качающиеся шайбы, представленные в книге: С.Н.Кожевников, Я.И. Есиненко, Я.Н.Раскин Механизмы. М.: Машиностроение, 1976, с. 128, 130, рис. 22-27. Also known is the engine diagram with two pistons that meet in each cylinder and the reciprocating pistons are transmitted to the rotational main shaft with two oblique cranks through two swinging washers presented in the book: S.N. Kozhevnikov, Ya.I. Yesinenko, Ya.N. Raskin Mechanisms. M .: Engineering, 1976, p. 128, 130, fig. 22-27.

Двигатель состоит из кривошипного вала, имеющего два встречно наклоненных кривошипа, на которых установлены качающиеся шайбы. Качающиеся шайбы шаровыми парами связаны с шатунами, противоположные концы которых также связаны шаровыми шарнирами с поршнями, расположенными навстречу друг другу по два в каждом из цилиндров, оси которых параллельны оси вала. Возвратно-поступательное движение поршней посредством качающихся шайб трансформируется во вращение кривошипного вала. The engine consists of a crank shaft having two counterclined crankshaft on which swinging washers are mounted. The swaying washers are connected by spherical pairs to connecting rods, the opposite ends of which are also connected by spherical hinges with pistons located opposite each other two in each cylinder, the axes of which are parallel to the axis of the shaft. The reciprocating movement of the pistons by means of swinging washers is transformed into the rotation of the crank shaft.

В верхней мертвой точке, когда поршни в цилиндре максимально сближены, а следовательно, и соответствующие участки качающихся шайб, происходит впрыск и воспламенение горючей смеси. Горячие газы с большим давлением воздействуют на поршни, стараясь их раздвинуть, поршни в свою очередь через шатуны передают усилие на косые шайбы, стараясь их раздвинуть, последние, воздействуя на косой кривошип, заставляют вращаться коренной вал. Сами качающиеся шайбы удерживаются от поворота двумя диаметрально расположенными пальцами, имеющими возможность перемещаться в направлении, соосном оси двигателя, в двух криволинейных пазах, расположенных в неподвижном корпусе двигателя. Таким образом шайбы имеют возможность лишь покачиваться. При работе пальцы воспринимают реактивный крутящий момент, равный крутящемуся моменту двигателя, и под этим усилием совершают в криволинейных пазах путь больший, чем ход каждого поршня. В связи с этим при движении в пазах происходят большие потери на трение, от чего снижается общий КПД двигателя. Кроме того, известный двигатель имеет большой вес, высокую стоимость, низкую точность изготовления и монтажа двигателя, малую надежность в работе, сложен в изготовлении. At top dead center, when the pistons in the cylinder are as close as possible, and consequently the corresponding sections of the swash plates, injection and ignition of the combustible mixture occurs. Hot gases with high pressure act on the pistons, trying to push them apart, the pistons, in turn, transmit the force through the connecting rods to the oblique washers, trying to push them apart, the latter, acting on the oblique crank, cause the main shaft to rotate. The swinging washers themselves are kept from turning by two diametrically located fingers, which are able to move in the direction coaxial to the axis of the engine, in two curved grooves located in the stationary engine casing. Thus, the pucks can only sway. During operation, the fingers perceive reactive torque equal to the engine torque, and under this force they make a greater path in curved grooves than the stroke of each piston. In this regard, when moving in grooves, large friction losses occur, which reduces the overall engine efficiency. In addition, the known engine has a large weight, high cost, low precision manufacturing and installation of the engine, low reliability, difficult to manufacture.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является поршневой двигатель, содержащий неподвижный корпус, цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем двумя встречнонаклонными дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы, при этом поршни шарнирно соединены с шатунами, противоположные концы которых шарнирно соединены с качающимися шайбами, а оси цилиндров выполнены параллельными оси коренного вала (RU, патент, 2033543, кл. F 02 B 75/26, 1995). The closest analogue to the present invention is a piston engine containing a stationary housing, cylinders with two counter pistons in each, the main shaft with two counter-inclined discs rigidly mounted on it, on the outer surface of which spatially swinging washers are installed through the bearings, while the pistons are pivotally connected with connecting rods, the opposite ends of which are pivotally connected to the swinging washers, and the cylinder axes are parallel to the axis of the main shaft (RU, patent, 2033543, class F 02 B 75/2 6, 1995).

Недостатком данного двигателя является сложность конструкции, большой вес, малая надежность, высокая стоимость. The disadvantage of this engine is the design complexity, high weight, low reliability, high cost.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать известный двигатель внутреннего сгорания за счет изменения формы коренного вала, введения новых элементов конструкции и введения новых связей между существующими элементами конструкции, что позволило изменить кинематику передачи поступательного движения поршней во вращательное движение вала, исключить возможность перекоса шатунов, компенсировать температурные расширения коренного вала, уравновесить массы и концентрично расположить их в предлагаемой конструкции, убрать колебания первого и второго порядка, и тем самым уменьшить потери на трение, повысить общий КПД двигателя, повысить точность изготовления и монтажа двигателя, повысить надежность работы устройства. The basis of the invention is the task of improving the well-known internal combustion engine by changing the shape of the main shaft, introducing new structural elements and introducing new connections between existing structural elements, which made it possible to change the kinematics of the translation of the translational movement of the pistons into the rotational movement of the shaft, eliminate the possibility of distortion of the connecting rods, and compensate for temperature expansion of the main shaft, balance the masses and concentrically arrange them in the proposed design, remove frigged first and second order, and thereby reduce the friction losses, increase the total efficiency of the engine, increase engine manufacturing and mounting precision, to increase the reliability of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции поршневого двигателя, содержащего неподвижный корпус, цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем двумя встречнонаклонными дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы, при этом поршни шарнирно соединены с шатунами, противоположные концы которых шарнирно соединены с качающимися шайбами, а оси цилиндров выполнены параллельными оси коренного вала, двигатель снабжен кольцами, каждая шайба соединена с одним из них посредством двух цапф, расположенных друг против друга на внутренней стороне кольца, кольца соединены с корпусом двумя другими цапфами, расположенными друг против друга с внешней стороны колец, и установлены с возможностью покачивания вокруг осей наружных цапф, при этом оси цапф, расположенные на внутренней и внешней сторонах перпендикулярны между собой и лежат в одной плоскости с центром вращения дисков и центром пространственного покачивания шайб, а цапфы, расположенные на внешней стороне колец снабжены подпружиненными ползунами, установленными с возможностью перемещения в пазах корпуса вдоль продольной оси двигателя и параллельно оси коренного вала. This object is achieved by the fact that in the known design of a piston engine containing a stationary housing, cylinders with two counter pistons in each, the main shaft with two counter-inclined disks rigidly mounted on it, on the outer surface of which spatially swinging washers are installed through the bearings, while the pistons pivotally connected to connecting rods, the opposite ends of which are pivotally connected to swinging washers, and the axis of the cylinders are parallel to the axis of the main shaft, the engine is equipped with flats, each washer is connected to one of them by two pins located opposite each other on the inner side of the ring, the rings are connected to the casing by two other pins located opposite each other on the outer side of the rings, and installed with the possibility of rocking around the axes of the outer pins, this axis pins located on the inner and outer sides are perpendicular to each other and lie in the same plane with the center of rotation of the discs and the center of spatial swaying of the washers, and the pins located on the outside olets provided with spring-loaded sliders movably mounted in the housing slots along the longitudinal axis of the engine and parallel to the axis of the main shaft.

Таким образом, предложена конструкция, в которой отсутствует кривошипно-шатунный механизм, что значительно упрощает, удешевляет и делает ее более надежной. В связи с тем, что давление газов, воспринимаемое поршнями через качающиеся шайбы и наклонные диски, передается коренному валу, полностью разгружается от рабочих нагрузок корпус двигателя, что позволяет его сделать легким, несущим только нагрузки от веса двигателя. Как правило, при движении поршней шатуны покачиваются на угол 2-3^o. В предлагаемой конструкции потери на трение при одинаковых усилиях на поршнях меньше, чем в двигателях с кривошипно-шатунным механизмом, где этот угол составляет 15-20^o. В двигателя с коленчатым валом шатунный подшипник под полной нагрузкой вращается на 360^o. В заявляемом двигателе шатунный подшипник поворачивается всего на 45^o, что тоже сокращает потери на трение.Thus, a design is proposed in which there is no crank mechanism, which greatly simplifies, cheapens and makes it more reliable. Due to the fact that the gas pressure perceived by the pistons through the swinging washers and inclined discs is transmitted to the main shaft, the engine casing is completely unloaded from the working loads, which allows it to be made lightweight, bearing only loads from the weight of the engine. As a rule, when the pistons move, the rods sway at an angle of 2-3 ^o . In the proposed design, the friction loss with the same effort on the pistons is less than in engines with a crank mechanism, where this angle is 15-20 ^o . In an engine with a crankshaft, the connecting rod bearing rotates 360 ^o under full load. In the inventive engine, the connecting rod bearing rotates only 45 ^o , which also reduces friction losses.

Применение качающихся колец, закрепленных шарнирно с возможностью покачивания при помощи цапф в неподвижном корпусе двигателя, и при закреплении на нем с возможностью покачивания при помощи других, крестообразно расположенных цапф качающихся шайб, исключает возможность перекоса цапф качающихся шайб, исключает возможность перекоса шатунов, а следовательно и возможность поломки механизма. The use of swinging rings pivotally mounted with the possibility of swinging with the help of pins in the fixed engine block, and when fastening on it with the possibility of swinging with the help of other crosswise arranged pins of swinging washers, excludes the possibility of skewing of the pins of swinging washers, eliminates the possibility of distortion of the connecting rods, and therefore the possibility of a breakdown of the mechanism.

При этом потери на трение сведены к минимуму, т.е. реактивный момент воздействия на цапфы, которые имеют, сравнительно с пазами прототипа, небольшой диаметр и поворачиваются под этим усилием на небольшой угол, равный двойному углу наклона шайб (последний на практике составит 15 - 25^o).Moreover, friction losses are minimized, i.e. the reactive moment of action on the pins, which, compared with the grooves of the prototype, have a small diameter and rotate under this force by a small angle equal to the double angle of inclination of the washers (the latter in practice will be 15 - 25 ^o ).

Для компенсации температурных расширений коренного вала и облегчения точности изготовления и монтажа качающееся кольцо имеет возможность перемещения вдоль оси коренного вала за счет подпружинивания цапф, с помощью которых оно соединено с корпусом, что уменьшает требуемую точность изготовления и облегчает монтаж двигателя и тем самым повышается надежность работы устройства. To compensate for the thermal expansion of the main shaft and to facilitate the accuracy of manufacturing and installation, the swing ring can move along the axis of the main shaft by springing the pins with which it is connected to the housing, which reduces the required manufacturing accuracy and facilitates the installation of the engine and thereby increases the reliability of the device .

В связи с уравновешенностью масс и концентричного их расположения в предлагаемой конструкции двигателя отсутствуют колебания первого и второго порядка, следовательно он работает более спокойно и надежно и уменьшается возможность разрушения от усталости металла. Due to the equilibrium of the masses and their concentric arrangement in the proposed engine design, there are no fluctuations of the first and second order, therefore it works more calmly and reliably and the possibility of destruction from metal fatigue decreases.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого двигателя; на фиг. 2 изображен поперечный разрез A-A двигателя; на фиг. 3 изображено сечение Б-Б по наклонному качающемуся кольцу, качающейся шайбе и наклонному диску. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed engine; in FIG. 2 is a cross-sectional view A-A of an engine; in FIG. 3 shows a section BB along an inclined swing ring, a swing washer and an inclined disk.

Конструкция двигателя выполнена следующим образом: в центральной расточке цилиндрического корпуса 1 (фиг. 1 и 2) преимущественно на шарикоподшипниках, с возможностью вращения установлен коренной вал 2, от осевого перемещения он удерживается передним подшипником 3, закрепленным в осевом направлении в корпусе 1. На концах коренного вала 2 жестко закреплены два встречнонаклонных диска 4, имеющих возможность вращаться вместе с коренным валом. На наружной поверхности каждого из наклонных дисков 4 установлены, преимущественно на шарикоподшипниках или гидроподшипниках, качающиеся шайбы 5, при этом наклонные диски 4 имеют возможность вращения в них. Пространственно качающиеся шайбы 5 удерживаются от вращения вместе с коренным валом 2 и наклонными дисками 4 механизмом, состоящим из колец 6 и цапф 7, 8. Каждая шайба 5 соединена с одним из колец 6 посредством двух цапф 7, расположенных друг против друга на внутренней стороне кольца 6. Кольца 6 соединены с корпусом 1 двумя другими цапфами 8, расположенными друг против друга с внешней стороны колец 6, и установлены с возможностью поворачивания вокруг осей наружных цапф 8. Цапфы 7 крестообразно расположены к цапфам 8. Оси цапф, расположенные на внутренней и внешней сторонах, перпендикулярны между собой и лежат в другой плоскости с центром вращения дисков 4 и центром пространственного покачивания шайб 5, а цапфы, расположенные на внешней стороне колец снабжены подпружиненными ползунами 9, имеющими возможность перемещения в пазах корпуса 1 вдоль продольной оси двигателя и поджимаемые пружинами 10 в направлении продольной оси двигателя для компенсации теплового расширения коренного вала 2, точности изготовления и монтажа и параллельно оси коренного вала 2. The engine design is as follows: in the central bore of the cylindrical housing 1 (Fig. 1 and 2) mainly on ball bearings, the main shaft 2 is mounted for rotation, it is held from axial movement by a front bearing 3, mounted axially in the housing 1. At the ends of the main shaft 2 are rigidly fixed two counter-inclined discs 4, which are able to rotate together with the main shaft. On the outer surface of each of the inclined disks 4 are mounted, mainly on ball bearings or hydraulic bearings, the swash plate 5, while the inclined disks 4 are able to rotate in them. Spatially swinging washers 5 are kept from rotation together with the main shaft 2 and inclined disks 4 by a mechanism consisting of rings 6 and trunnions 7, 8. Each washer 5 is connected to one of the rings 6 by two trunnions 7 located opposite each other on the inner side of the ring 6. The rings 6 are connected to the housing 1 by two other trunnions 8, located opposite each other on the outer side of the rings 6, and are mounted with the possibility of rotation around the axes of the outer trunnions 8. The trunnions 7 are crosswise located to the trunnions 8. The axles of the trunnions located on the inside it and the outer sides are perpendicular to each other and lie in another plane with the center of rotation of the discs 4 and the center of spatial swaying of the washers 5, and the trunnions located on the outer side of the rings are equipped with spring-loaded sliders 9 that can move in the grooves of the housing 1 along the longitudinal axis of the engine and pressed by springs 10 in the direction of the longitudinal axis of the engine to compensate for the thermal expansion of the main shaft 2, the accuracy of manufacture and installation and parallel to the axis of the main shaft 2.

Таким образом, кольца 6 и качающиеся шайбы 5 удерживаются от вращения вместе с коренным валом 2 и наклонными дисками 4 и имеют возможность лишь покачиваться в диаметрально противоположных направлениях, каждое вокруг оси своих цапф. Thus, the rings 6 and the swinging washers 5 are kept from rotation together with the main shaft 2 and the inclined disks 4 and can only swing in diametrically opposite directions, each around the axis of its pins.

Качающиеся шайбы 6 шаровыми шарнирами 11 связаны с шатунами 12, противоположные концы которых также шаровыми шарнирами 13 связаны с поршнями 14, установленными с возможностью встречного поступательного движения по два в каждом цилиндре 15, которые располагаются радиально в отверстиях корпуса 1 и оси которых параллельны оси коренного вала. На чертежах изображен двигатель с четырьмя цилиндрами, но в действительности их может быть два и больше. The oscillating washers 6 are connected by ball joints 11 to the connecting rods 12, the opposite ends of which are also connected by ball joints 13 to the pistons 14, which are mounted with the possibility of oncoming translational motion in two in each cylinder 15, which are located radially in the holes of the housing 1 and whose axes are parallel to the axis of the main shaft . The drawings show an engine with four cylinders, but in reality there can be two or more.

Цилиндры 15 имеют выхлопные окна "а" и продувочные "б", которые открываются и перекрываются поршнями 14. Продувочные окна "б" выходят в кольцевые проточки корпуса 1 и соединены друг с другом коллектором 16 с заборным патрубком для воздуха. Выхлопные окна "а" также выходят в кольцевую проточку корпуса 1 и соединены коллектором с выхлопным патрубком. The cylinders 15 have exhaust windows “a” and purge “b”, which open and overlap with pistons 14. The purge windows “b” go into the annular grooves of the housing 1 and are connected to each other by a collector 16 with an intake pipe for air. Exhaust windows "a" also go into the annular groove of the housing 1 and are connected by a collector to the exhaust pipe.

В перпендикулярной плоскости, проходящей через вертикальную ось двигателя, между днищами поршней устанавливается форсунка 17 для впрыска топлива при работе двигателя в режиме дизеля или свеча зажигания для бензинового двигателя. In a perpendicular plane passing through the vertical axis of the engine, a nozzle 17 for injecting fuel when the engine is in diesel mode or a spark plug for a gasoline engine is installed between the piston bottoms.

На переднем конце коренного вала жестко установлен маховик 18, с которого снимается крутящий момент, развиваемый двигателем. At the front end of the main shaft, a flywheel 18 is rigidly mounted, from which the torque developed by the engine is removed.

Двигатель представляет из себя двухтактный двигатель Дизеля с двумя поршнями в одном цилиндре, двигающимися в противоположных направлениях и передающих свое поступательное движение через косонасаженные диски во вращательное движение коренного вала. The engine is a two-stroke diesel engine with two pistons in one cylinder, moving in opposite directions and transmitting their forward motion through skew-mounted disks into the rotational motion of the main shaft.

Работа двигателя происходит следующим образом. The operation of the engine is as follows.

При движении поршней 14 к центру цилиндра 15, поршни сначала перекрывают выхлопные окна "а", а затем и продувочные окна "б". Порция воздуха (при работе в дизельном варианте), находящаяся в полости цилиндра 15 между днищами поршней сжимается и от сжатия нагревается. При максимальном сближении поршней, называемой верхней мертвой точкой (максимальный встречный наклон качающихся шайб 6), а следовательно и максимальной температуры, в полость через форсунку 17 производится впрыск топлива. (В действительности впрыск топлива производится несколько раньше: так называемое опережение впрыска). Происходит воспламенение топлива, давление в полости между поршнями возрастает и поршни 14 передают усилие посредством шатунов 12 на соответствующие качающиеся шайбы 5, стараясь растолкнуть их. Так как шайбы не имеют возможности вращаться и шарнирно закреплены на кольцах 6, которые в свою очередь шарнирно закреплены на корпус 1 двигателя, они начинают качаться вокруг цапф 7 и через подшипники воздействуют на сбегающую сторону наклонных дисков 4 и заставляют их вращаться (как бы съезжают с наклонной плоскости), т.к. наклонные диски 4 жестко скреплены с коренным валом 2, то вращается и он. When the pistons 14 move towards the center of the cylinder 15, the pistons first overlap the exhaust windows “a” and then the blow-out windows “b”. A portion of air (when operating in the diesel version) located in the cavity of the cylinder 15 between the piston bottoms is compressed and heated by compression. At the maximum approximation of the pistons, called the top dead center (maximum counter slope of the swash plate 6), and therefore the maximum temperature, fuel is injected into the cavity through the nozzle 17. (In reality, the fuel is injected a little earlier: the so-called injection advance). Ignition of the fuel occurs, the pressure in the cavity between the pistons increases and the pistons 14 transmit the force through the connecting rods 12 to the corresponding swinging washers 5, trying to push them. Since the washers do not have the ability to rotate and are pivotally mounted on the rings 6, which in turn are pivotally mounted on the motor housing 1, they begin to swing around the pins 7 and, through the bearings, act on the runaway side of the inclined disks 4 and make them rotate (as if they move off inclined plane), as the inclined discs 4 are rigidly fastened to the main shaft 2, then it rotates.

В конце своего хода один поршень открывает выхлопное окно "а" и продукты сгорания выходят в атмосферу, чуть позже второй поршень открывает продувочное окно "б" и поступающий воздух выдавливает из полости цилиндра остатки выхлопных газов и заполняет ее новой порцией воздуха. At the end of its stroke, one piston opens the exhaust window “a” and the combustion products exit into the atmosphere, a little later the second piston opens the purge window “b” and the incoming air squeezes out the remaining exhaust gases from the cylinder cavity and fills it with a new portion of air.

Одновременно в противоположном цилиндре поршни под воздействием вращающихся наклонных дисков, качающихся шайб и штоков, начинают сближаться, перекрывают выхлопные, а потом продувочные окна и сжимают свою порцию воздуха. Происходит процесс, подобный вышеописанному. Таким образом при последовательной работе цилиндров происходит непрерывное вращение коренного вала. At the same time, in the opposite cylinder, the pistons, under the influence of rotating inclined disks, swaying washers and rods, begin to approach each other, block the exhaust, and then the purge windows and compress their portion of air. A process similar to the above occurs. Thus, during the sequential operation of the cylinders, the main shaft rotates continuously.

Таким образом прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное движение коренного вала. Thus, the rectilinear reciprocating motion of the pistons is converted into rotational motion of the main shaft.

Предлагаемая конструкция может быть выполнена как с двумя цилиндрами, так и с группой цилиндров с осями, радиально расположенными параллельно оси коренного вала. При этом сколько будет цилиндров, столько будет и рабочих ходов за один оборот коренного вала. The proposed design can be performed both with two cylinders and with a group of cylinders with axes radially spaced parallel to the axis of the main shaft. Moreover, how many cylinders will be, there will be so many working strokes per one revolution of the main shaft.

Подобный же двигатель можно применять также при бензиновом варианте работы, только вместо воздуха в цилиндры надо подавать рабочую смесь бензина с воздухом и вместо форсунки установить свечу зажигания. A similar engine can also be used with the gasoline version of the work, only instead of air, a working mixture of gasoline with air must be supplied to the cylinders and an spark plug should be installed instead of the nozzle.

Предлагаемый двигатель по сравнению с существующим имеет следующие преимущества: простота конструкции и возможность изготовления на обычном универсальном станочном оборудовании, отсутствие сложного и дорогостоящего коленчатого вала, простота цилиндрического блока цилиндров, полностью разгруженного от рабочих нагрузок, т. к. все усилие от поршней воспринимается только коренным валом, компактность, а значит намного меньшие габариты и вес; высокая износоустойчивость и высокий КПД, т.е. угол давления шатунов на поршень на порядок меньше, чем у двигателей с коленчатым валом, что уменьшает износ цилиндров и поршней и уменьшает потери на трение при движении поршня, в то же время шатуны при работе покачиваются относительно качающихся шайб на угол наклона порядка 40 - 45^o, т.е. сила трения от воздействия поршней на шаровые опоры штоков воздействует на очень малом пути, в то время как шейка коленчатого вала существующих двигателей в нижних головках шатунов при этих же нагрузках проворачивается на 360^o, т.е. в предлагаемом двигателе меньше потери на трение, кроме того применение прямого коренного вала исключает колебания первого и второго порядка, движение двух поршней в противоположных направлениях и параллельно коренному валу полностью уравновешиваются друг с другом.The proposed engine compared with the existing one has the following advantages: simplicity of design and the possibility of manufacturing on conventional universal machine equipment, the absence of a complex and expensive crankshaft, the simplicity of a cylindrical cylinder block, completely unloaded from working loads, since all the force from the pistons is perceived only by the radical shaft, compactness, which means much smaller dimensions and weight; high wear resistance and high efficiency, i.e. the pressure angle of the connecting rods on the piston is an order of magnitude smaller than that of engines with a crankshaft, which reduces the wear of cylinders and pistons and reduces friction losses during piston movement, while the connecting rods sway relative to the swinging washers by an angle of about 40 - 45 ^o , i.e. the friction force from the action of pistons on the ball bearings of the rods acts on a very small path, while the crankshaft neck of existing engines in the lower heads of the connecting rods rotates 360 ^o under the same loads, i.e. in the proposed engine there is less friction loss, in addition, the use of a direct main shaft excludes first and second order vibrations, the movement of two pistons in opposite directions and parallel to the main shaft are fully balanced with each other.

Таким образом, двигатель работает спокойно и с высоким КПД. В настоящее время опытный двигатель изготавливается авторами на одном из заводов г. Киева. Thus, the engine runs quietly and with high efficiency. Currently, the prototype engine is made by the authors at one of the factories in Kiev.

Claims

A piston engine containing a fixed housing, cylinders with two counter pistons in each, the main shaft with two counter-inclined disks rigidly fixed on it, on the outer surface of which spatially swinging washers are installed through the bearings, while the pistons are pivotally connected to the rods, the opposite ends of which are pivotally connected to the swinging washers, and the axis of the cylinders made parallel to the axis of the main shaft, characterized in that the engine is equipped with rings, each washer connected to one of them by means of two trunnions located opposite each other on the inner side of the ring, the rings are connected to the housing by two other trunnions located opposite each other on the outer side of the rings and are mounted with the possibility of rocking around the axes of the outer trunnions, while the axles of the trunnions located on the inner and outer sides, perpendicular to each other and lie in the same plane with the center of rotation of the discs and the center of spatial swaying of the washers, and the trunnions located on the outside of the rings are equipped with spring-loaded sliders, anovlennymi movable in the longitudinal grooves of the housing along the motor axis and parallel to the axis of the shaft radical.