RU2222704C2

RU2222704C2 - Internal combustion engine without connecting rods

Info

Publication number: RU2222704C2
Application number: RU2001120157/06A
Authority: RU
Inventors: Ромиль Габдуллович Хадиев (KZ); Ромиль Габдуллович Хадиев
Original assignee: Ромиль Габдуллович Хадиев
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines and piston machines. Proposed engine contains cylinders, pistons rigidly connected into pairs by rods, housing in which working shaft is mounted on bearings with power takeoff in middle part and provided with hole displaced through ? of piston stroke from axis of rotation of working shaft. Crankshaft is installed in hole of working shaft on bearings. Said crankshaft is provided with two opposite journals articulated through bearings with rods and located in different ends of shaft with displacement through of piston stroke from axis of crankshaft rotation and projecting from different sides beyond the limits of working shaft. According to invention, crankshaft journal are displaced in different sides, cylinders are arranged in cross-like manner and external engagement gear rim of hydraulic torque converter is used to take off power. Pump of hydraulic torque converter is connected through splines with working shaft, turbine of hydraulic torque converter is combined with its housing and power takeoff external engagement gear rim is located on housing of hydraulic torque converter. EFFECT: increased efficiency of engine. 5 cl, 22 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала, относящимся к четырехтактным и двухтактным двигателям. The invention relates to internal combustion engines with a rodless mechanism for converting reciprocating motion of pistons into rotational motion of the working shaft related to four-stroke and two-stroke engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом (патент ФРГ 3001094, F 02 B 75/32, 1981 г.), который имеет бесшатунный механизм, состоящий из двух частей рабочего вала, и вспомогательный коленвал, установленный посередине между частями рабочего вала со смещением на 1/4 хода поршня через подшипники. Также смещена на 1/4 хода поршня шейка вспомогательного коленвала, находящегося между двумя шестернями с диаметром 1/2 хода поршня, которые зацепляются с внутренними зубьями коронных шестерен, закрепленных в корпусе по оси рабочего вала, имеющего объединительный вал, соединяющий две части основного вала. Known internal combustion engine with a rodless mechanism (German patent 3001094, F 02 B 75/32, 1981), which has a rodless mechanism consisting of two parts of the working shaft, and an auxiliary crankshaft mounted in the middle between the parts of the working shaft with an offset of 1 / 4 piston strokes through bearings. The neck of the auxiliary crankshaft located between two gears with a diameter of 1/2 of the piston stroke, which mesh with the internal teeth of the ring gears fixed in the housing along the axis of the working shaft having a connecting shaft connecting two parts of the main shaft, is also shifted by 1/4 of the piston stroke.

Кроме того, известен двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом (см. а.с. СССР 1036945, МПК F 02 B, 75/32, 1983 г.), содержащий поршень с цилиндром, картер, в котором размещен составной вал, выполненный из двух половин и кривошипа, соединяющего половины и закрепленного в них на подшипниках на радиусе 1/4 хода поршня от оси вала, и шток, жестко связанный с поршнем и сочлененный через подшипник с кривошипом, причем кривошипная головка штока размещена в неподвижной направляющей с возможностью скольжения по ней, направляющая выполнена в виде вставки с пазом для головки штока, а картер снабжен сквозным окном для размещения в нем вставки, при этом рабочие поверхности паза снабжены накладками из антифрикционного материала. In addition, an internal combustion engine with a rodless mechanism is known (see AS USSR 1036945, IPC F 02 B, 75/32, 1983), comprising a piston with a cylinder, a crankcase in which a composite shaft made of two halves and a crank connecting the halves and mounted in them on bearings at a radius of 1/4 of the piston stroke from the axis of the shaft, and a rod rigidly connected to the piston and articulated through the bearing with the crank, the rod crank head being placed in a fixed rail with the possibility of sliding along it , the guide is made in the form of an insert ki with a slot for the head of the rod and the housing is provided with a through window for accommodating the insert, the working surfaces of the groove are provided with linings made of antifriction material.

Из всей совокупности известных технических решений наиболее близким по совокупности признаков и значимости прототипом является двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом (см. пат. WO 92/17694, МПК F 02 B 75/32, F 16 H 21/30, 15.10.1992 г.), в котором от рабочего вала попарно с разных сторон расположены цилиндры с поршнями, эти поршни попарно жестко связаны между собой штоками, сочлененными через подшипники с шейками коленчатого вала, коленвал имеет две шейки, расположенные по одной оси, а находящиеся в разных концах коленвала шейки смещены на 1/4 хода поршня от оси вращения коленвала и выступающие с разных сторон за пределы рабочего вала, где они сочленены через подшипники со штоками. Во вращающейся шейке коленвала имеется шестерня с диаметром 1/2 хода поршня, которая связана с коронной шестерней с диаметром хода поршня, коленвал закреплен через подшипники со смещением на 1/4 хода поршня в рабочем валу. Of the entire set of known technical solutions, the closest prototype in terms of its set of features and significance is an internal combustion engine with a rodless mechanism (see US Pat. WO 92/17694, IPC F 02 B 75/32, F 16 H 21/30, 10/15/1992 g .), in which cylinders with pistons are located in pairs from different sides from the working shaft, these pistons are pairwise rigidly interconnected by rods articulated through bearings with the crankshaft journals, the crankshaft has two necks located on the same axis, and located at different ends of the crankshaft the necks are shifted by 1/4 ho and the piston from the rotational axis of the crankshaft and projecting from different sides outside the main shaft, where they are coupled through bearings with rods. In the rotating neck of the crankshaft there is a gear with a diameter of 1/2 of the piston stroke, which is connected with a ring gear with a diameter of the piston stroke, the crankshaft is fixed through bearings with an offset of 1/4 of the piston stroke in the working shaft.

Недостатком прототипа является то, что рабочий вал состоит из двух частей и ориентируется между собой за счет объединительного вала с шестернями, которые являются выходом, недостаточно жестко ориентируют части рабочего вала и снижают вибрацию двигателя. The disadvantage of the prototype is that the working shaft consists of two parts and is oriented among themselves due to the unifying shaft with gears, which are the output, not sufficiently rigidly orient the parts of the working shaft and reduce engine vibration.

Технической задачей изобретения является снижение габаритных размеров, увеличение индикаторной мощности улучшением технических параметров механизма двигателя. An object of the invention is to reduce overall dimensions, increase indicator power by improving the technical parameters of the engine mechanism.

Поставленная задача достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, содержащем цилиндры, поршни, попарно жестко связанные между собой штоками, корпус, в котором на подшипниках размещен рабочий вал с отбором мощности в его средней части и имеющий отверстие, смещенное на 1/4 хода поршня от оси вращения рабочего вала, причем в отверстии рабочего вала через подшипники установлен коленчатый вал, имеющий две противоположно расположенные шейки, сочлененные через подшипники со штоками и находящиеся в разных концах вала со смещением на 1/4 хода поршня от оси вращения коленчатого вала и выступающие с разных сторон за пределы рабочего вала, согласно изобретению шейки коленчатого вала смещены в разные стороны, цилиндры расположены крестообразно, а для отбора мощности используется зубчатый венец наружного зацепления гидротрансформатора, причем насос гидротрансформатора соединен через шлицы с рабочим валом, турбина гидротрансформатора совмещена с его корпусом, а зубчатый венец наружного зацепления для отбора мощности находится на корпусе гидротрансформатора. The problem is achieved in that in an internal combustion engine with a rodless mechanism containing cylinders, pistons, pairwise rigidly interconnected by rods, a housing in which the working shaft is located on the bearings with power take-off in its middle part and having a hole offset by 1 / 4 piston strokes from the axis of rotation of the working shaft, with a crankshaft installed in the bore of the working shaft through bearings, having two oppositely arranged necks, articulated through bearings with rods and located at different ends shaft with a shift of 1/4 of the piston stroke from the axis of rotation of the crankshaft and protruding from different sides beyond the working shaft, according to the invention, the crankshaft necks are shifted in different directions, the cylinders are located crosswise, and a gear ring for external torque converter is used for power take-off, moreover the torque converter pump is connected via splines to the working shaft, the torque converter turbine is combined with its casing, and the external gear ring for power take-off is located on the torque converter casing ormatora.

Поставленная задача достигается также тем, что двигатель может иметь два модуля. The task is also achieved by the fact that the engine can have two modules.

Поставленная задача достигается также тем, что газораспределение может быть выполнено в виде участка юбки поршня, управляющего окнами цилиндра, соединенными с впускными и выпускными каналами. The task is also achieved by the fact that gas distribution can be performed in the form of a section of the piston skirt that controls the cylinder windows connected to the inlet and outlet channels.

Поставленная задача достигается также тем, что газораспределение может быть выполнено клапанным с кулачками и газораспределительной цепью. The task is also achieved by the fact that gas distribution can be performed valve with cams and gas distribution chain.

Поставленная задача достигается также тем, что газораспределительный механизм одного модуля может состоять из двух цепей. The task is also achieved by the fact that the gas distribution mechanism of one module can consist of two circuits.

Для работы четырехцилиндрового с крестообразно расположенными цилиндрами с бесшатунным механизмом двигателя, имеющего восемь камер расширения, у каждого штока по четыре рабочей камеры или модуля и у каждого модуля своя газораспределительная цепь с двумя участками газораспределения с выступающими в виде кулачков в нужном месте для управления, которые обеспечивают полное газораспределение этого двигателя. Но так как цилиндры попарно оппозитны, а штоки крестообразны, а каждая оппозитная пара объединены общим штоком с поршнями и отделенная гидротрансформатором на рабочем валу на модули или одинаковые модули находятся с разных концов рабочего вала, но только повернуты между собой на девяносто градусов по оси вращения, поэтому газораспределительный механизм разделен в каждый модуль, у каждого модуля своя газораспределительная цепь и свои две газораспределительные полосы, которые обеспечивают газораспределение своего модуля и находятся в этом модуле и берущие привод от ведущей звездочки, находящейся на рабочем валу со стороны того же модуля. For four-cylinder operation with crosswise arranged cylinders with a rodless engine mechanism having eight expansion chambers, each rod has four working chambers or modules and each module has its own gas distribution chain with two gas distribution sections with jaws protruding in the right place for control, which provide full gas distribution of this engine. But since the cylinders are oppositely opposed in pairs, the rods are crosswise, and each opposed pair is connected by a common rod with pistons and separated by a torque converter on the working shaft into modules or identical modules are located at different ends of the working shaft, but they are only rotated ninety degrees along the rotation axis, therefore, the gas distribution mechanism is divided into each module, each module has its own gas distribution circuit and its own two gas distribution strips that provide gas distribution to its module and are located in the same module and taking the drive from the drive sprocket located on the working shaft from the side of the same module.

В двухтактном режиме двигатель имеет всего четыре камеры расширения и поршни со стороны штока используются как перепускная камера для обеспечения работы двигателя, а уплотнение за счет крейцкопфов обеспечивает разделение между камерами и отделение бесшатунного механизма валов с полумодулями двигателя, а также отделение системы смазки двигателя, а соответственно нет газораспределительных цепей и звездочек, дополнительно уменьшаются габаритные размеры. Возможно использование вместо гидротрансформатора различных модификаций муфт сцепления. In the two-stroke mode, the engine has only four expansion chambers and the pistons on the stem side are used as a bypass chamber to ensure the operation of the engine, and the seal due to crossheads ensures separation between the chambers and separation of the rodless shaft mechanism with half-modules of the engine, as well as separation of the engine lubrication system, and accordingly there are no gas distribution chains and sprockets; overall dimensions are additionally reduced. It is possible to use instead of the torque converter various modifications of the clutch.

Противоположное расположение цилиндров - оппозитное с двумя поршнями на одном штоке исключает вращательный момент от трения скольжения подшипников штока, соединяющихся со смещенной шейкой коленвала. Есть возможность применения только подшипников качения, а нахождение подшипников коленвала и рабочего вала на одном уровне дает дополнительное преимущество: уменьшение скручивающих моментов валов. The opposite arrangement of cylinders - the opposite with two pistons on the same rod eliminates the torque from the sliding friction of the rod bearings, connected to the offset neck of the crankshaft. There is the possibility of using only rolling bearings, and finding the bearings of the crankshaft and working shaft at the same level gives an additional advantage: reducing the torsional moments of the shafts.

Для уменьшения габаритных размеров, улучшения газораспределения всего механизма используется газораспределительный механизм в виде цепей, которые разделены по ширине на четыре участка управления, с выступающими в виде кулачков в определенных местах каждого участка для полного газораспределения двигателя. Газораспределительные цепи вращаются в ту же сторону, что и рабочий вал. Газораспределительный механизм в виде цепей имеет ведущие звездочки, которые закреплены на рабочем валу жестко, соотношение зубьев звездочки к звеньям цепи 1:2 или звеньев в два раза больше чем зубьев. У каждой цепи два катка-звездочки, установленные с механизмом натяжения газораспределительной цепи у горизонтальных противолежащих головок двигателя, закрепленных в корпусе через подшипники и имеющих выходные валы для привода собственных нужд двигателя: масляный насос, насос охлаждающей жидкости, генератор. В зависимости от числа зубьев в звездочках получаем увеличение оборотов в пределах два, три раза. В камерах расширения двигателя, находящихся со стороны штока от поршня, имеется механизм управления клапанами с катком, находящимся над газораспределительным участком с определенным зазором, в определенном месте. Механизм дает возможность замены трения скольжения на трение качения, удлинение пути движения по кулачку газораспределительной цепи с улучшением качества газораспределения, а в камерах расширения, находящихся не со стороны штока от поршня, используются штанги для связи механизма управления с механизмом исполнения. В двигателе имеется две газораспределительные цепи с двумя катками-звездочками в каждой цепи, имеющие выходные валы для привода собственных нужд двигателя с увеличением оборотов в два раза и более, это повышает производительность, значит уменьшает габаритные размеры и металлоемкость приводных механизмов и узлов. У каждой цепи по два кулачка, а каждая газораспределительная цепь у своего штока с цилиндрами или полумодуля, находящиеся в корпусе рабочего вала. Газораспределительная цепь имеет большой зазор между газораспределительной цепью и катком и поэтому как следствие - безударные кулачки. Между ведущей звездочкой и корпусом имеется шестерня для запуска двигателя от стартера. Несколько камер расширения работают от одних и тех же кулачков газораспределительной цепи, значит у них одинаковая степень открывания клапанов и равномерный режим работы даже по мере износа. To reduce the overall dimensions, improve the gas distribution of the entire mechanism, a gas distribution mechanism is used in the form of chains that are divided in width into four control sections, with jaws protruding in certain places of each section for complete engine gas distribution. Gas distribution circuits rotate in the same direction as the working shaft. The gas-distributing mechanism in the form of chains has driving sprockets that are rigidly fixed to the working shaft, the ratio of sprocket teeth to chain links is 1: 2 or two times more than teeth. Each chain has two sprocket wheels mounted with a gas distribution chain tension mechanism for horizontal opposing engine heads mounted in a housing through bearings and having output shafts for driving the engine's own needs: oil pump, coolant pump, generator. Depending on the number of teeth in the sprockets, we get an increase in speed within two, three times. In the expansion chambers of the engine located on the piston side of the rod, there is a valve control mechanism with a roller located above the gas distribution section with a certain clearance in a certain place. The mechanism makes it possible to replace sliding friction with rolling friction, lengthening the path of movement along the cam of the gas distribution chain with improved gas distribution quality, and in expansion chambers located not on the piston side of the piston, rods are used to connect the control mechanism to the execution mechanism. The engine has two gas distribution circuits with two sprocket rollers in each chain, having output shafts for driving the engine's own needs with an increase in speed of two or more times, this increases productivity, which means it reduces the overall dimensions and metal consumption of the drive mechanisms and components. Each chain has two cams, and each gas distribution chain has its own rod with cylinders or a half module located in the working shaft housing. The gas distribution chain has a large gap between the gas distribution chain and the roller and therefore, as a result, shockless cams. Between the drive sprocket and the housing there is a gear for starting the engine from the starter. Several expansion chambers operate from the same cams of the gas distribution chain, which means they have the same degree of opening of the valves and a uniform mode of operation even as they wear out.

Двигатель имеет раздельную систему смазки для гидротрансформатора с газораспределительным механизмом и коробкой переключения передач, смазывающихся трансмиссионным маслом. А сам двигатель смазывается моторным маслом и имеет систему охлаждения поршней и штоков по специальным каналам в штоках. По одному каналу подается масло в поршни, по другому возвращается, смазывая цилиндры и поршни, охлаждая их, обратно в полость двигателя, имеющего радиатор охлаждения масла или теплоносителя. Есть возможность применения газораспределительной цепи в качестве насоса моторного масла путем увлечения цепью масла при прохождения катка-звездочки после поворота. Масло отрывается и попадает к стенке корпуса кармана двигателя, где есть специальный карман для последующего отбора в картер. The engine has a separate lubrication system for the torque converter with a gas distribution mechanism and gearbox, lubricated with gear oil. And the engine itself is lubricated with engine oil and has a cooling system for pistons and rods through special channels in the rods. Oil is supplied to the pistons through one channel, and returns through the other, lubricating the cylinders and pistons, cooling them back into the cavity of the engine having an oil cooling radiator or coolant. It is possible to use the gas distribution chain as a motor oil pump by dragging the oil chain while passing the sprocket wheel after turning. The oil comes off and gets to the wall of the engine pocket housing, where there is a special pocket for subsequent selection into the crankcase.

Между штоками рядом с газораспределительными цепями закреплен через подшипники на корпусе рабочего вала зацепленный со шлицами рабочего вала гидротрансформатор, который адаптирован для этих условий и имеет шестерню наружного зацепления для отбора мощности. Гидротрансформатор отличается большим диаметром, соединяющим его через подшипники с рабочим валом двигателя, а шестерня гидротрансформатора соединяется непосредственно с коробкой переключения скоростей, так как средняя часть двигателя скреплена в единый корпус с коробкой переключения передач и имеет единую систему смазки, которая обеспечивает гидротрансформатор и всю систему кроме двигателя смазкой трансмиссионным маслом. Двигатель имеет свою систему смазки с моторным маслом, которая обеспечивает смазкой: рабочий вал, бесшатунный механизм, штоки с поршнями, цилиндрами и, где необходимо, моторное масло. Эта система разделена с помощью сальников, находящихся на рабочем валу. В гидротрансформаторе есть отбор для работы автоматической коробки переключения передач от реактора. Between the rods next to the gas distribution circuits, a torque converter, which is adapted to these conditions and has an external gear gear for power take-off, is hooked to the slots of the working shaft through bearings on the working shaft housing. The torque converter has a large diameter connecting it through the bearings to the working shaft of the engine, and the torque converter gear is connected directly to the gearbox, since the middle part of the engine is fastened in a single housing with a gearbox and has a single lubrication system that provides a torque converter and the entire system except engine lubricated with gear oil. The engine has its own lubrication system with engine oil, which provides lubrication: working shaft, rodless mechanism, rods with pistons, cylinders and, where necessary, engine oil. This system is divided by seals located on the working shaft. The torque converter has a selection for the operation of an automatic gearbox from the reactor.

В бесшатунном механизме двигателя, за счет использования 1/4 хода поршня в механизме и преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала, используется довольно большой ход поршня, что дает предпочтение дизельному циклу работы двигателя. In the rodless engine mechanism, by using 1/4 of the piston stroke in the mechanism and converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the working shaft, a rather large piston stroke is used, which gives preference to the diesel engine operation cycle.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлен двигатель внутреннего сгорания для наглядности в продольном разрезе с бесшатунным механизмом и газораспределительным механизмом в виде цепей, находящихся рядом с цилиндрами;
на фиг.2 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез А-А;
на фиг.3 - двигатель внутреннего сгорания, разрез Б-Б с бесшатунным механизмом для наглядности имеет местные разрезы;
на фиг.4 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез В-В на уровне газораспределительной цепи;
на фиг. 5 - кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом и газораспределительным механизмом в виде цепей, находящихся рядом с цилиндрами;
на фиг. 6 - кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез Г-Г;
на фиг. 7 - кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез Д-Д перед газораспределительными цепями;
на фиг.8 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, для наглядности в продольном разрезе с параллельно расположенным газораспределительным механизмом в виде цепей;
на фиг.9 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез Е-Е;
на фиг.10 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез Ж-Ж;
на фиг.11 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез З-З на уровне газораспределительного механизма;
на фиг.12 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, для наглядности в продольном разрезе с параллельно расположенными газораспределительными цепями;
на фиг.13 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в разрезе И-И;
на фиг.14 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в разрезе К-К;
на фиг. 15 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, с двухтактным газораспределением, имеющий для наглядности частичные разрезы.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 shows an internal combustion engine for clarity in a longitudinal section with a rodless mechanism and a gas distribution mechanism in the form of chains located next to the cylinders;
figure 2 - internal combustion engine with a rodless mechanism, section aa;
figure 3 - internal combustion engine, a section BB with a rodless mechanism for clarity, has local sections;
figure 4 - internal combustion engine with a rodless mechanism, section bb at the gas distribution chain;
in FIG. 5 is a kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism and a gas distribution mechanism in the form of chains adjacent to the cylinders;
in FIG. 6 is a kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, section G-G;
in FIG. 7 is a kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, a section DD in front of the gas distribution circuits;
on Fig - internal combustion engine with a rodless mechanism, for clarity, in longitudinal section with a parallel gas distribution mechanism in the form of chains;
figure 9 - internal combustion engine with a rodless mechanism, a cut EE;
figure 10 is an internal combustion engine with a rodless mechanism, section FJ;
figure 11 is an internal combustion engine with a rodless mechanism, a section ZZ at the level of the gas distribution mechanism;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, for clarity, in longitudinal section with parallel gas distribution circuits;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, in the context of II;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, in the context of KK;
in FIG. 15 - an internal combustion engine with a rodless mechanism, with a two-stroke gas distribution, having, for illustration, partial sections.

на фиг. 16 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в разрезе Л-Л, с муфтой сцепления сухого исполнения;
на фиг. 17 - двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в разрезе М-М, с муфтой сцепления сухого исполнения;
на фиг.18 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, с двухтактным газораспределением;
на фиг.19 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, разрез Н-Н с муфтой сцепления сухого исполнения;
на фиг.20 - Кинематическая схема двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, в разрезе О-О с муфтой сцепления;
на фиг. 21 - один цикл поэтапного движения бесшатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, в один оборот рабочего вала;
на фиг.22 - диаграмма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом, без учета углов опережения и показано с разделом тактов в газораспределительном механизме.in FIG. 16 - internal combustion engine with a rodless mechanism, in the context of L-L, with a dry clutch;
in FIG. 17 - an internal combustion engine with a rodless mechanism, in the context of MM, with a dry clutch;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, with a push-pull gas distribution;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, section NN with a dry clutch;
on Fig - Kinematic diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, in the context of O-O with a clutch;
in FIG. 21 - one cycle of the phased movement of the rodless mechanism of the internal combustion engine, in one revolution of the working shaft;
in Fig.22 is a gas distribution diagram of an internal combustion engine with a rodless mechanism, without taking into account advance angles, and is shown with a clock section in the gas distribution mechanism.

Двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом содержит цилиндры 1, расположенные напротив друг друга, крестообразно с разных сторон от рабочего вала 2. Каждая пара оппозитных цилиндров закреплена в корпусе 3 двигателя, в котором размещен рабочий вал 2 на подшипниках 4, рабочий вал 2 с отверстием, расположенным со смещением на 1/4 хода поршня от главной оси вращения. В отверстие через подшипники 5 установлен коленвал 6 (фиг.1 и фиг. 2) Коленвал 6, установленный на подшипниках 5 в рабочий вал 2, имеет две шейки, выступающие за пределы рабочего вала 2, с разных концов, находящиеся противоположно от оси вращения коленвала 6, имеющего смещение на 1/4 хода поршня. Эти шейки сочленены через подшипники 7 со штоками 8 посередине, которые через уплотнительные камеры-крейцкопфы 9 жестко сочленены с помощью резьбы с поршнями 10, находящимися в оппозитных цилиндрах 1 (фиг.3). An internal combustion engine with a rodless mechanism comprises cylinders 1 located opposite each other, crosswise on opposite sides of the working shaft 2. Each pair of opposed cylinders is fixed in the engine casing 3, in which the working shaft 2 is mounted on bearings 4, the working shaft 2 with an opening, located with an offset of 1/4 of the piston stroke from the main axis of rotation. A crankshaft 6 is installed in the hole through the bearings 5 (Fig. 1 and Fig. 2). The crankshaft 6, mounted on the bearings 5 in the working shaft 2, has two necks protruding beyond the working shaft 2, from different ends, located opposite from the axis of rotation of the crankshaft 6 having an offset of 1/4 of the piston stroke. These necks are articulated through bearings 7 with rods 8 in the middle, which are rigidly articulated through cross-head sealing chambers 9 by means of a thread with pistons 10 located in opposed cylinders 1 (Fig. 3).

В двигателе для отбора мощности используется середина рабочего вала 2, который в зацеплении через шлицы 11 с гидротрансформатором 12, закрепленным на рабочем валу через подшипники и имеющим зубчатый венец 13 наружного зацепления для отбора мощности двигателя. In the engine for power take-off, the middle of the working shaft 2 is used, which is meshed through splines 11 with a torque converter 12 mounted on the working shaft through bearings and having a gear ring 13 for external engagement.

Гидротрансформатор 12 для этого двигателя конструктивно изменен. В рабочем валу двигателя установлен через подшипники реактор 14, который используется в системе управления автоматической коробки переключения передач с помощью шестерни 15. Насос 16 через шлицы соединен с рабочим валом 2, а турбина 17 совмещена с корпусом гидротрансформатора, на котором находится зубчатый венец 13 наружного зацепления для отбора мощности. The torque converter 12 for this engine is structurally modified. A reactor 14, which is used in the automatic gearbox control system with gear 15, is installed in the engine’s working shaft through bearings. The pump 16 is connected via slots to the working shaft 2, and the turbine 17 is combined with the torque converter housing, on which there is an external gear 13 for power take-off.

Используются газораспределительные механизмы в виде цепей, или газораспределительные цепи 18. В этом случае две однорядные цепи обеспечивают по ширине цепей четыре участка управления с выступающими в виде кулачков 19 в определенных местах каждого участка и для полного газораспределения двигателя с восьмью камерами расширения. Газораспределительные цепи 18 вращаются в ту же сторону, что и рабочий вал 2 двигателя и имеет опорные катки 20, которые находятся в нужном месте управления как опора для механизма управления клапанами, смещенными в нужное место для обеспечения работы двигателя (фиг.4, фиг.7 и фиг.8, 11). Газораспределительная цепь 18 имеет ведущую звездочку 21, которая закреплена на рабочем валу жестко, с соотношением зубьев звездочки к звеньям цепи один к двум или звеньев в два раза больше чем зубьев. А также имеет четыре катка-звездочки 22, которые в зависимости от количества зубьев будут иметь увеличение оборотов, по техническим условиям в пределах два-три раза (на чертежах показана 1/2 фиг.10 и 11). Каток-звездочки 22 установлены с механизмом натяжения газораспределительной цепи и закреплены у противолежащих головок двигателя или в корпусе двигателя параллельно горизонтальному полумодулю (фиг.9 и 14). Каток-звездочки 22 закреплены через подшипники. У каждого катка-звездочки 22 есть выходной вал 23 для собственных нужд: масляный насос, генератор, насос охлаждающей жидкости (фиг. 13). В двигателе имеется механизм управления клапанами с катком 24, находящимся над одной из газораспределительных полос с определенным зазором, в нужный момент из нужного места с помощью кулачка 19 как конус раздвигает, так как газораспределительная цепь 18 оказывается между катком клапанного механизма 24 и катком-опорой 20, потом освобождает, когда закончится кулачок 19 на распределительной полосе. Так работает весь механизм газораспределения (фиг. 4. и фиг. 5 фиг.6). Это дает возможность замены трения скольжения на трение качения с использованием штанг толкателей для удаленных рабочих камер от рабочего вала. В двигателе имеются четыре катка-звездочки 22 с выходными валами 23 для привода собственных нужд двигателя с увеличением оборотов, что повышает производительность приводных механизмов и узлов, уменьшает габаритные размеры и металлоемкость. Между ведущей звездочкой и корпусом имеется шестерня 25 для запуска двигателя от стартера (фиг.12). Gas distribution mechanisms are used in the form of chains, or gas distribution chains 18. In this case, two single-row circuits provide four control sections with the width of the chains with protruding cams 19 in certain places of each section and for complete engine gas distribution with eight expansion chambers. The gas distribution circuits 18 rotate in the same direction as the working shaft 2 of the engine and has track rollers 20, which are located in the right control place as a support for the valve control mechanism, shifted to the right place to ensure the operation of the engine (Fig. 4, Fig. 7 and Figs. 8, 11). The gas distribution chain 18 has a drive sprocket 21, which is fixed to the working shaft rigidly, with the ratio of the teeth of the sprocket to the chain links is one to two or two times more than the teeth. It also has four asterisks 22, which, depending on the number of teeth, will have an increase in speed, according to technical specifications, within two to three times (1/2 is shown in the drawings 10 and 11). The roller-sprockets 22 are installed with a tensioning mechanism of the gas distribution chain and are fixed at the opposite engine heads or in the engine housing parallel to the horizontal half-module (Figs. 9 and 14). The roller wheels 22 are fixed through bearings. Each asterisk 22 has an output shaft 23 for its own needs: an oil pump, a generator, a coolant pump (Fig. 13). The engine has a valve control mechanism with a roller 24, located above one of the gas distribution strips with a certain clearance, at the right time from the right place using the cam 19 as a cone moves apart, since the gas distribution circuit 18 is between the valve mechanism roller 24 and the support roller 20 , then frees when cam 19 on the distribution strip ends. This is how the whole gas distribution mechanism works (Fig. 4. and Fig. 5 of Fig.6). This makes it possible to replace sliding friction with rolling friction using pusher rods for remote working chambers from the working shaft. The engine has four asterisk rollers 22 with output shafts 23 for driving the engine's own needs with an increase in speed, which increases the performance of the drive mechanisms and components, reduces overall dimensions and metal consumption. Between the drive sprocket and the housing there is a gear 25 for starting the engine from the starter (Fig. 12).

Механизмы двухплечие имеют свои катки 24 с подшипниками, которые расположены над газораспределительным участком газораспределительной цепи и работающих с большим зазором в безударном режиме (на чертежах механизм не показан кроме катка 24). Two-arm mechanisms have their own rollers 24 with bearings, which are located above the gas distribution section of the gas distribution chain and operate with a large gap in shock-free mode (in the drawings, the mechanism is not shown except for the roller 24).

Устройство работает следующем образом. С целью увеличения ресурса работы и КПД, уменьшения габаритных размеров, снижения вибрации и износа возвратно-поступательное движение поршней 10 преобразуется во вращательное движение рабочего вала 2 путем использования в рабочем валу 2 отверстия, имеющего смещение на 1/4 хода поршня от центра вращения рабочего вала для установки в это отверстие через подшипники 5 коленвала 6, имеющего выступающие из разных концов рабочего вала шейки, смещенные на противоположные стороны от центра вращения коленвала, или две шейки от оси вращения коленвала в разные стороны и с разных концов коленвала, выступающие за пределы рабочего вала (фиг.15 и фиг.18 и 20). С этими шейками через подшипники связаны штоки, которые движутся возвратно-поступательно, а рабочий вал вращается, но у коленвала движение сложное. Он движется по кругу и крутится в обратном направлении. The device operates as follows. In order to increase the service life and efficiency, reduce overall dimensions, reduce vibration and wear, the reciprocating movement of the pistons 10 is converted into rotational movement of the working shaft 2 by using holes in the working shaft 2 having an offset of 1/4 of the piston stroke from the center of rotation of the working shaft for installation in this hole through bearings 5 of the crankshaft 6, having necks protruding from different ends of the working shaft, offset to opposite sides from the center of rotation of the crankshaft, or two necks from the axis of rotation of the crankshaft in different directions and from different ends of the crankshaft protruding beyond the working shaft (Fig. 15 and Fig. 18 and 20). Rods are connected to these necks through bearings, which move back and forth, and the working shaft rotates, but the movement is complicated at the crankshaft. It moves in a circle and spins in the opposite direction.

Как показано на фиг. 3 в статическом состоянии и один цикл поэтапного движения коленвал 6 вращается как водило со смещением оси на 1/4 хода поршня. As shown in FIG. 3 in a static state and one cycle of phased movement, the crankshaft 6 rotates as a carrier with an axis offset of 1/4 of the piston stroke.

Таким образом, за счет вращения коленвала 2 и эксцентрической втулки 4 в разные стороны они складываются до середины хода поршня I-II. Thus, due to the rotation of the crankshaft 2 and the eccentric sleeve 4 in different directions, they are folded up to the middle of the piston stroke I-II.

Потом раскладываются до другого края хода поршня II-III. Then they are laid out to the other end of the piston stroke II-III.

И обратно складываются, прокрутившись вокруг оси коленвала 2 также до середины III-IV. And they fold back, scrolling around the axis of the crankshaft 2 also to the middle of III-IV.

Потом раскладываются до другого края, и так каждый шток 7 движется возвратно-поступательно IV-I, то есть цикл движения штока. Then they are laid out to the other edge, and so each rod 7 moves reciprocating IV-I, that is, the cycle of movement of the rod.

Таким образом, эксцентрическая втулка 4 совершает в обратном направлении круговое движение со смещением оси на 1/4 хода поршня, а коленвал 2 крутится в другом направлении вокруг основной оси с шейками со смещением оси на 1/4 хода поршня. Thus, the eccentric sleeve 4 performs a circular motion in the opposite direction with an axis offset of 1/4 of the piston stroke, and the crankshaft 2 rotates in the other direction around the main axis with necks with an axis offset of 1/4 of the piston stroke.

Если рассмотреть газораспределение четырехпоршневого двигателя с противолежащими цилиндрами по краям коленвала, напротив шеек с порядком работы поршней или камер расширения; I; II; III; 1-ч, которые расположены как бы по кругу (фиг. 7), то достаточно четырех газораспределительных колец с кулачками с разделительными технологическими проточками для полного газораспределения в клапанных механизмах. За счет противоположности рабочих камер в двигателе одно кольцо с кулачком выполняет функции сразу для двух выхлопных клапанов противолежащих камер расширения двигателя или для двух всасывающих клапанов противолежащих камер расширения. If we consider the gas distribution of a four-piston engine with opposing cylinders along the edges of the crankshaft, opposite the necks with the order of operation of the pistons or expansion chambers; I; II; III; 1-h, which are arranged as if in a circle (Fig. 7), then four gas distribution rings with cams with dividing technological grooves are enough for complete gas distribution in valve mechanisms. Due to the opposition of the working chambers in the engine, one ring with a cam performs functions for two exhaust valves of opposite expansion chambers of the engine or for two suction valves of opposite expansion chambers at once.

Таким образом, за счет вращения рабочего вала 2 и коленвала 6 в разные стороны они складываются до середины хода поршня. Thus, due to the rotation of the working shaft 2 and the crankshaft 6 in different directions, they are folded to the middle of the piston stroke.

Потом раскладываются до другого края хода поршня. Then they are laid out to the other end of the piston stroke.

И обратно складываются, прокрутившись вокруг оси отверстия рабочего вала 2 также до середины. And they fold back, scrolling around the axis of the openings of the working shaft 2 also to the middle.

Таким образом, коленвал 6 совершает круговое движение в обратном направлении, его ось крутится в другом направлении вокруг основной оси рабочего вала со смещением оси 1/4 хода поршня, а рабочий вал 2 крутится. Thus, the crankshaft 6 makes a circular motion in the opposite direction, its axis rotates in the other direction around the main axis of the working shaft with an offset of the axis 1/4 of the piston stroke, and the working shaft 2 rotates.

Рассмотрим газораспределение двигателя с четырьмя цилиндрами, расположенными попарно крестообразно с углом девяносто градусов, имеющими восемь камер расширения с разных сторон поршней и в разных краях цилиндра с порядком работы камер расширения: 1, 2, 3, 4, 3, 4, 1, 2, которые расположены по кругу (фиг. 3), то достаточно четырех газораспределительных участков для двигателя по два кулачка 19 в разных газораспределительных цепях 18 (см. диаграмму газораспределения фиг. 22). В диаграмме углы опережения не учтены, сама диаграмма описана в виде газораспределительного круга поэтому рабочий ход в двигателе происходит через девяносто градусов поворота коленвала. Диаграмма разделена на две модульные группы. Из диаграммы видно, что из-за расположения модулей газораспределительные цепи повернуты на девяносто градусов, но они взаимозаменяемы. За счет оппозитного расположения рабочих камер, расположения самих камер расширения и смещения места управления с использованием опорных катков 20 один газораспределительный участок с кулачком выполняет функции сразу для четырех выпускных режимов камер расширения одного модуля, а другой кулачок - для четырех впускных режимов камер расширения того же модуля газораспределительного механизма. Consider the gas distribution of an engine with four cylinders arranged in pairs in a crosswise manner with an angle of ninety degrees, having eight expansion chambers on different sides of the pistons and at different cylinder edges with the working order of the expansion chambers: 1, 2, 3, 4, 3, 4, 1, 2, which are arranged in a circle (Fig. 3), then enough four gas distribution sections for the engine, two cams 19 in different gas distribution circuits 18 (see the gas distribution diagram of Fig. 22). The lead angles are not taken into account in the diagram; the diagram itself is described in the form of a gas distribution circle; therefore, the stroke in the engine occurs through ninety degrees of crankshaft rotation. The diagram is divided into two modular groups. It can be seen from the diagram that, due to the arrangement of the modules, the gas distribution circuits are rotated ninety degrees, but they are interchangeable. Due to the opposite arrangement of the working chambers, the location of the expansion chambers themselves and the displacement of the control place using the track rollers 20, one gas distribution section with a cam performs the functions for four exhaust modes of the expansion chambers of one module at once and another cam for the four inlet modes of the expansion chambers of the same module gas distribution mechanism.

Claims

1. An internal combustion engine with conrod-free mechanism, comprising cylinders, pistons, pairwise rigidly interconnected rods, the housing, wherein the bearing is placed on the operating shaft with the power take in its middle part and having an opening, shifted by ^_1/4 turns from the axis of the piston the output shaft, wherein in the opening of the working shaft is mounted through bearings crankshaft having two opposed collar, articulated through bearings with rods and located at opposite ends of the shaft with an offset of ^_1/4 of the stroke of SI rotation of the crankshaft and protruding from different sides beyond the working shaft, characterized in that the necks of the crankshaft are shifted in different directions, the cylinders are located crosswise, and a gear ring of the external torque converter is used for power selection, and the torque converter pump is connected via splines to the working shaft , the turbine of the torque converter is combined with its casing, and the ring gear for external power take-off is located on the case of the torque converter.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the engine has two modules.

3. The engine according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the gas distribution is made in the form of a section of the piston skirt that controls the cylinder windows connected to the inlet and outlet channels.

4. The engine according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the gas distribution is made valve with cams and gas distribution chain.

5. The engine according to claim 4, characterized in that the gas distribution mechanism of one module consists of two circuits.