RU2239075C2 - Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force - Google Patents

Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force Download PDF

Info

Publication number
RU2239075C2
RU2239075C2 RU2002123236A RU2002123236A RU2239075C2 RU 2239075 C2 RU2239075 C2 RU 2239075C2 RU 2002123236 A RU2002123236 A RU 2002123236A RU 2002123236 A RU2002123236 A RU 2002123236A RU 2239075 C2 RU2239075 C2 RU 2239075C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shafts
engine
shaft
gears
internal combustion
Prior art date
Application number
RU2002123236A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123236A (en
Inventor
Д.А. Иосселиани (RU)
Д.А. Иосселиани
Original Assignee
Иосселиани Дмитрий Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иосселиани Дмитрий Александрович filed Critical Иосселиани Дмитрий Александрович
Priority to RU2002123236A priority Critical patent/RU2239075C2/en
Publication of RU2002123236A publication Critical patent/RU2002123236A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2239075C2 publication Critical patent/RU2239075C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention can be used in designing steam, hydraulic and pneumatic engines. According to invention proposed engine contains cylinders, pistons, synchronizer, motion converter with output shaft, and housing. Engine is made up of units containing group of pistons on rods which are connected with synchronizer. Synchronizer is made either in form of flexible train or in form of gears fitted on shafts interconnected by controllable clutch. One of shafts is connected by second end with shaft of motion converter by means of clutch. Motion converter is made by placing gears and two overrunning clutches on two shafts. Overrunning clutches and gears are enclosed by internal gear fitted on output shaft to which unidirectional motion is applied. Engine units can be arranged coaxially (in series) or in parallel with connection of their shafts by controllable clutch. Linear electric motor, dynamo-starter, plunger pump, compressor and noncontact ignition system can be mounted on piston rods.
EFFECT: provision of simple design, easy-to-manufacture internal combustion engine featuring high efficiency and small specific weight.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Изобретение также может найти применение при проектировании паровых, гидравлических и пневматических двигателей.The invention relates to the field of engine building, namely to internal combustion engines. The invention may also find application in the design of steam, hydraulic and pneumatic engines.

Самой распространенной кинематической схемой в проектировании поршневых двигателей является кривошипно-шатунная схема, основной недостаток которой - переменное плечо момента на валу при наличии мертвых точек, где вектор силы направлен на разрушение системы. Менее употребима схема свободно-поршневого двигателя при некоторых достоинствах.The most common kinematic scheme in the design of reciprocating engines is a crank scheme, the main disadvantage of which is the variable arm of the torque on the shaft in the presence of blind spots, where the force vector is aimed at destroying the system. Less usable is the free-piston engine circuit with some advantages.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является изобретение, на которое выдано авторское свидетельство СССР №1802189 А1, МПК F02B 71/00, F03G 7/00, опубл. 15.03.1993, где на валу с коромыслами, на концах которых шарнирно закреплены шатуны с поршнями, установлены две обгонные муфты, встроенные в два редуктора, которые передают на выходной вал преобразованное движение. Недостатки этой схемы заключаются в усложнении конструкции, изменении плеча силы, передаваемого на вал момента, и в использовании двух редукторов.The closest analogue of the invention is the invention, which issued the USSR copyright certificate No. 1802189 A1, IPC F02B 71/00, F03G 7/00, publ. 03/15/1993, where on the shaft with yokes, at the ends of which the connecting rods with pistons are pivotally mounted, two overrunning clutches are installed, integrated in two gearboxes that transmit the converted movement to the output shaft. The disadvantages of this scheme are the complexity of the design, the change in the arm of the force transmitted to the shaft of the moment, and the use of two gearboxes.

Применение предлагаемого изобретения позволит создать двигатель внутреннего сгорания с постоянным плечом момента на валу с более высоким КПД, более технологичный и простой по конструкции, более ремонтопригодный и с меньшим удельным весом при прочих равных условиях.The application of the invention allows to create an internal combustion engine with a constant arm of the moment on the shaft with higher efficiency, more technological and simple in design, more maintainable and with a lower specific gravity, all other things being equal.

Задачи изобретения заключаются в необходимости:The objectives of the invention are the need:

1. Повысить КПД двигателя.1. Increase engine efficiency.

2. Уменьшить массу элементов, совершающих возвратно-поступательные движения.2. Reduce the mass of elements making reciprocating movements.

3. Обеспечить работоспособность двигателя при нештатной вспышке рабочей смеси (детонации).3. Ensure engine performance in the event of an abnormal outbreak of the working mixture (detonation).

4. Применить, усовершенствовав, преобразователь движения по заявке №2001114294/06(015446) Иосселиани Д.А.4. To apply, having improved, the motion converter according to the application No. 20011114294/06 (015446) Iosseliani D.A.

5. Обеспечить возможность проектирования двигателей поршневого типа в виде последовательно включаемых блоков, повышая ремонтопригодность и удобство эксплуатации.5. To provide the possibility of designing piston-type engines in the form of series-connected blocks, increasing maintainability and ease of use.

6. Уменьшить объем смесительной камеры и тем повысить эффективность работы двухтактных двигателей.6. Reduce the volume of the mixing chamber and thereby increase the efficiency of two-stroke engines.

7. Снизить удельный вес двигателя.7. Reduce the specific gravity of the engine.

Согласно предлагаемому изобретению двигатель включает в себя цилиндры, поршни, синхронизирующий элемент, преобразователь движения с выходным валом и корпус. Двигатель выполнен из блоков, содержащих группу поршней на штоках, связанных с синхронизирующим элементом, выполненным либо в виде гибкой передачи, либо в виде шестерен, сидящих на валах, сочленяемых управляемой муфтой сцепления. При этом один из валов вторым концом соединен муфтой с валом блока преобразователя движения. Преобразователь движения выполнен путем размещения на двух валах шестерен и двух обгонных муфт, охваченных шестерней с внутренним зацеплением, сидящей на выходном валу, с выводом на выходной вал однонаправленного вращательного движения. Блоки двигателя, содержащие поршни, могут быть расположены последовательно (соосно) или параллельно с сочленением их валов управляемой муфтой сцепления. На валу блока расположен кривошип с шатуном, оснащенным устройством компенсации противонаправленных векторов сил и посаженным на шип маховика динамо-стартера. При этом на штоке поршня может быть установлен линейный электродвигатель динамо-стартера, а на последующих штоках - плунжерный насос, компрессор и система бесконтактного зажигания.According to the invention, the engine includes cylinders, pistons, a synchronizing element, a motion converter with an output shaft, and a housing. The engine is made of blocks containing a group of pistons on the rods connected with a synchronizing element made either in the form of a flexible transmission or in the form of gears sitting on shafts articulated by a controlled clutch. In this case, one of the shafts with the second end is connected by a coupling to the shaft of the motion converter unit. The motion converter is made by placing gears and two overrunning clutches on two shaft shafts, covered by a gear with internal gear sitting on the output shaft, with unidirectional rotational movement being output to the output shaft. Engine blocks containing pistons can be arranged sequentially (coaxially) or in parallel with the articulation of their shafts by a controlled clutch. A crank with a connecting rod equipped with an anti-directional force vector compensation device and mounted on a dynamo-starter flywheel spike is located on the block shaft. At the same time, a linear dynamo-starter electric motor can be installed on the piston rod, and a plunger pump, compressor and contactless ignition system on the subsequent rods.

Устройство двигателя поясняется чертежами, где на фиг.1 - кинематическая схема двигателя; на фиг.2 - кинематическая схема параллельного включения блоков; на фиг.3 - схема блока преобразователя движения.The engine device is illustrated by drawings, where in Fig.1 is a kinematic diagram of the engine; figure 2 is a kinematic diagram of the parallel inclusion of blocks; figure 3 is a block diagram of a motion Converter.

На фиг.1 показано, что двигатель, согласно изобретению, выполнен из сочленяемых блоков A1...AN, которые содержат группу из двух или более поршней (1) на штоках (2), связанных синхронизирующим элементом (3), выполненным либо в виде гибкой передачи, либо, например, в виде шестерен (3а; 3б; 3в), сидящих на валах (4; 5), сочленяемых управляемой муфтой сцепления (6) последовательно (фиг.1) или параллельно, как на фиг.2. При этом вал (4) вторым концом соединен муфтой (7) с валом (8) блока Б преобразователя движения, предназначенного для преобразования качательного движения вала синхронизирующего элемента во вращательное движение выходного вала (13). Преобразователь движения выполнен путем размещения на валах (8) и (9) элементов (шестерен) (10) и обгонных муфт (1), (12), охваченных либо гибкой передачей (фиг.1), либо шестерней с внутренним зацеплением (фиг.3), сидящей на выходном валу (13). При этом вал (4) сочленен с кривошипом (15), шатун (16) которого с устройством (17) компенсации противонаправленных векторов сил шарнирно посажен на шип маховика (18) динамо-стартера (19). На противоположном поршню конце штока (2) установлены линейный электродвигатель (20) динамо-стартера, бесконтактное зажигание и есть возможность установить плунжерный насос или компрессор.Figure 1 shows that the engine according to the invention is made of articulated blocks A1 ... AN, which contain a group of two or more pistons (1) on the rods (2) connected by a synchronizing element (3), made either in the form flexible transmission, or, for example, in the form of gears (3a; 3b; 3c) sitting on the shafts (4; 5), articulated by a controlled clutch (6) in series (Fig. 1) or in parallel, as in Fig. 2. In this case, the shaft (4) with the second end is connected by a coupling (7) to the shaft (8) of the motion converter unit B, designed to convert the oscillating motion of the shaft of the synchronizing element into the rotational motion of the output shaft (13). The motion converter is made by placing elements (gears) (10) and overrunning clutches (1), (12) on the shafts (8) and (9), covered either by a flexible gear (Fig. 1) or a gear with internal gearing (Fig. 3) sitting on the output shaft (13). In this case, the shaft (4) is articulated with a crank (15), the connecting rod (16) of which with the device (17) for compensating the opposed force vectors is pivotally mounted on the spike of the flywheel (18) of the dynamo starter (19). At the end of the rod opposite the piston (2), a linear motor (20) of the dynamo starter, contactless ignition are installed and it is possible to install a plunger pump or compressor.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Как показывает кинематическая схема на фиг.1 с последовательным расположением блоков A1...AN и, как вариант, с параллельным на фиг.2, поршень (1) под действием рабочей среды перемещает шток (2) на ход Н, в свою очередь, поворачивающий синхронизирующий элемент (3) с радиусом R на угол А=Н·360/2·R·3,14, при этом перемещая второй шток со своим поршнем, чем совершается полуцикл действия механизма. Второй полуцикл происходит в обратном направлении. Вал (4) выполняет качательное движение, передаваемое на вал (5) соседнего аналогичного блока (при запуске его) посредством управляемой муфты сцепления (6), а через муфту (7) - на вал (8) блока Б преобразователя качательного движения в однонаправленное двухполупериодное вращательное, осуществляемое посредством размещения на валах (8) и (9) шестерен (10) и обгонных муфт (11) и (12), охваченных либо гибкой передачей (фиг.1), либо шестерней с внутренним зацеплением (фиг.3) на валу (13), что в отличие от вышеупомянутой заявки Д.А. Иосселиани позволяет использовать эту шестерню как маховик и как элемент сцепления с приводом машины, а также для привода дополнительных устройств. На валу (4) или на муфте (7) расположен кривошип (15) с шатуном (16), оснащенным устройством (17), предназначенным для компенсации противонаправленных векторов сил, возникающих, когда ось шатуна пересекается с осью маховика (18) динамо-стартера (19), и расстояние между осями вращения головок шатуна в этот момент должно уменьшиться на величину радиуса траектории оси кривошипа маховика, снижающего своей инерцией такую возможность как при запуске двигателя в виде стартера, так и при работе в роли динамо. Двигатель также может запускаться при помощи линейного электродвигателя динамо-стартера на линейно перемещающемся конце штока (2), что значительно повысит надежность изделия.As shown by the kinematic diagram in figure 1 with a sequential arrangement of blocks A1 ... AN and, as an option, parallel to figure 2, the piston (1) under the influence of the working medium moves the rod (2) to stroke N, in turn, a turning synchronizing element (3) with a radius R by an angle A = H · 360/2 · R · 3.14, while moving the second rod with its piston, which completes the half-cycle of the mechanism. The second half-cycle takes place in the opposite direction. The shaft (4) performs a rocking movement transmitted to the shaft (5) of a neighboring similar block (when it is started) by means of a controlled clutch (6), and through a clutch (7) to the shaft (8) of block B of the rocking-motion converter in a unidirectional half-wave rotational, carried out by placing on the shafts (8) and (9) gears (10) and overrunning clutches (11) and (12), covered either by a flexible transmission (Fig. 1), or a gear with internal gearing (Fig. 3) shaft (13), which, in contrast to the aforementioned application D.A. Iosseliani allows you to use this gear as a flywheel and as an element of coupling with the drive of the machine, as well as to drive additional devices. On the shaft (4) or on the coupling (7) there is a crank (15) with a connecting rod (16) equipped with a device (17) designed to compensate for the anti-directional force vectors that occur when the connecting rod axis intersects the axis of the flywheel (18) of the dynamo starter (19), and the distance between the axes of rotation of the connecting rod heads at this moment should decrease by the radius of the trajectory of the axis of the flywheel crank, which reduces its inertia both when starting the engine in the form of a starter and when acting as a dynamo. The engine can also be started using the linear motor of the dynamo starter at the linearly moving end of the rod (2), which will significantly increase the reliability of the product.

Предлагаемая схема двигателя предполагает использование элементов конструкции уже существующих в промышленности и не требующих сложных технологий, а также обеспечивает получение заявленных технических результатов.The proposed engine design involves the use of structural elements that already exist in the industry and do not require complex technologies, and also provides the claimed technical results.

Claims (4)

1. Двигатель внутреннего сгорания свободно-поршневой с постоянным плечом силы момента на валу, содержащий цилиндры, поршни, синхронизирующий элемент, преобразователь движения с выходным валом и корпус, отличающийся тем, что двигатель выполнен из блоков, содержащих группу поршней на штоках, связанных с синхронизирующим элементом, выполненным либо в виде гибкой передачи, либо в виде шестерен, сидящих на валах, сочленяемых управляемой муфтой сцепления, при этом один из валов вторым концом соединен муфтой с валом блока преобразователя движения, который выполнен путем размещения на двух валах шестерен и двух обгонных муфт, охваченных шестерней с внутренним зацеплением, сидящей на выходном валу, с выводом на него однонаправленного вращательного движения.1. The internal combustion engine is a free piston with a constant arm of the torque on the shaft, containing cylinders, pistons, a synchronizing element, a motion converter with an output shaft and a housing, characterized in that the engine is made of blocks containing a group of pistons on the rods associated with the synchronizing an element made either in the form of a flexible transmission, or in the form of gears sitting on shafts articulated by a controlled clutch, while one of the shafts is connected by a second end to the shaft of the converter unit Iya, which is made by placing gears and two overrunning clutches on two shafts, covered by a gear with internal gear sitting on the output shaft, with unidirectional rotational motion being output to it. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что блоки двигателя расположены последовательно (соосно) или параллельно с сочленением их валов управляемой муфтой сцепления.2. The engine according to claim 1, characterized in that the engine blocks are arranged sequentially (coaxially) or in parallel with the articulation of their shafts by a controlled clutch. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на валу блока расположен кривошип с шатуном, оснащенным устройством компенсации противонаправленных векторов сил и посаженным на шип маховика динамо-стартера.3. The engine according to claim 1, characterized in that on the shaft of the block there is a crank with a connecting rod equipped with a device for compensating anti-directional force vectors and planted on the spike of the flywheel of the dynamo starter. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на штоке поршня установлен линейный электродвигатель динамо-стартера, а на последующих штоках установлены плунжерный насос, компрессор и система бесконтактного зажигания.4. The engine according to claim 1, characterized in that a linear dynamo-starter electric motor is installed on the piston rod, and a plunger pump, compressor and contactless ignition system are installed on subsequent rods.
RU2002123236A 2002-08-29 2002-08-29 Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force RU2239075C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123236A RU2239075C2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123236A RU2239075C2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123236A RU2002123236A (en) 2004-06-27
RU2239075C2 true RU2239075C2 (en) 2004-10-27

Family

ID=33537108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123236A RU2239075C2 (en) 2002-08-29 2002-08-29 Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2239075C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009096763A1 (en) * 2008-01-30 2009-08-06 Kuralbaev Baurzhan Kaldybekovi Piston internal combustion engine
EA015906B1 (en) * 2009-10-06 2011-12-30 Дмитрий Викторович Мишута Method for enhancing operation efficiency of crank gear and assembly thereof
RU2465474C2 (en) * 2009-09-25 2012-10-27 Дмитрий Юрьевич Мирошниченко Internal combustion engine, and camshaft drive
RU2677440C2 (en) * 2017-06-29 2019-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009096763A1 (en) * 2008-01-30 2009-08-06 Kuralbaev Baurzhan Kaldybekovi Piston internal combustion engine
RU2465474C2 (en) * 2009-09-25 2012-10-27 Дмитрий Юрьевич Мирошниченко Internal combustion engine, and camshaft drive
EA015906B1 (en) * 2009-10-06 2011-12-30 Дмитрий Викторович Мишута Method for enhancing operation efficiency of crank gear and assembly thereof
RU2677440C2 (en) * 2017-06-29 2019-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5673665A (en) Engine with rack gear-type piston rod
KR102419856B1 (en) Infinitely Variable Compression Ratio and Single Stroke Length Mechanism or Dual Stroke Length Mechanism of Reciprocating 2-Cycle or 4-Cycle Internal Combustion Engine
US3895620A (en) Engine and gas generator
CN101709671B (en) Symmetrical rocker type large-torque output engine
US5562075A (en) Oscillating drive shaft and related components configuration for reciprocating piston engines
JPH11159339A (en) Internal combustion engine for converting reciprocating motion of piston to rotating motion by rack and pinion mechanism
KR101126316B1 (en) Apparatus for transmiting power
RU2239075C2 (en) Free-piston internal combustion engine with shaft torque constant arm of force
US10626793B2 (en) Internal pressure driven engine
RU2380543C2 (en) Piston machine
EP3486453B1 (en) Internal combustion engine with infinitely variable compression ratio mechanism
GB2112454A (en) Opposed piston compression ignition engine
RU2002123236A (en) FREE-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH PERMANENT SHOULDER OF TORQUE FORCE ON THE SHAFT
RU2677440C2 (en) Internal combustion engine
RU72273U1 (en) PISTON MACHINE
RU2151878C1 (en) Piston machine
RU2134795C1 (en) Method of and volumetric expansion (displacement) machine for conversion of motion
US3260249A (en) Internal combustion engine
RU2411382C2 (en) Internal combustion engine
RU2539698C1 (en) Opposite eight-cylinder engine
RU218640U1 (en) ENERGY MACHINE
SU1364763A1 (en) Drive of engine with external heat supply
RU2472954C2 (en) Piston machine with pendulum arm
RU2187665C2 (en) Internal combustion engine
RU2375595C1 (en) Asynchronous toothed converter of reciprocation into rotation and vice versa, front and rear crank pairs, idle gear and its anvil gear wheel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070830