RU2291313C2 - Four-stroke internal combustion engine (versions) - Google Patents

Four-stroke internal combustion engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2291313C2
RU2291313C2 RU2004122165/06A RU2004122165A RU2291313C2 RU 2291313 C2 RU2291313 C2 RU 2291313C2 RU 2004122165/06 A RU2004122165/06 A RU 2004122165/06A RU 2004122165 A RU2004122165 A RU 2004122165A RU 2291313 C2 RU2291313 C2 RU 2291313C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disks
shaft
engine
mechanisms
cylinders
Prior art date
Application number
RU2004122165/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004122165A (en
Inventor
Николай Иванович Колмогоров (RU)
Николай Иванович Колмогоров
Эммануил Израилевич Гарбуз (RU)
Эммануил Израилевич Гарбуз
Анатолий Александрович Горин (RU)
Анатолий Александрович Горин
Владимир Александрович Белов (RU)
Владимир Александрович Белов
Анатолий Михайлович Экемскин (RU)
Анатолий Михайлович Экемскин
Original Assignee
Открытое акционерное общество Ульяновский механический завод
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 Открытое акционерное общество Ульяновский механический завод filed Critical Открытое акционерное общество Ульяновский механический завод
Priority to RU2004122165/06A priority Critical patent/RU2291313C2/en
Publication of RU2004122165A publication Critical patent/RU2004122165A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2291313C2 publication Critical patent/RU2291313C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: according to invention, four-stroke internal combustion engine contains cylinders, pistons arranged in cylinders and mechanisms to transform reciprocation of pistons into rotation of engine shaft. Said mechanisms transforming reciprocation of pistons into rotation of shaft include connecting rods and disks. Disks are provided with two relatively perpendicular diametral slots, each accommodating slider, and connecting rods are hinge connected with sliders of corresponding disks.
EFFECT: provision of two-fold increase of engine power at he same displacement and overall dimensions and weight owing to execution of all four strokes at one turn of engine shaft.
3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.The present invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building.

Широко известны четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, рабочий цикл которых осуществляется за четыре такта.Four-stroke internal combustion engines are widely known, the duty cycle of which is carried out in four cycles.

Недостатком известных двигателей является низкая удельная мощность.A disadvantage of the known engines is the low power density.

Известен четырехтактный двигатель, выбранный в качестве прототипа, рабочий цикл которого осуществляется за четыре такта или за два оборота коленчатого вала (Двигатели внутреннего сгорания. / Под редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова. Москва. "Машиностроение", 1980 г., стр.22).Known four-stroke engine, selected as a prototype, the duty cycle of which is carried out for four cycles or two turns of the crankshaft (Internal combustion engines. / Edited by A.S. Orlin, M.G. Kruglova. Moscow. "Engineering", 1980 ., p. 22).

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит следующим образом.The duty cycle in a four-stroke engine is as follows.

Первый такт-впуск. Поршень находится в положении, близком к верхней мертвой точке (в.м.т.). При вращении коленчатого вала шатун перемещает поршень к нижней мертвой точке (н.м.т.), а распределительный механизм открывает впускной клапан и цилиндр заполняется горючей смесью. При достижении н.м.т. коленчатый вал поворачивается на 180°. Впускной клапан закрывается.The first stroke inlet. The piston is in a position close to top dead center (bmw). When the crankshaft rotates, the connecting rod moves the piston to the bottom dead center (N.M.T.), and the distribution mechanism opens the intake valve and the cylinder is filled with a combustible mixture. Upon reaching the NM the crankshaft rotates 180 °. The inlet valve closes.

Второй такт - сжатие. Поршень движется к в.м.т., сжимая горючую смесь. Вблизи в.м.т. горючее воспламеняется. При достижении поршнем в.м.т. коленчатый вал совершает полный оборот.The second measure is compression. The piston moves toward hm, compressing the combustible mixture. Near high-altitude combustible fuel. When the piston reaches the BMT the crankshaft makes a full revolution.

Третий такт - сгорание и расширение. В начале такта интенсивно сгорает топливо. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилиндре резко повышаются. Под давлением газов поршень перемещается к н.м.т. Расширяясь, газы совершают полезную работу. При достижении н.м.т. коленчатый вал поворачивается на полтора оборота. Третий такт называется рабочим ходом.The third measure is combustion and expansion. At the beginning of a cycle, fuel burns intensively. Due to the release of a large amount of heat, the temperature and pressure in the cylinder increase sharply. Under the pressure of the gases, the piston moves to N.M.T. By expanding, gases do useful work. Upon reaching the NM the crankshaft rotates one and a half turns. The third measure is called the stroke.

Четвертый такт - выпуск. Поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т., вытесняет продукты сгорания из цилиндра через открытый выпускной клапан. При достижении поршнем в.м.т. выпускной клапан закрывается. Коленчатый вал совершает два оборота.The fourth measure is the release. Piston moving from N.M.T. to bmw, displaces the combustion products from the cylinder through an open exhaust valve. When the piston reaches the BMT exhaust valve closes. The crankshaft makes two turns.

Недостаток известного двигателя заключается в низкой удельной мощности.A disadvantage of the known engine is its low power density.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является двукратное увеличение мощности двигателя при том же объеме цилиндров и практически тех же габаритах и весе за счет выполнения всех четырех тактов за один оборот вала двигателя.The problem solved by the invention is a twofold increase in engine power with the same cylinder volume and almost the same dimensions and weight by performing all four cycles in one revolution of the engine shaft.

По первому варианту это достигается тем, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем по крайней мере два цилиндра, поршни, размещенные в цилиндрах, и механизмы преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала двигателя, включающие шатуны, механизмы преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное снабжены дисками, а вал двигателя выполнен составным, при этом диски снабжены двумя взаимно перпендикулярными диаметральными пазами, в каждом из которых размещен ползун, шатуны шарнирно соединены с ползунами соответствующих дисков, причем диски жестко установлены на соответствующих частях вала, а противолежащие ползуны механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное попарно связаны стержнями.In the first embodiment, this is achieved by the fact that in a four-stroke internal combustion engine containing at least two cylinders, pistons located in the cylinders, and mechanisms for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the engine shaft, including connecting rods, reciprocating conversion mechanisms the rotary ones are equipped with disks, and the engine shaft is made integral, while the disks are equipped with two mutually perpendicular diametrical grooves, each of which contains the slider, the connecting rods are pivotally connected to the sliders of the respective disks, the disks being rigidly mounted on the corresponding parts of the shaft, and the opposite sliders of the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational motion are pairwise connected by rods.

По-второму варианту решаемая задача достигается тем, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере два цилиндра, поршни, размещенные в цилиндрах, и механизмы преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала двигателя, включающие шатуны, снабжен по крайней мере одним соединительным валом, а механизмы преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное снабжены дисками, при этом диски попарно жестко закреплены на соединительном валу и снабжены двумя взаимно перпендикулярными и диаметральными пазами, в каждом из которых размещен ползун, шатуны шарнирно соединены с ползунами соответствующих дисков, причем соединительные валы установлены в подшипниках и кинематически связаны с валом двигателя, например, зубчатой передачей.In the second embodiment, the problem to be solved is achieved by the fact that the four-stroke internal combustion engine comprising at least two cylinders, pistons located in the cylinders, and mechanisms for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the engine shaft, including connecting rods, is equipped with at least one the connecting shaft, and the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational are equipped with disks, while the disks are pairwise rigidly mounted on the connecting shaft and are equipped with two mutually perpendicular and diametrical grooves, in each of which a slider is placed, the connecting rods are pivotally connected to the sliders of the respective disks, the connecting shafts being mounted in bearings and kinematically connected to the motor shaft, for example, a gear transmission.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема работы четырехтактного двигателя, где:Figure 1 shows the operation diagram of a four-stroke engine, where:

а) - первый такт - впуск;a) - the first beat - inlet;

б) - второй такт - сжатие;b) - the second step - compression;

в) - третий такт - сгорание и расширение (рабочий ход);c) - the third step - combustion and expansion (working stroke);

г)- четвертый такт - выпуск.d) - the fourth measure - release.

На фиг.2 показан четырехтактный двигатель - вариант 1.Figure 2 shows a four-stroke engine - option 1.

На фиг.3 показан четырехтактный двигатель - вариант 2.Figure 3 shows a four-stroke engine - option 2.

Двигатель содержит по крайней мере два цилиндра 1, головку 2 цилиндров, впускной клапан 3, выпускной клапан 4, поршень 5, размещенный в цилиндре 1 и связанный поршневым пальцем 6 с шатуном 7, через который возвратно-поступательное движение поршня передается на вал 8 двигателя. Шатун 7 шарнирно связан с ползунами 9, размещенными с возможностью скольжения в пазах "А" дисков 10. Пазы "А" выполнены перпендикулярными и диаметральными.The engine contains at least two cylinders 1, a cylinder head 2, an intake valve 3, an exhaust valve 4, a piston 5 located in the cylinder 1 and connected by a piston pin 6 with a connecting rod 7, through which the reciprocating movement of the piston is transmitted to the engine shaft 8. The connecting rod 7 is pivotally connected to the sliders 9, which are slidably mounted in the grooves “A” of the disks 10. The grooves “A” are made perpendicular and diametrical.

По первому варианту вал двигателя выполнен составным из отдельных частей 8. Диски 10 жестко закреплены на соответствующих частях 8 вала, шатуны 7 шарнирно соединены с ползунами 9. Противолежащие ползуны 9 дисков 10 попарно жестко соединены стержнями 11.According to the first embodiment, the motor shaft is made up of separate parts 8. The disks 10 are rigidly fixed to the corresponding parts of the shaft 8, the connecting rods 7 are pivotally connected to the sliders 9. Opposite sliders 9 of the disks 10 are pairwise rigidly connected by the rods 11.

По второму варианту двигатель содержит по крайней мере соединительный вал 12, установленный с возможностью вращения в подшипниках 13. Диски 10 попарно жестко закреплены на соединительных валах 12, которые в свою очередь через зубчатые колеса 15 связаны с валом 8 двигателя.According to the second embodiment, the engine includes at least a connecting shaft 12 mounted for rotation in the bearings 13. The disks 10 are pairwise rigidly mounted on the connecting shafts 12, which, in turn, are connected through the gears 15 to the motor shaft 8.

Работа четырехтактного двигателя осуществляется следующим образом.The four-stroke engine is as follows.

Рабочий цикл в двигателе, совершаемый за четыре такта, происходит за один оборот вала двигателя.The duty cycle in the engine, performed in four cycles, occurs in one revolution of the motor shaft.

Первый такт - впуск. Поршень 5 находится в положении, близком к верхней мертвой точке (в.м.т.). При вращении вала 8 шатун 7 перемещает поршень 5 к нижней мертвой точке (н.м.т.), при этом ползуны 9, шарнирно связанные с шатуном 7, перемещаются в соответствующих им пазах "А", поворачивая диск 10, а распределительный механизм (не показано) открывает впускной клапан 3, и цилиндр 1 заполняется горючей смесью. При достижении н.м.т. вал 8 двигателя поворачивается на 90°. Впускной клапан закрывается.The first beat is the inlet. The piston 5 is in a position close to top dead center (bmw). When the shaft 8 rotates, the connecting rod 7 moves the piston 5 to the bottom dead center (bm), while the sliders 9, pivotally connected to the connecting rod 7, move in the corresponding grooves "A", turning the disk 10, and the distribution mechanism ( not shown) opens the intake valve 3, and cylinder 1 is filled with a combustible mixture. Upon reaching the NM motor shaft 8 rotates 90 °. The inlet valve closes.

Второй такт - сжатие. Поршень движется к в.м.т., сжимая горючую смесь. Ползуны 9 перемещаются в пазах "А" дисков 10. Вблизи в.м.т. горючее воспламеняется. При достижении поршнем 5 в.м.т. вал 8 двигателя поворачивается на 180°.The second measure is compression. The piston moves toward hm, compressing the combustible mixture. The sliders 9 are moved in the grooves "A" of the disks 10. Near the BMT combustible fuel. When the piston reaches 5 vol.m. motor shaft 8 rotates 180 °.

Третий такт - сгорание и расширение. Третий такт происходит при ходе поршня от в.м.т. к н.м.т. В начале такта интенсивно сгорает топливо. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилиндре резко повышаются. Под действием давления происходит дальнейшее перемещение поршня к н.м.т. и расширение газов. Ползуны 9 скользят в пазах "А", поворачивая диск 10. Во время расширения газы совершают полезную работу. Третий такт является рабочим ходом поршня. Достижению н.м.т. соответствует поворот вала 8 двигателя на 270°.The third measure is combustion and expansion. The third stroke occurs during the piston stroke from VMT to n.m.t. At the beginning of a cycle, fuel burns intensively. Due to the release of a large amount of heat, the temperature and pressure in the cylinder increase sharply. Under the action of pressure, the piston moves further to Nm.t. and gas expansion. The sliders 9 slide in the slots "A", turning the disk 10. During expansion, the gases perform useful work. The third stroke is the stroke of the piston. Achievement corresponds to a rotation of the shaft 8 of the engine 270 °.

Четвертый такт - выпуск. Поршень 5, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т., вытесняет газы из цилиндра 1 через открытый выпускной клапан 4. При достижении поршнем в.м.т. выпускной клапан закрывается. Ползуны 9 занимают соответствующее положение. Вал 8 двигателя совершает полный оборот. Четвертым тактом заканчивается рабочий цикл. При дальнейшем движении поршня в той же последовательности повторяются все процессы цикла.The fourth measure is the release. Piston 5, moving from N.M.T. to bmw, displaces gases from cylinder 1 through an open exhaust valve 4. When the piston reaches bmw exhaust valve closes. The sliders 9 occupy the corresponding position. The shaft 8 of the engine makes a full revolution. The fourth cycle ends the work cycle. With further movement of the piston in the same sequence, all cycle processes are repeated.

По первому варианту процессы цикла происходят следующим образом. Так как в механизмах преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное ползуны 9 жестко связаны стержнями 11, то в цилиндрах 1 поршни 5, перемещаемые шатунами 7, могут двигаться только в одном направлении. Например, если в цилиндрах первой пары происходят: в одном - впуск, а в другом - рабочий ход, то в соседней паре цилиндров происходят сжатие и выпуск.According to the first option, the cycle processes occur as follows. Since in the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational sliders 9 are rigidly connected by rods 11, in the cylinders 1 the pistons 5 moved by the connecting rods 7 can move in only one direction. For example, if the cylinders of the first pair occur: in one - the inlet, and in the other - the working stroke, then in the next pair of cylinders compression and release occur.

По второму варианту поршни 5 могут двигаться в цилиндрах 1 независимо друг от друга.In the second embodiment, the pistons 5 can move in the cylinders 1 independently of each other.

В предлагаемом двигателе перемещение из одного крайнего положения в другое происходит за четверть оборота вала двигателя. Это становится возможным за счет применения в качестве механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала вместо кривошипно-шатунного механизма кулисно-рычажного ("Механизмы в современной технике" И.И.Артоболевский. Том 2, стр.104. Москва, "Наука" 1979 г.).In the proposed engine, movement from one extreme position to another occurs in a quarter of a revolution of the motor shaft. This becomes possible due to the use of the reciprocating motion of the piston into the rotational movement of the shaft instead of the crank-link mechanism ("Mechanisms in modern technology" by I. I. Artobolevsky. Volume 2, p. 104. Moscow, " Science "1979).

Таким образом, поскольку в предлагаемом двигателе рабочий ход происходит вдвое чаще, предлагаемый двигатель выделяет вдвое больше энергии в единицу времени, чем обычный двигатель (прототип), при том же объеме цилиндров, весе и габаритах. Следовательно, вдвое увеличивается мощность и удельная мощность двигателя. Конструкция предлагаемого двигателя позволяет применять подшипники качения. Отсутствие коленчатого вала упрощает конструкцию и повышает технологичность.Thus, since the stroke of the proposed engine is twice as frequent, the proposed engine emits twice as much energy per unit time than a conventional engine (prototype), with the same cylinder volume, weight and dimensions. Consequently, the power and specific power of the engine are doubled. The design of the proposed engine allows the use of rolling bearings. The absence of a crankshaft simplifies the design and improves manufacturability.

Двигатель можно изготовить с помощью известных средств и стандартного оборудования.The engine can be manufactured using known means and standard equipment.

Claims (2)

1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере два цилиндра, поршни, размещенные в цилиндрах, и механизмы преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала двигателя, включающие шатуны, отличающийся тем, что механизмы преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное снабжены дисками, а вал двигателя выполнен составным, при этом диски снабжены двумя взаимно перпендикулярными диаметральными пазами, в каждом из которых размещен ползун, шатуны шарнирно соединены с ползунами соответствующих дисков, причем диски жестко установлены на соответствующих частях вала, а противолежащие ползуны механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное попарно связаны стержнями.1. Four-stroke internal combustion engine containing at least two cylinders, pistons located in the cylinders, and mechanisms for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the engine shaft, including connecting rods, characterized in that the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational ones are provided disks, and the motor shaft is made integral, while the disks are equipped with two mutually perpendicular diametrical grooves, in each of which a slider is placed, the connecting rods are articulated connected to the sliders of the respective disks, the disks being rigidly mounted on the corresponding parts of the shaft, and the opposing sliders of the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational motion are pairwise connected by rods. 2. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по крайней мере два цилиндра, поршни, размещенные в цилиндрах, и механизмы преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала двигателя, включающие шатуны, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним соединительным валом, а механизмы преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное снабжены дисками, при этом диски попарно жестко закреплены на соединительном валу и снабжены двумя взаимно перпендикулярными и диаметральными пазами, в каждом из которых размещен ползун, шатуны шарнирно соединены с ползунами соответствующих дисков, причем соединительные валы установлены в подшипниках и кинематически связаны с валом двигателя, например, зубчатой передачей.2. A four-stroke internal combustion engine containing at least two cylinders, pistons located in the cylinders, and mechanisms for converting the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the engine shaft, including connecting rods, characterized in that it is provided with at least one connecting shaft, and the mechanisms for converting the reciprocating motion into rotational motion are provided with disks, while the disks are pairwise rigidly mounted on the connecting shaft and provided with two mutually perpendicular and diagonal With the help of metric grooves, in each of which a slider is placed, the connecting rods are pivotally connected to the sliders of the respective disks, and the connecting shafts are mounted in bearings and kinematically connected to the motor shaft, for example, a gear transmission.
RU2004122165/06A 2004-07-19 2004-07-19 Four-stroke internal combustion engine (versions) RU2291313C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122165/06A RU2291313C2 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Four-stroke internal combustion engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122165/06A RU2291313C2 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Four-stroke internal combustion engine (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004122165A RU2004122165A (en) 2006-01-20
RU2291313C2 true RU2291313C2 (en) 2007-01-10

Family

ID=35872937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004122165/06A RU2291313C2 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Four-stroke internal combustion engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2291313C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004122165A (en) 2006-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2306444C2 (en) Internal combustion engine (versions) and method of combustion of gas in such engine
CN107237690A (en) Independent compression expansion ratio engine with variable compression ratio
JP7142096B2 (en) Mechanisms for converting reciprocating motion to rotary motion and vice versa, and applications of this mechanism
KR20110088490A (en) Internal combustion engine
KR20040032970A (en) An improved reciprocating internal combustion engine
US20010017122A1 (en) Internal-combustion engine with improved reciprocating action
US6453869B1 (en) Internal combustion engine with variable ratio crankshaft assembly
RU2721963C2 (en) Ice with lever crank mechanisms and counter-moving pistons
CN105840305A (en) Single-shaft dual expansion internal combustion engine
RU2291313C2 (en) Four-stroke internal combustion engine (versions)
US20060162678A1 (en) Dynamic journal engine
RU2482301C1 (en) Opposed internal combustion engine without piston rod
RU2525995C2 (en) Internal combustion engine
RU2737467C1 (en) Conrod-free rotary engine
US2259176A (en) Internal combustion engine
RU122703U1 (en) "NORMAS-MX-21" INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP2011501032A (en) Piston machine
RU221147U1 (en) Actuator mechanism of internal combustion engine
RU221777U1 (en) Gear actuator of an internal combustion engine
US7188598B2 (en) Rotary mechanical field assembly
RU2800634C1 (en) Turbine piston internal combustion engine
RU2480596C2 (en) Conversion mechanism of piston back-and-forth movement to rotational movement with rack-and-pinion mechanism in internal combustion engine
RU2184865C1 (en) Internal combustion engine
RU200107U1 (en) Connecting rod rotor motor
RU60140U1 (en) CRANK MECHANISM

Legal Events

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

Effective date: 20070720