RU2406838C2 - Piston conrod-free internal combustion engine (versions) - Google Patents
Piston conrod-free internal combustion engine (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2406838C2 RU2406838C2 RU2009106614/06A RU2009106614A RU2406838C2 RU 2406838 C2 RU2406838 C2 RU 2406838C2 RU 2009106614/06 A RU2009106614/06 A RU 2009106614/06A RU 2009106614 A RU2009106614 A RU 2009106614A RU 2406838 C2 RU2406838 C2 RU 2406838C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- eccentric
- crankcase
- cylinder
- crank
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано на транспортных средствах: мотоциклах, автомобилях, речных судах, летательных аппаратах, а также в качестве привода стационарных энергетических установок.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and can be used on vehicles: motorcycles, cars, river vessels, aircraft, and also as a drive for stationary power plants.
Аналогом предлагаемому двигателю являются бесшатунные двигатели Баландина (Баландин С.С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания, 1972).An analogue of the proposed engine are Balandin rodless engines (Balandin S.S. Rodless internal combustion engines, 1972).
В бесшатунных двигателях Баландина в несколько раз снижаются потери на трение, значительно увеличивается КПД, повышается надежность и создаются условия для увеличения ресурса двигателей за счет снижения трения поршней о цилиндры вследствие применения бесшатунного механизма преобразования движения.In the Balandin rodless engines, friction losses are reduced several times, the efficiency is significantly increased, the reliability is increased, and conditions are created for increasing the engine life due to the reduction of the piston friction against the cylinders due to the use of the rodless movement conversion mechanism.
Механический КПД опытных бесшатунных моторов Баландина равен 94% против 75…85% двигателей с кривошипно-шатунными механизмами.The mechanical efficiency of the experimental Balandin rodless motors is equal to 94% against 75 ... 85% of engines with crank mechanisms.
Прототипом является двигатель внутреннего сгорания Баландина, выполненный по схеме со спаренным эксцентриком (То же, стр.14. Рис. 11в).The prototype is the Balandin internal combustion engine, made according to the scheme with a twin eccentric (Same, p. 14. Fig. 11c).
Коленчатый вал этого двигателя аналогичен коленчатому валу кривошипно-шатунного двигателя, но имеет в два раза меньший радиус кривошипа. На шатунной шейке коленвала установлен спаренный эксцентрик. На эксцентрики устанавливаются ползуны, которые через штоки соединены с поршнями. Ползуны относительно друг друга расположены под углом 90°, поэтому двигатель может быть выполнен по Х и V-образным схемам.The crankshaft of this engine is similar to the crankshaft of a crank engine, but has half the radius of the crank. A twin eccentric is mounted on the crank pin of the crankshaft. Slides are installed on the eccentrics, which are connected to the pistons through the rods. Sliders relative to each other are located at an angle of 90 °, so the engine can be made according to the X and V-shaped schemes.
Этот двигатель имеет недостатки. Так как эксцентрик спаренный, то двигатель невозможно выполнить рядным, расположить цилиндры в одной плоскости, что для автомобилестроения немаловажно. На коленвале невозможно выполнить среднюю опору между цилиндрами из-за спаренного эксцентрика, поэтому двигатель имеет небольшой ресурс. Двигатель сложен в изготовлении.This engine has disadvantages. Since the eccentric is paired, the engine cannot be made in-line, to position the cylinders in the same plane, which is important for the automotive industry. On the crankshaft, it is impossible to perform the average support between the cylinders due to the twin eccentric, therefore the engine has a small resource. The engine is difficult to manufacture.
Изобретение направлено на устранение перечисленных недостатков.The invention is aimed at eliminating the above disadvantages.
Техническим результатом для всех трех вариантов является повышение экономичности и ресурса двигателя за счет уменьшения трения поршней о стенки цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что каждый цилиндр двигателя оснащен своим эксцентриком, расположенным на кривошипе коленвала, а также оснащен фиксаторами для прохождения средних «мертвых» точек. Для недопустимости обратного вращения коленвала на его коренной шейке также установлен фиксатор. Как вариант, для прохождения «мертвых» точек на эксцентрике устанавливается упор в форме эвольвентного зуба или в форме штифта, а в картере выполнены ответные впадины. Сущность изобретения поясняется при помощи чертежей.The technical result for all three options is to increase the efficiency and resource of the engine by reducing the friction of the pistons against the cylinder walls. The essence of the invention lies in the fact that each cylinder of the engine is equipped with its own eccentric located on the crank of the crankshaft, and is also equipped with clamps for passing the middle "dead" points. To prevent the reverse rotation of the crankshaft, a latch is also installed on its main neck. Alternatively, for the passage of “dead” points on the eccentric, an emphasis is set in the form of an involute tooth or in the form of a pin, and reciprocal cavities are made in the crankcase. The invention is illustrated using the drawings.
На фиг.1 показан описываемый бесшатунный двигатель;Figure 1 shows the described rodless engine;
на фиг.2 - то же, разрез по А-А фиг.1;figure 2 is the same, a section along aa of figure 1;
на фиг.3 - то же, при положении поршня в средней правой «мертвой» точке;figure 3 - the same, with the piston in the middle right "dead" point;
на фиг.4 - то же, при положении поршня в средней левой «мертвой» точке;figure 4 - the same, with the position of the piston in the middle left "dead" point;
на фиг.5 - то же, момент прохождения поршнем средней правой «мертвой» точки по инерции;figure 5 is the same, the moment the piston passes the middle right "dead" point by inertia;
на фиг.6 - двигатель, разрез по Б-Б фиг.1;figure 6 is an engine, a section along BB-1 of figure 1;
на фиг.7 показаны силы, действующие при пуске двигателя в момент прохождения поршнем средней правой «мертвой» точки;in Fig.7 shows the forces acting when starting the engine at the moment the piston passes the middle right "dead center";
на фиг.8 показаны силы, действующие при пуске двигателя в момент прохождения поршнем средней левой «мертвой» точки;on Fig shows the forces acting when starting the engine at the moment the piston passes the middle left “dead point”;
на фиг.9 показано прохождение средней «мертвой» точки эксцентриком с упором в форме эвольвентного зуба;figure 9 shows the passage of the middle dead center by an eccentric with emphasis in the form of an involute tooth;
на фиг.10 показано взаимное расположение зубьев и впадин:figure 10 shows the relative position of the teeth and depressions:
- а - 15° до средней «мертвой» точки;- a - 15 ° to the middle "dead" point;
- 6 - 30° после средней «мертвой» точки;- 6 - 30 ° after the middle "dead center";
на фиг.11 - показан пример выполнения упора эксцентрика в форме штифта;figure 11 shows an example of the execution of the emphasis of the eccentric in the form of a pin;
Фиг.12 - поршень с ползуном и штоком, выполненные одной деталью;Fig - piston with a slider and a rod, made in one piece;
Фиг.13 - четырехцилиндровый поршневой, бесшатунный двигатель.Fig - four-cylinder piston, rodless engine.
Двигатель состоит из картера 1 (см. Фиг.1 и 2), в котором находится механизм преобразования движения, состоящий из коленвала 2, эксцентрика 3, ползуна 4, штока 5. Шток соединен с ползуном через палец 6. К картеру крепится цилиндр 7, в котором установлен поршень 8 с поршневыми кольцами 9. Поршень соединен со штоком поршневым пальцем 10. К цилиндру крепится головка цилиндра 11, на который установлена свеча зажигания 12, впускной и выпускной клапаны 13, 14. На картере выполнены направляющие поверхности 15 для ползуна. В ползуне установлены ролики 16, фиксируемые пружинами 17. На двигателе установлены система охлаждения, система смазки, система топливопитания, система пуска, механизм газораспределения, как на обычных поршневых двигателях внутреннего сгорания.The engine consists of a crankcase 1 (see Figs. 1 and 2), in which there is a movement conversion mechanism consisting of a
Особенностью предлагаемого двигателя является то, что он имеет четыре «мертвые» точки. Верхняя «мертвая» точка - при положении поршня в крайнем верхнем положении. Нижняя «мертвая» точка - при положении поршня в крайнем нижнем положении. Средняя-правая «мертвая» точка - при положении поршня в середине между крайними положениями, при этом кривошип коленвала повернут вправо на 90° от оси цилиндра. Средняя-левая «мертвая» точка при положении поршня в середине между крайними положениями, при этом кривошип коленвала повернут влево на 90° от оси цилиндра. Средние правая и левая «мертвые» точки показаны на Фиг.3 и 4. Прохождение «мертвых» точек работающего двигателя происходит за счет инерционных сил. На Фиг.5 показан момент прохождения средней-правой «мертвой» точки. Поршень двигается вниз, коленвал вращается вправо, эксцентрик вращается влево и проходит среднюю «мертвую» точку за счет инерционной силы 18 от поршня, ползуна, штока и эксцентрика.A feature of the proposed engine is that it has four “dead spots”. Top dead center - when the piston is in its highest position. The bottom dead center is when the piston is in its lowest position. Mid-right “dead center” - when the piston is in the middle between the extreme positions, while the crankshaft crank is rotated 90 ° to the right of the cylinder axis. The middle-left “dead center” when the piston is in the middle between the extreme positions, while the crankshaft crank is rotated 90 ° to the left of the cylinder axis. The middle right and left "dead" points are shown in Figures 3 and 4. The passage of the "dead" points of a running engine is due to inertial forces. Figure 5 shows the moment of passage of the middle-right dead center. The piston moves down, the crankshaft rotates to the right, the eccentric rotates to the left and passes the middle “dead center” due to the
Для прохождения средних «мертвых» точек неработающего двигателя, например в момент пуска двигателя, в ползуне установлены фиксаторы, которые состоят из роликов и пружин. Фиксаторы позволяют вращаться эксцентрику только в одну сторону. Для недопущения вращения коленвала в обратную сторону на картере в опоре коренной шейки коленвала установлены фиксаторы (см. Фиг.6), состоящие из роликов 19 и пружин 20.To pass the middle "dead" points of an idle engine, for example, at the time of starting the engine, clamps, which consist of rollers and springs, are installed in the slider. The locks allow the eccentric to rotate in only one direction. To prevent rotation of the crankshaft in the opposite direction on the crankcase in the support of the main neck of the crankshaft mounted clamps (see Fig.6), consisting of
Действие сил при прохождении средней-правой «мертвой» точки при пуске двигателя показано на Фиг.7. При пуске двигателя пусковое устройство сообщает коленвалу угловую скорость ω, при этом кривошип коленвала действует в точке А на эксцентрик с силой Р. Ролик 16 фиксирующего устройства, находящийся справа, тормозит эксцентрик 4 в точке В. Сила Р на плече L создает момент М, который вращает эксцентрик. Эксцентрик, вращаясь, двигается вниз, тянет за собой ползун, который через шток двигает поршень со скоростью v.The action of forces when passing the middle-right “dead center” when starting the engine is shown in Fig.7. When starting the engine, the starting device informs the crankshaft of the angular velocity ω, while the crankshaft crank acts at point A on an eccentric with a force P. rotates the cam. The eccentric, rotating, moves downward, pulls a slider, which moves the piston through the rod with a speed v.
Действие сил при прохождении средней-левой «мертвой» точки при пуске двигателя показано на Фиг.8. При пуске двигателя пусковое устройство сообщает коленвалу угловую скорость ω, при этом кривошип коленвала действует в точке А на эксцентрик с силой Р. Ролик 16 фиксирующего устройства, находящийся слева, тормозит эксцентрик 4 в точке В. Сила Р на плече L создает момент М, который вращает эксцентрик. Эксцентрик, вращаясь, двигается вверх, тянет за собой ползун, который через шток двигает поршень со скоростью v.The action of forces when passing the middle-left “dead center” when starting the engine is shown in Fig. 8. When starting the engine, the starting device informs the crankshaft of the angular velocity ω, while the crankshaft crank acts at point A on an eccentric with a force P. rotates the cam. The eccentric, rotating, moves upward, pulls a slider, which moves the piston through the rod with a speed v.
Для прохождения средних «мертвых» точек в момент пуска двигателя (как вариант) на эксцентрике можно установить упор в виде зуба или штифта, а на картере сделать упор в виде выемки. Прохождение средней «мертвой» точки эксцентрика с упором, выполненным в форме зуба, показано на Фиг.9. Эвольвентный зуб 21 выполняется за одно целое с эксцентриком или изготавливается отдельной деталью и закрепляется на эксцентрике со стороны кривошипа. На картере выполнены напротив кривошипа в средней левой и правой «мертвых» точках две выемки 22 в форме впадин шестерен с внутренним зубчатым зацеплением. Д1 - делительный диаметр для зуба. Д2 - делительный диаметр впадин. Делительный диаметр зуба Д1 равен половине диаметра Д2 впадин.To pass the middle “dead” points at the time of starting the engine (as an option), an emphasis in the form of a tooth or a pin can be installed on the eccentric, and emphasis in the form of a recess can be made on the crankcase. The passage of the middle dead center of the eccentric with an emphasis made in the form of a tooth is shown in Fig.9. The
На Фиг.10,а показано положение зуба эксцентрика в момент 15° до средней «мертвой» точки. На Фиг.10,б показано положение зуба эксцентрика в момент - 30° после средней мертвой точки поворота кривошипа коленвала.Figure 10, a shows the position of the tooth of the eccentric at the moment of 15 ° to the middle "dead center". Figure 10, b shows the position of the eccentric tooth at a moment of 30 ° after the average dead center of rotation of the crankshaft crank.
На Фиг.11 упор эксцентрика выполнен в форме штифта 23, диаметр Д1 равен половине диаметра Д2, поэтому впадина 24 имеет форму цилиндрической галтели. При любом другом отношении диаметров Д1 к Д2 впадина будет иметь вид циклоиды.11, the emphasis of the eccentric is made in the form of a
Упоры в виде зубьев или штифтов можно разместить на картере, а впадины выполнить на эксцентрике.Emphasis in the form of teeth or pins can be placed on the crankcase, and hollows on the eccentric.
Детали - поршень, поршневой палец, шток, палец штока, ползун - можно выполнить одной целой деталью, как у двигателей Баландина. Такая деталь показана на Фиг.12.Details - a piston, a piston pin, a rod, a rod pin, a slider - can be performed as a single unit, as in Balandin engines. Such a detail is shown in FIG.
Работа предлагаемого двигателя не отличается от работы поршневого двигателя внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом.The operation of the proposed engine does not differ from the operation of a reciprocating internal combustion engine with a crank mechanism.
Двигатель может быть двухтактным или четырехтактным, может быть бензиновым или дизельным.The engine may be push-pull or four-stroke, may be gasoline or diesel.
Отличительной особенностью предлагаемого бесшатунного двигателя является то, что он может быть рядным или оппозитным, а при выполнении двигателя четырехцилиндровым двигатель полностью уравновешен. Инерционные силы поршней, эксцентриков, ползунов соответственно попарно направлены друг к другу, поэтому взаимно компенсируются. Возникающий момент пары сил M1 от поршней П1 и П2 компенсируется моментом М2 от поршней П3 и П4 (см. Фиг.13).A distinctive feature of the proposed rodless engine is that it can be in-line or opposed, and when the engine is four-cylinder, the engine is completely balanced. The inertial forces of the pistons, eccentrics, sliders, respectively, are pairwise directed to each other, therefore, mutually compensated. The resulting moment of a pair of forces M 1 from the pistons P1 and P2 is compensated by the moment M 2 from the pistons P3 and P4 (see Fig. 13).
Преимущество предлагаемого двигателя перед двигателем с кривошипно-шатунным механизмом - в уменьшении трения поршней о стенки цилиндров, в результате чего в несколько раз снижаются суммарные потери мощности на трение, значительно увеличивается коэффициент полезного действия, улучшается экономичность, повышается моторесурс.The advantage of the proposed engine over an engine with a crank mechanism is in reducing the friction of the pistons against the cylinder walls, as a result of which the total friction power loss is reduced several times, the efficiency is significantly increased, the economy is improved, and the service life is increased.
Предлагаемый двигатель можно легко построить из автомобильного двигателя. Необходимо заменить коленвал автомобиля на коленвал с кривошипами с уменьшенным в два раза радиусами, в картере необходимо выполнить направляющие плоскости для ползунов. Установить ползуны с эксцентриками на кривошипы. В ползуны и в опору коленвала установить фиксаторы (шарики или ролики с пружинами).The proposed engine can be easily constructed from an automobile engine. It is necessary to replace the crankshaft of the car with a crankshaft with cranks with radii reduced by half; in the crankcase, it is necessary to make guide planes for the sliders. Install the eccentric sliders on the cranks. To establish clamps (balls or rollers with springs) in the sliders and in the crankshaft support.
Увеличение себестоимости изготовления двигателя окупается экономией топлива и увеличением ресурса по предварительным расчетам в два-три раза.The increase in the cost of manufacturing the engine pays off by saving fuel and increasing the resource by preliminary calculations two to three times.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106614/06A RU2406838C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Piston conrod-free internal combustion engine (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106614/06A RU2406838C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Piston conrod-free internal combustion engine (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009106614A RU2009106614A (en) | 2010-08-27 |
RU2406838C2 true RU2406838C2 (en) | 2010-12-20 |
Family
ID=42798541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106614/06A RU2406838C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Piston conrod-free internal combustion engine (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2406838C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202012100865U1 (en) | 2011-03-14 | 2012-07-05 | Eduard V. Olkhovsky | Free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders |
RU182162U1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-08-06 | Владимир Николаевич Карнаухов | Internal combustion engine |
RU2701036C1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-09-24 | Михаил Михайлович Лесковский | Piston two-stroke engine |
-
2009
- 2009-02-25 RU RU2009106614/06A patent/RU2406838C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202012100865U1 (en) | 2011-03-14 | 2012-07-05 | Eduard V. Olkhovsky | Free-piston engine generator with oppositely arranged cylinders |
RU182162U1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-08-06 | Владимир Николаевич Карнаухов | Internal combustion engine |
RU2701036C1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-09-24 | Михаил Михайлович Лесковский | Piston two-stroke engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009106614A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR960007104B1 (en) | Engine using compressed air | |
US7201133B2 (en) | Internal combustion engine having dual piston cylinders and linear drive arrangement | |
RU2423615C2 (en) | Internal combustion engine (versions) | |
RU2580191C1 (en) | Internal combustion engine | |
WO1996041936A1 (en) | Multiple circular slider crank reciprocating piston internal combustion engine | |
US10267225B2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2406838C2 (en) | Piston conrod-free internal combustion engine (versions) | |
JP5478741B2 (en) | Low fuel consumption, low emission 2-stroke engine | |
CN101603438A (en) | A kind of motor car engine | |
CA1082603A (en) | Reciprocating rotary engine | |
CN101205812A (en) | Four-piston cylinder engine | |
JP2011017329A (en) | Two-cylinder one-crank pin type multiple cylinder cycloid reciprocating engine using planetary gear double eccentric disk | |
WO2014012152A1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2131528C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU131086U1 (en) | PISTON ENGINE | |
CN101037957A (en) | Air cylinder annular arrangement crankless internal-combustion engines | |
RU148949U1 (en) | LEVER-PISTON ENGINE | |
US9322274B2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2286473C1 (en) | Internal combustion engine | |
KR102286484B1 (en) | Multi-Cylinder Rotary Engine With Triangular Cylinder | |
RU2178825C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2200239C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU70549U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE "REVOLVER TYPE" WITH REDUCED VIBRATION | |
RU2610626C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120226 |