RU2564725C2 - Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders - Google Patents
Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564725C2 RU2564725C2 RU2013128781/06A RU2013128781A RU2564725C2 RU 2564725 C2 RU2564725 C2 RU 2564725C2 RU 2013128781/06 A RU2013128781/06 A RU 2013128781/06A RU 2013128781 A RU2013128781 A RU 2013128781A RU 2564725 C2 RU2564725 C2 RU 2564725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- cylinders
- pistons
- rods
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроению и компрессоростроению, и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания или поршневого компрессора.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular engine building and compressor engineering, and can be used as an internal combustion engine or reciprocating compressor.
Известны конструкции бескривошипных поршневых тепловых двигателей, например бескривошипный двигатель внутреннего сгорания (RU №2264546, F02B 75/26, F01B 3/04, заявл. 08.04.2004, опубл. 20.11.2005). Двигатель содержит цилиндр, гильзу, поршень, ступенчатый выходной вал, одна из ступеней которого соединена с поршнем посредством оси. На выходной вал опирается одним из своих концов пружина. Ступень выходного вала, соединенная с поршнем, выполнена в виде стакана, стенки которого охватывают поршень.Known designs of crankless reciprocating heat engines, for example, a crankless internal combustion engine (RU No. 2264546, F02B 75/26, F01B 3/04, decl. 08.04.2004, publ. 20.11.2005). The engine contains a cylinder, a sleeve, a piston, a stepped output shaft, one of the stages of which is connected to the piston via an axis. One of its ends is supported by a spring. The output shaft stage connected to the piston is made in the form of a glass, the walls of which cover the piston.
В стенках стакана выполнен сквозной радиальный канал, сообщающийся с впускной полостью двигателя. Торец стакана выполнен в виде криволинейной поверхности. На противоположных концах оси (цапфах), соединяющей поршень с валом, установлены по два подшипника качения. Внутренние по отношению к поршню подшипники опираются на криволинейную поверхность выходного вала, а наружные расположены в прямолинейных канавках корпуса. Второй конец пружины закреплен на оси подшипников.A through radial channel is made in the walls of the glass, communicating with the engine inlet cavity. The end face of the glass is made in the form of a curved surface. At the opposite ends of the axis (pins) connecting the piston to the shaft, two rolling bearings are installed. Bearings internal to the piston are supported by the curved surface of the output shaft, while external bearings are located in the straight grooves of the housing. The second end of the spring is mounted on the axis of the bearings.
К недостаткам такой конструкции относятся сравнительно большие габариты двигателя, обусловленные значительной высотой и усложненной конструкцией поршня. Отсюда - увеличенная масса поршня и двигателя в целом. Кроме того, двигатель работает по двухтактному циклу, что также, из-за недостатков процессов газообмена (поперечно-щелевая система продувки цилиндра), снижает его экономические показатели.The disadvantages of this design include the relatively large dimensions of the engine, due to the significant height and complicated piston design. Hence the increased mass of the piston and the engine as a whole. In addition, the engine operates on a two-stroke cycle, which also, due to deficiencies in gas exchange processes (transverse-slotted cylinder purge system), reduces its economic performance.
Наиболее близким решением к заявляемому является конструкция поршневого двигателя для преобразования энергии рабочего тела в механическую работу (патент RU №2227209, C17F01B 3/04, F02B 75/32, опубл. 20.04.2004). Двигатель содержит поршни, цилиндры с пазами на его цилиндрической поверхности, передаточный механизм с роликами, камеру сжатия и сгорания, механизм газораспределения, выходной вал. Поршни связаны с валом подвижным соединением, состоящим из зубчатых реек и зубчатых роликов, что позволяет поршням двигаться вдоль оси вала и передавать при этом крутящий момент. Поршни кинематически связаны с цилиндрами при помощи пары роликов и криволинейного паза, который сообщает поршню вращательное движение.The closest solution to the claimed is the design of a piston engine for converting the energy of the working fluid into mechanical work (patent RU No. 2227209, C17F01B 3/04, F02B 75/32, publ. 04/20/2004). The engine contains pistons, cylinders with grooves on its cylindrical surface, a transmission mechanism with rollers, a compression and combustion chamber, a gas distribution mechanism, and an output shaft. Pistons are connected to the shaft by a movable joint, consisting of gear racks and gear rollers, which allows the pistons to move along the axis of the shaft and transmit torque. Pistons are kinematically connected to the cylinders by means of a pair of rollers and a curved groove that gives the piston rotational motion.
Основными недостатками такого двигателя являются:The main disadvantages of such an engine are:
- сложная конструкция поршня из-за выполненной на его внутренней поверхности зубчатой рейки;- the complex design of the piston due to the toothed rack made on its inner surface;
- наличие зубчатых роликов, что приводит к увеличению массы двигателя и количества изнашивающихся частей, вследствие чего снижается его ресурс и увеличивается стоимость двигателя;- the presence of gear rollers, which leads to an increase in the mass of the engine and the number of wearing parts, as a result of which its resource is reduced and the cost of the engine increases;
- повышенный шум и вибрация при работе двигателя из-за большого количества неизбежных технологических зазоров;- increased noise and vibration during engine operation due to the large number of inevitable technological gaps;
- наличие двух криволинейных поверхностей, выполненных на стенках цилиндров, для каждого поршня, что затрудняет изготовление и увеличивает стоимость двигателя.- the presence of two curved surfaces made on the walls of the cylinders for each piston, which complicates the manufacture and increases the cost of the engine.
Кроме того, такой двигатель имеет сложные по конструкции несимметричные поршни, что может стать причиной высоких тепловых деформаций.In addition, such an engine has asymmetric pistons of complex design, which can cause high thermal deformations.
В основу предлагаемого изобретения положена задача, заключающаяся в улучшении технических показателей поршневого теплового двигателя за счет уменьшения количества деталей, воспринимающих и передающих производимый двигателем крутящий момент, снижения их масс и габаритных размеров, а также использования оппозитной схемы расположения цилиндров при реализации четырехтактного цикла с использованием компактной (малогабаритной) схемы привода механизма газораспределения.The basis of the present invention is the task of improving the technical performance of a reciprocating heat engine by reducing the number of parts that receive and transmit engine torque, reducing their mass and overall dimensions, as well as using the opposed cylinder arrangement when implementing a four-stroke cycle using a compact (small) camshaft drive circuit.
Решение технической задачи достигается тем, что в четырехтактном бескривошипном поршневом тепловом двигателе с оппозитным расположением цилиндров, содержащем два цилиндра, втулку с криволинейными торцевыми поверхностями, двухрожковые вильчатые штоки с цапфами на концах рожков; оси штоков с установленными на концах осей роликами, цапфы осей с роликами, поршни, валы привода механизма газораспределения и отбора мощности, функцию передачи крутящего момента выполняет втулка с криволинейными торцами и зубчатым венцом, а также тем, что поршни, установленные в оппозитно расположенных цилиндрах, посредством вильчатых двухрожковых штоков одновременно взаимодействуют с криволинейными торцевыми поверхностями (беговыми дорожками) втулки. Причем с каждой из криволинейных торцевых поверхностей втулки одновременно (со сдвигом по фазе, равным π/2) контактируют ролики, установленные на концах оси одного из двухрожковых вильчатых штоков, жестко связанного с соответствующим поршнем, и ролики, установленные на цапфах рожков другого двухрожкового вильчатого штока, связанного с поршнем, установленным в оппозитно расположенном цилиндре. Возвратно-поступательное движение поршней обеспечивается тем, что ролики, установленные на цапфах осей, расположенных у каждого из корней двухрожковых штоков, перемещаются в расположенных вертикально пазах, выполненных на внутренних поверхностях гильз цилиндров.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a four-stroke crankless piston heat engine with an opposed arrangement of cylinders containing two cylinders, a sleeve with curved end surfaces, two-arm fork rods with pins on the ends of the horns; the axis of the rods with rollers mounted on the ends of the axles, axle axles with rollers, pistons, drive shafts of the gas distribution and power take-off mechanism, a torque transmission function is performed by a sleeve with curved ends and a gear rim, as well as the fact that the pistons are installed in opposed cylinders, by means of forked double-arm rods simultaneously interact with curved end surfaces (treadmills) of the sleeve. Moreover, the rollers mounted on the ends of the axis of one of the two-arm fork rods rigidly connected to the corresponding piston and the rollers mounted on the trunnion trunnions of the other two-arm fork rod are in contact simultaneously with each of the curved end surfaces of the sleeve (with a phase shift equal to π / 2) associated with a piston mounted in an opposed cylinder. The reciprocating movement of the pistons is ensured by the fact that the rollers mounted on the axles of the axes located at each of the roots of the two-arm rods move in vertically grooves made on the inner surfaces of the cylinder liners.
Предлагаемый четырехтактный бескривошипный поршневой тепловой двигатель с оппозитным расположением цилиндров обеспечивает следующие преимущества:The proposed four-stroke reciprocating piston thermal engine with an opposed cylinder arrangement provides the following advantages:
- компактность при существенно меньших массе и габаритах;- compactness with significantly lower weight and dimensions;
- более высокая экономичность за счет реализации четырехтактного цикла;- higher efficiency due to the implementation of a four-cycle cycle;
- меньшая шумность работы;- less noise operation;
- простота изготовления и высокая удельная мощность.- ease of manufacture and high power density.
Особенность четырехтактного бескривошипного поршневого теплового двигателя с оппозитным расположением цилиндров в том, что каждый из поршней жестко связан с соответствующим двухрожковым вильчатым штоком, каждый из штоков взаимодействует с криволинейными торцевыми поверхностями втулки механизма преобразования движения посредством роликов, установленных на концах осей штоков и цапфах, воспринимающих осевые усилия от давления газов в камере сгорания и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс.A feature of the four-stroke crankless reciprocating heat engine with an opposed arrangement of cylinders is that each piston is rigidly connected to the corresponding two-arm fork rod, each of the rods interacts with curved end surfaces of the sleeve of the movement conversion mechanism by means of rollers mounted on the ends of the axes of the rods and axles receiving axial forces from gas pressure in the combustion chamber and inertia forces of the reciprocating moving masses.
Другая важная особенность четырехтактного бескривошипного поршневого теплового двигателя с оппозитным расположением цилиндров в том, что оба двухрожковых вильчатых штока находятся внутри втулки механизма преобразования движения, и каждая криволинейная торцевая поверхность втулки выполняет функции беговой дорожки для роликов, установленных соответственно у корня и вершин рожков вильчатых штоков, что обеспечивает неразрывность контакта в сопряжениях «ролик - беговая дорожка втулки».Another important feature of a four-stroke crankless reciprocating heat engine with an opposed arrangement of cylinders is that both two-arm forked rods are located inside the sleeve of the motion conversion mechanism, and each curved end surface of the sleeve acts as a treadmill for rollers mounted respectively at the root and tops of the forked rod horns, which ensures the continuity of contact in the mates "roller - treadmill sleeve".
Конструкция предлагаемого технического решения поясняется фиг. 1-4. На фиг. 1 приведен продольный разрез четырехтактного бескривошипного поршневого теплового двигателя с оппозитным расположением цилиндров; на фиг. 2 представлена конструктивная схема двухрожковых вильчатых штоков механизма преобразования движения; на фиг. 3 приведен разрез втулки механизма преобразования движения с криволинейными торцевыми поверхностями; на фиг. 4 приведена схема развертки боковой поверхности втулки механизма преобразования движения с обозначением участков поверхностей беговых дорожек на торцевых поверхностях втулки, соответствующих различным фазам протекания рабочего цикла в камерах сгорания оппозитно расположенных цилиндров двигателя.The design of the proposed technical solution is illustrated in FIG. 1-4. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a four-stroke crankless piston heat engine with an opposed arrangement of cylinders; in FIG. 2 is a structural diagram of double-arm forked rods of a motion conversion mechanism; in FIG. 3 shows a section through a sleeve of a movement conversion mechanism with curved end surfaces; in FIG. 4 is a diagram of a sweep of a side surface of a sleeve of a motion conversion mechanism with designation of surface sections of treadmills on the end surfaces of the sleeve corresponding to different phases of a duty cycle in combustion chambers of opposed engine cylinders.
Четырехтактный бескривошипный поршневой тепловой двигатель с оппозитным расположением цилиндров содержит свечи зажигания 1, головки 2 цилиндров, оппозитно расположенные цилиндры 3 и 4 с ребрами охлаждения 6 и установленными в них (в цилиндрах) осесимметричными поршнями 5. Поршни соединены посредством двухрожковых вильчатых штоков 7, имеющих оси 10 и цапфы 14, с криволинейными торцами втулки 12, которая установлена в осевых подшипниках, образуемых втулками 11, запрессованными в гнезда, выполненные на нижних частях цилиндров 3 и 4. Втулка 12 с эквидистантно расположенными криволинейными торцевыми поверхностями на своей наружной поверхности имеет зубчатый венец, который передает вращение на шестерню вала 16 отбора мощности и вала привода газораспределительного механизма 15. В каждом двухрожковом вильчатом штоке у корня рожков установлена ось 10, на цапфах (концах) которой установлены ролики 8 и 9. Причем ролики 8 сочленены с верхней (обращенной в сторону соответствующего поршня) криволинейной торцевой поверхностью беговой дорожки втулки 12, а ролики 9 расположены в вертикальных пазах, выполненных на внутренней поверхности цилиндров 3 и 4. Ролики 13, установленные на цапфах 14, расположенных у вершин каждого из рожков двухрожковых вильчатых штоков 7, сочленены с нижней (удаленной от соответствующего поршня) криволинейной торцевой поверхностью втулки 12. Благодаря этому обеспечивается безотрывный контакт роликов 8 и 13 с соответствующими беговыми поверхностями втулки 12 при вращательном движении. В совокупности названное позволяет обеспечить в период работы двигателя возвратно-поступательное движение штоков 7 и поршней 5.A four-stroke reciprocating piston thermal engine with an opposed cylinder arrangement contains spark plugs 1, cylinder heads 2, opposed cylinders 3 and 4 with cooling ribs 6 and axisymmetric pistons 5 installed in them (in cylinders). The pistons are connected by two-
Принцип действия четырехтактного бескривошипного поршневого теплового двигателя с оппозитным расположением цилиндров заключается в следующем: после воспламенения горючей смеси в камере сгорания свечой зажигания 1 давление расширяющегося рабочего тела воздействует на поверхность поршня 5, который жестко соединен с двухрожковым вильчатым штоком 7 и обуславливает его перемещение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Шток воздействует на ось 10 и на установленные на ее концах ролики 8, выполненные в виде втулок, которые своей внутренней стороной скользят по оси 10, а внешней катятся по криволинейной торцевой поверхности втулки 12. При этом ролики 9, установленные на концах (цапфах) оси 10, перемещаются по вертикальным пазам, выполненным на внутренних поверхностях цилиндров 3 и 4. Благодаря этому поступательное движение поршней 5 и штоков 7 преобразуется во вращательное движение втулки 12, установленной в осевых подшипниках, образуемых втулками 11. Вращательное движение втулки 12 передается, благодаря выполненной на ее наружной поверхности шестерни, валу отбора мощности 16 и через вал 15 - приводу механизма газораспределения 17.The principle of operation of a four-stroke crankless reciprocating heat engine with an opposed arrangement of cylinders is as follows: after ignition of the fuel mixture in the combustion chamber by the spark plug 1, the pressure of the expanding working fluid acts on the surface of the piston 5, which is rigidly connected to the two-
Вильчатые двухрожковые штоки 7 сочленены с криволинейными торцевыми поверхностями втулки 12 со сдвигом по фазе, равным π/2. По этой причине в период, когда в одном из оппозитно расположенных цилиндров совершается рабочий ход, в другом происходит выпуск отработавших газов. Иными словами, фазовая последовательность протекания рабочего цикла в оппозитно расположенных цилиндрах протекает со сдвигом по фазе π/2.Fork double-
Таким образом, заявляемый четырехтактный бескривошипный поршневой тепловой двигатель с оппозитным расположением цилиндров позволяет обеспечить надежность работы, уменьшить габариты при повышении экономичности и удельных мощностных показателей.Thus, the inventive four-stroke reciprocating piston heat engine with an opposed arrangement of cylinders allows to ensure reliable operation, reduce dimensions while increasing efficiency and specific power performance.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128781/06A RU2564725C2 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128781/06A RU2564725C2 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128781A RU2013128781A (en) | 2014-12-27 |
RU2564725C2 true RU2564725C2 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=53278600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128781/06A RU2564725C2 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564725C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1796453A (en) * | 1929-07-05 | 1931-03-17 | Elmer E Goehler | Internal-combustion engine |
JPH062566A (en) * | 1992-06-15 | 1994-01-11 | T I Ii:Kk | Power transmitting device |
RU2145666C1 (en) * | 1998-09-15 | 2000-02-20 | Зюзин Иван Иванович | Ecologically clean engine |
RU2227209C1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-04-20 | Южно-Уральский государственный университет | Piston machine for converting energy of working medium into mechanical work (versions) |
RU2264546C1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-11-20 | Южно-Уральский государственный университет | Axial internal combustion engine |
RU2281399C2 (en) * | 2003-02-03 | 2006-08-10 | Анатолий Георгиевич Кулинич | Opposed-piston engine |
-
2013
- 2013-06-24 RU RU2013128781/06A patent/RU2564725C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1796453A (en) * | 1929-07-05 | 1931-03-17 | Elmer E Goehler | Internal-combustion engine |
JPH062566A (en) * | 1992-06-15 | 1994-01-11 | T I Ii:Kk | Power transmitting device |
RU2145666C1 (en) * | 1998-09-15 | 2000-02-20 | Зюзин Иван Иванович | Ecologically clean engine |
RU2227209C1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-04-20 | Южно-Уральский государственный университет | Piston machine for converting energy of working medium into mechanical work (versions) |
RU2281399C2 (en) * | 2003-02-03 | 2006-08-10 | Анатолий Георгиевич Кулинич | Opposed-piston engine |
RU2264546C1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-11-20 | Южно-Уральский государственный университет | Axial internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013128781A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8499726B2 (en) | Internal combustion engines | |
JP2019531434A (en) | Engine cylinder assembly and counter-rotating combustion engine built using the same | |
RU2525995C2 (en) | Internal combustion engine | |
US20130276761A1 (en) | Variable-compression engine assembly | |
RU2380543C2 (en) | Piston machine | |
RU2564725C2 (en) | Four-stroke crankless piston heat engine with opposed cylinders | |
RU2567159C2 (en) | Two-stage expansion with new crank gear configuration in opposed ice with opposed cranks | |
RU2482301C1 (en) | Opposed internal combustion engine without piston rod | |
RU2516040C2 (en) | Internal combustion engine | |
Szymkowiak et al. | New concept of a rocker engine-kinematic analysis | |
RU122703U1 (en) | "NORMAS-MX-21" INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2388917C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2449138C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2800634C1 (en) | Turbine piston internal combustion engine | |
RU121866U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2466284C1 (en) | Opposed internal combustion engine | |
RU2341667C1 (en) | Central rotor shaft ice | |
RU2480596C2 (en) | Conversion mechanism of piston back-and-forth movement to rotational movement with rack-and-pinion mechanism in internal combustion engine | |
RU2391524C1 (en) | Mechanism of motion transmission from pistons to output shaft of opposed engine | |
RU2448263C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU221147U1 (en) | Actuator mechanism of internal combustion engine | |
RU221777U1 (en) | Gear actuator of an internal combustion engine | |
RU72273U1 (en) | PISTON MACHINE | |
RU2451803C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160625 |