RU2647011C1

RU2647011C1 - Piston-type hybrid energy machine of volumetric action with balanced drive

Info

Publication number: RU2647011C1
Application number: RU2016145984A
Authority: RU
Inventors: Виктор Евгеньевич Щерба; Александр Павлович Болштянский; Евгений Алексеевич Лысенко
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-03-13

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to piston-type energy machines of volumetric action and can be used for the creation of vibration-free compressors, pumps, internal combustion engines, as well as hybrid machines – pump compressors and motor-pump compressors. Machine consists of housing 1 in which gas cylinders 2 and 3 are located with working pistons 8 and 9 and with self-acting suction 4 and 5 and discharge valves 5 and 6. Through rods 10 and 11, working pistons 8 and 9 are connected to crank-and-slider mechanism 12 which converts the synchronous and oppositely directed rotational movement of shafts 19 and 20 into reciprocating motion of pistons 8 and 9. By means of the rack and pinion, this movement is transmitted to additional pistons 23 and 24, which are compressed in cylinders 25 and 26 and supply liquid to cooling shells 51 and 52 of cylinders 2 and 3 first, and then to the consumer. Cylinders 25 and 26 are provided with self-acting suction 35 and 36 and discharge valves 37 and 38. Additional pistons 23 and 24 act as counterbalances that completely compensate for the inertia forces of pistons 8 and 9 with mechanism 12. Specific power of the machine is increased by increasing the ratio of the power to the mass of the machine. Balancing the inertial forces of the uneven movement of the main piston or main pistons is achieved through the use of additional pistons moving in antiphase with the main or main pistons.

EFFECT: increased productivity of the machine.

7 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании безвибрационных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, а также гибридных устройств - насос-компрессоров и мотор-насос-компрессоров.The invention relates to reciprocating power piston machines of volumetric action and can be used to create vibration-free compressors, pumps, internal combustion engines, as well as hybrid devices - pump-compressors and motor-pump-compressors.

Известна поршневая энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом, содержащая, по крайней мере, один рабочий цилиндр с газораспределительными органами и размещенный в нем рабочий поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, закрепленным на поршне (см., например, патент РФ №2098662, опубл. 10.12.1997).Known piston power machine volumetric action with a balanced drive, containing at least one working cylinder with gas distribution bodies and placed in it a working piston with a guide drive crank-slide mechanism mounted on the piston (see, for example, RF patent No. 2098662, publ. 10.12.1997).

Известна также поршневая энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом, содержащая, по крайней мере, один рабочий цилиндр с газораспределительными органами и размещенный в нем рабочий поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, закрепленным на поршне и выполненным в виде пластины с пазом, перпендикулярным оси рабочего цилиндра, причем в пазу установлены кривошипы с ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга и соединенные с приводными валами, имеющими противовесы (см. патент РФ №2296241, опубл. 27.03.2007).Also known is a volumetric reciprocating power piston machine with a balanced drive, comprising at least one working cylinder with gas distribution bodies and a working piston placed therein with a guiding crank-slide mechanism mounted on the piston and made in the form of a plate with a groove perpendicular to the axis the working cylinder, and in the groove mounted cranks with leading fingers that are in antiphase relative to each other and connected to drive shafts having counterweights (with M. RF patent No. 2296241, publ. 03/27/2007).

К недостатку известных машин относится их низкая удельная мощность, т.к. узел привода поршня (сдвоенный кривошипно-ползунный механизм) имеет большую массу из-за того, что в состав привода для обеспечения безвибрационной работы включаются массивные противовесы, которые увеличивают общую массу машины. При таком положении отношение мощности (производительности) машины к ее массе (удельная мощность) является низкой.A disadvantage of the known machines is their low specific power, because the piston drive unit (dual crank-slide mechanism) has a large mass due to the fact that the mass of the drive includes massive balances that increase the total weight of the machine to ensure vibration-free operation. In this situation, the ratio of power (productivity) of the machine to its mass (specific power) is low.

Технической задачей изобретения является повышение удельной мощности машины за счет увеличения отношения ее производительности к ее массе.An object of the invention is to increase the specific power of the machine by increasing the ratio of its productivity to its mass.

Указанная техническая задача решается тем, что в известной поршневой энергетической машине с уравновешенным приводом, содержащей, по крайней мере, один рабочий цилиндр с газораспределительными органами и размещенный в нем рабочий поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, закрепленным на поршне и выполненным в виде пластины с пазом, перпендикулярным оси рабочего цилиндра, причем в пазу установлены кривошипы с ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга и соединенные с приводными валами, имеющими противовесы, согласно изобретению противовесы выполнены в виде, по крайней мере, двух дополнительных поршней с дополнительными цилиндрами, оси которых параллельны оси рабочего цилиндра и расположены с обеих сторон от рабочего цилиндра, причем эти поршни соединены с пластиной через механические передачи.The specified technical problem is solved in that in a known reciprocating power machine with a balanced drive, containing at least one working cylinder with gas distribution bodies and a working piston located therein with a guiding drive crank-slide mechanism mounted on the piston and made in the form of a plate with a groove perpendicular to the axis of the working cylinder, and in the groove mounted cranks with leading fingers that are in antiphase relative to each other and connected to the drive shafts having counterweights, according to the invention, the counterweights are made in the form of at least two additional pistons with additional cylinders whose axes are parallel to the axis of the working cylinder and are located on both sides of the working cylinder, and these pistons are connected to the plate through mechanical gears.

Механические передачи могут быть выполнены в виде зубчатого реечного зацепления, или в виде гибких ремней или цепей, один конец которых закреплен на пластине, а другой - на подпружиненных дополнительных поршнях.Mechanical gears can be made in the form of gear rack gearing, or in the form of flexible belts or chains, one end of which is fixed to the plate, and the other to spring-loaded additional pistons.

Дополнительные цилиндры могут иметь всасывающие и нагнетательные клапаны, причем всасывающие клапаны соединены с источником жидкости, а нагнетательные - с рубашкой охлаждения, расположенной вокруг рабочего цилиндра.The additional cylinders may have suction and discharge valves, the suction valves being connected to a fluid source, and the discharge valves to a cooling jacket located around the working cylinder.

Рабочий цилиндр может содержать впускной и выпускной клапаны и через форсунку быть соединенным с топливным насосом высокого давления, а дополнительные цилиндры - снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами, причем нагнетательные клапаны соединены с впускным клапаном рабочего цилиндра, всасывающие клапаны соединены с атмосферой, и все упомянутые клапаны имеют привод от распределительного вала с кулачками, взаимодействующими со стержнями клапанов при вращении вала, которое он получает через механическую передачу от одного из приводных валов, соединенных друг с другом через зубчатую передачу.The slave cylinder may contain inlet and outlet valves and be connected to a high-pressure fuel pump through an injector, and the additional cylinders are equipped with suction and discharge valves, the discharge valves being connected to the inlet valve of the working cylinder, the suction valves are connected to the atmosphere, and all of these valves have a camshaft drive with cams interacting with valve stems when the shaft rotates, which it receives through a mechanical transmission from one of the water shafts, connected to one another via a gear.

Рабочий и дополнительные цилиндры могут быть снабжены свечами зажигания, впускными и выпускными клапанами, стержни которых взаимодействуют с кулачками распределительного вала, соединенного через механическую передачу с одним из приводных валов, при этом впускные клапаны соединены с впускным трубопроводом, выпускные клапаны - с выпускным трубопроводом, а приводные валы соединены друг с другом с помощью зубчатой передачи.The working and additional cylinders can be equipped with spark plugs, intake and exhaust valves, the rods of which interact with the cams of the camshaft, connected through a mechanical transmission to one of the drive shafts, while the intake valves are connected to the intake pipe, the exhaust valves to the exhaust pipe, and drive shafts are connected to each other by gearing.

Рабочий цилиндр может быть выполнен в виде цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и соединен с источником топлива через впускной подпружиненный клапан или через топливную форсунку, к которой топливо подается от топливного насоса высокого давления, и с атмосферой с помощью впускного и выпускного подпружиненных клапанов, контактирующих с кулачками распределительного вала, соединенного через механическую передачу с одним из приводных валов. При этом соосно с рабочим цилиндром на пластине с пазом закреплен поршень или плунжер, размещенный в гидравлическом цилиндре, соединенном через самодействующие жидкостные клапаны с источником и потребителем жидкости, дополнительные цилиндры соединены через самодействующие клапаны с источником и потребителем газа, а линия нагнетания гидравлического цилиндра, начинающаяся за жидкостным нагнетательным клапаном, соединена с рубашками жидкостного охлаждения дополнительных цилиндров и основного цилиндра.The working cylinder can be made in the form of a cylinder of an internal combustion engine (ICE) and is connected to a fuel source through an inlet spring-loaded valve or through a fuel nozzle to which fuel is supplied from a high-pressure fuel pump, and to the atmosphere using an inlet and outlet spring-loaded valves in contact with cams of a camshaft connected through a mechanical transmission to one of the drive shafts. In this case, a piston or plunger is mounted coaxially with the working cylinder on the grooved plate, which is located in a hydraulic cylinder connected through self-acting liquid valves to a source and a consumer of liquid, additional cylinders are connected through self-acting valves to a source and a consumer of gas, and the discharge line of the hydraulic cylinder starting behind the liquid discharge valve, connected to the liquid cooling jackets of the additional cylinders and the main cylinder.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 схематично изображено сечение машины в плоскости, через которую проходят оси цилиндров машины, выполняющей функции компрессора с приводом дополнительных поршней через реечную зубчатую передачу.In FIG. 1 schematically shows a cross section of a machine in a plane through which the axes of the cylinders of a machine acting as a compressor with additional pistons drive through a rack and pinion gear.

На фиг. 2 схематично изображено подобное фиг. 1 сечение машины с приводом дополнительных подпружиненных поршней через ремень или цепь.In FIG. 2 schematically depicts a similar FIG. 1 section of a machine with an additional spring-loaded piston drive through a belt or chain.

На фиг. 3 схематично изображено аналогичное фиг. 1 сечение машины, выполняющей функции насос-компрессора.In FIG. 3 is a schematic representation similar to FIG. 1 section of a machine acting as a pump compressor.

На фиг. 4 схематично изображено аналогичное фиг. 1 сечение машины, выполняющей функции двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Р. Дизеля.In FIG. 4 is a schematic representation similar to FIG. 1 section of a machine that performs the functions of an internal combustion engine operating according to the cycle of R. Diesel.

На фиг. 5-7 укрупненно показано сечение машины в зоне цилиндра двигателя внутреннего сгорания, изображенного на фиг. 4.In FIG. 5-7 are an enlarged sectional view of the machine in the area of the cylinder of the internal combustion engine shown in FIG. four.

На фиг. 8 схематично изображено аналогичное фиг. 1 сечение машины, выполняющей функции двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Н. Отто.In FIG. 8 is a schematic representation similar to FIG. 1 section of a machine that performs the functions of an internal combustion engine operating in a cycle of N. Otto.

На фиг. 9 изображено продольное сечение клапанной плиты двигателя, изображенного на рис. 8.In FIG. 9 shows a longitudinal section of the valve plate of the engine shown in Fig. 8.

На фиг 10 изображен вариант машины, в которой рабочий цилиндр является цилиндром ДВС, соосно ему установлен цилиндр с самодействующими жидкостными клапанами, подающий жидкость потребителю и одновременно в рубашки охлаждения ДВС и рубашки охлаждения дополнительных цилиндров, выполняющих функции ступеней компрессора.Figure 10 shows a variant of the machine in which the working cylinder is an internal combustion engine cylinder, a cylinder with self-acting liquid valves is installed coaxially to it, supplying liquid to the consumer and at the same time into the internal combustion engine cooling shirts and the cooling cylinders of the additional cylinders that perform the functions of compressor stages.

Поршневая комбинированная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом (фиг. 1), работающая в режиме только компрессора, содержит корпус 1, в котором расположены два рабочих цилиндра 2 и 3 с газораспределительными органами в виде обратных самодействующих клапанов - всасывающие клапаны 4 и 5 и нагнетательные клапаны 6 и 7.A reciprocating combined volumetric power machine with a balanced drive (Fig. 1), operating in compressor only mode, contains a housing 1 in which two working cylinders 2 and 3 are located with gas distribution bodies in the form of self-acting check valves - suction valves 4 and 5 and discharge valves 6 and 7.

В цилиндрах 2 и 3 размещены рабочие поршни 8 и 9 со штоками 10 и 11, через которые поршни 8 и 9 закреплены на направляющем приводном кривошипно-ползунным механизме 12, выполненном в виде пластины 13 с пазом 14, перпендикулярным общей оси рабочих цилиндров 2 и 3.In cylinders 2 and 3 there are working pistons 8 and 9 with rods 10 and 11, through which pistons 8 and 9 are mounted on a guide drive crank-slide mechanism 12, made in the form of a plate 13 with a groove 14, perpendicular to the common axis of the working cylinders 2 and 3 .

В пазу 14 установлены кривошипы 15 и 16 с ведущими пальцами 17 и 18, находящиеся в противофазе друг относительно друга и соединенные с приводными валами 19 и 20. В пазу 14 пластины 13 на пальцах 17 и 18 установлены ползуны 21 и 22.Cranks 15 and 16 are installed in the groove 14 with driving fingers 17 and 18, which are in antiphase relative to each other and connected to the drive shafts 19 and 20. In the groove 14 of the plate 13, the sliders 21 and 22 are installed on the fingers 17 and 18.

В корпусе 1 установлены также два дополнительных поршня 23 и 24 с дополнительными цилиндрами 25 и 26, оси которых параллельны оси рабочих цилиндров 2 и 3, и которые расположены с обеих сторон от рабочих цилиндров 2 и 3, причем эти поршни 23 и 24 соединены с пластиной 13 через механические передачи, которые выполнены в виде зубчатых реечных зацеплений, содержащих рейки 27 и 28, выполняющих одновременно функции штоков поршней 23 и 24, шестерен 29 и 30 и реек 31 и 32, установленных на пластине 13.Two additional pistons 23 and 24 are installed in the housing 1 with additional cylinders 25 and 26, the axes of which are parallel to the axes of the working cylinders 2 and 3, and which are located on both sides of the working cylinders 2 and 3, and these pistons 23 and 24 are connected to the plate 13 through mechanical gears, which are made in the form of rack and pinion gears containing racks 27 and 28, performing simultaneously the functions of piston rods 23 and 24, gears 29 and 30 and racks 31 and 32 mounted on the plate 13.

Ролики 33 и 34 служат для компенсации боковых нагрузок, возникающих при работе зубчатого реечного зацепления.The rollers 33 and 34 are used to compensate for lateral loads arising during the operation of rack and pinion gearing.

Дополнительные цилиндры 25 и 26 снабжены всасывающими 35 и 36 и нагнетательными 37 и 38 самодействующими обратными клапанами.Additional cylinders 25 and 26 are equipped with suction 35 and 36 and discharge 37 and 38 self-acting check valves.

Суммарная масса дополнительных поршней 23 и 24 с рейками 27 и 28 равна суммарной массе рабочих поршней 8 и 9 со штоками 10 и 11, пластиной 13 с рейками 31 и 32, ползунами 21 и 22 и с приведенными массами кривошипов 15 и 16.The total mass of the additional pistons 23 and 24 with the rails 27 and 28 is equal to the total mass of the working pistons 8 and 9 with the rods 10 and 11, the plate 13 with the racks 31 and 32, the sliders 21 and 22 and with the given masses of the cranks 15 and 16.

Приводные валы 19 и 20 вращаются синхронно в противоположных направлениях (показано стрелками), например, двумя электродвигателями с близкими электромеханическими характеристиками (частота вращения, крутящий момент).The drive shafts 19 and 20 rotate synchronously in opposite directions (shown by arrows), for example, by two electric motors with similar electromechanical characteristics (speed, torque).

Оси вращения шестерен 29 и 30, а также оси вращения роликов 29 и 30 неподвижны относительно корпуса 1.The axis of rotation of the gears 29 and 30, as well as the axis of rotation of the rollers 29 and 30 are stationary relative to the housing 1.

Расстояния от осей вращения приводных валов 19 и 20 до общей оси цилиндров 2 и 3, а также радиусы кривошипов 15 и 16 равны между собой.The distances from the axis of rotation of the drive shafts 19 and 20 to the common axis of the cylinders 2 and 3, as well as the radii of the cranks 15 and 16 are equal to each other.

Машина, изображенная на фиг. 2, отличается от изображенной на фиг. 1 тем, что механические передачи привода дополнительных поршней 23 и 24 выполнены в виде гибких ремней 39 и 40, одни концы которых закреплены на пластине 13, а другие - на штоках 41 и 42 дополнительных поршней 23 и 24, которые подпружинены пружинами возврата 43 и 44. Ремни «перекинуты» через ролики 45 и 46. Вместо ремней 39 и 40 могут использоваться цепи. В этом случае вместо роликов 45 и 46 можно использовать звездочки.The machine shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the mechanical gears of the drive of the additional pistons 23 and 24 are made in the form of flexible belts 39 and 40, some ends of which are fixed on the plate 13, and others on the rods 41 and 42 of the additional pistons 23 and 24, which are spring-loaded with return springs 43 and 44 Belts are “thrown” through rollers 45 and 46. Chains can be used instead of belts 39 and 40. In this case, instead of rollers 45 and 46, asterisks can be used.

Машина, схематичное сечение которой показано на фиг. 3, отличается от машины, показанной на фиг.1, тем, что дополнительные поршни 23 и 24 сжимают в дополнительных цилиндрах и подают потребителю жидкость. Всасывание жидкости производится из бака 47 по линии всасывания 48, нагнетание потребителю производится по линии нагнетания 49, возврат от потребителя - по обратной линии 50. Прежде чем попасть в линию нагнетания 49, жидкость проходит через рубашки охлаждения 51 и 52 цилиндров 2 и 3, охлаждая сжимаемый газ и повышая тем самым коэффициент полезного действия машины при сжатии газа. Таким образом, всасывающие клапаны 35 и 36 дополнительных цилиндров 25 и 26 соединены с источником жидкости, а нагнетательные 37 и 38 - с рубашками охлаждения 51 и 52, расположенными вокруг рабочих цилиндров 2 и 3.A machine whose schematic section is shown in FIG. 3 differs from the machine shown in FIG. 1 in that the additional pistons 23 and 24 are compressed in additional cylinders and a liquid is supplied to the consumer. The liquid is sucked in from the tank 47 through the suction line 48, the consumer is pumped through the discharge line 49, and the consumer is returned through the return line 50. Before entering the discharge line 49, the liquid passes through cooling jackets 51 and 52 of cylinders 2 and 3, cooling compressible gas and thereby increasing the efficiency of the machine during gas compression. Thus, the suction valves 35 and 36 of the additional cylinders 25 and 26 are connected to a fluid source, and the injection valves 37 and 38 are connected to cooling jackets 51 and 52 located around the working cylinders 2 and 3.

На фиг. 4 схематично показано поперечное сечение машины, выполняющей функции двигателя внутреннего сгорания с надувом, работающего по циклу Р. Дизеля. В этом варианте рабочий цилиндр 2 содержит впускной 53 и выпускной 54 подпружиненные клапаны и через форсунку 55 соединен с топливным насосом высокого давления (ТНВД), а дополнительные цилиндры 25 и 26 снабжены подпружиненными всасывающими 56 и 57 и нагнетательными клапанами 58 и 59. Все клапаны установлены в клапанной плите 60. Нагнетательные клапаны 58 и 59 соединены каналами 61 и 62 с впускным клапаном 53 рабочего цилиндра 2. Всасывающие клапаны 56 и 57 соединены с атмосферой через фильтры (на чертеже условно не показаны), и все упомянутые клапаны имеют привод от распределительного вала 63 с кулачками 64, 65, 66, 67, 68 и 69, взаимодействующими со стержнями упомянутых клапанов при вращении распределительного вала 63.In FIG. 4 schematically shows a cross-section of a machine that performs the functions of an internal combustion engine with a blow, operating according to the cycle of R. Diesel. In this embodiment, the working cylinder 2 contains inlet 53 and outlet 54 spring-loaded valves and is connected through a nozzle 55 to a high-pressure fuel pump (TNVD), and additional cylinders 25 and 26 are equipped with spring-loaded suction 56 and 57 and pressure valves 58 and 59. All valves are installed in the valve plate 60. Pressure valves 58 and 59 are connected by channels 61 and 62 to the inlet valve 53 of the working cylinder 2. The suction valves 56 and 57 are connected to the atmosphere through filters (not shown conventionally in the drawing), and all these valves have water from the camshaft 63 with the cams 64, 65, 66, 67, 68 and 69, interacting with the rods of the above valves during rotation of the camshaft 63.

Распределительный вал 63 получает вращение через механическую передачу (условно на чертеже показана штриховой линией 70) от одного из приводных валов 19 или 20 (в данном примере - от вала 20), соединенных друг с другом через зубчатую передачу 71-72. Механическая передача, обозначенная условно линией 70, обеспечивает вращение распределительного вала 63 с частотой, в 2 раза меньшей, чем частота вращения валов 19 и 20.The camshaft 63 receives rotation through a mechanical transmission (conditionally shown in the drawing by a dashed line 70) from one of the drive shafts 19 or 20 (in this example, from the shaft 20) connected to each other through a gear transmission 71-72. A mechanical transmission, conventionally indicated by line 70, ensures the rotation of the camshaft 63 with a frequency 2 times lower than the speed of the shafts 19 and 20.

Крутящий момент, создаваемый двигателем, снимается с одного из валов 19 или 20, или с обоих этих валов.The torque generated by the engine is removed from one of the shafts 19 or 20, or from both of these shafts.

Выпускной клапан 54 соединен с выпускным каналом 73 (см. также фиг. 5-7) и далее через глушитель (на чертеже условно не показан) - с атмосферой. Нижняя часть корпуса 1 выполняет функцию картера, в котором находится смазочное масло 74.The exhaust valve 54 is connected to the exhaust channel 73 (see also Fig. 5-7) and then through the muffler (not shown conventionally in the drawing) to the atmosphere. The lower part of the housing 1 performs the function of a crankcase in which the lubricating oil 74 is located.

В этой конструкции также сумма масс деталей, двигающихся в одну сторону равна сумме масс деталей, двигающихся одновременно в противоположную сторону.In this design, the sum of the masses of parts moving in one direction is equal to the sum of the masses of parts moving simultaneously in the opposite direction.

На фиг. 8 и 9 показан вариант конструктивного выполнения машины в виде двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Н. Отто.In FIG. Figures 8 and 9 show an embodiment of a machine in the form of an internal combustion engine operating in a N. Otto cycle.

Здесь рабочий 2 и дополнительные 25 и 26 цилиндры снабжены свечами зажигания 75, 76 и 77, установленными в клапанной плите 60 и подключенными к системе зажигания (на фиг. 8 подключение показано жирными линиями), впускными 53, 56, 57 и выпускными 54, 58 и 59 клапанами, стержни которых взаимодействуют с кулачками 64, 65, 66, 67, 68 и 69 распределительного вала 63, соединенного через механическую передачу (линия 70) с одним из приводных валов 19 или 20 (в данном примере - вал 20). Причем впускные клапаны 53, 56 и 57 соединены с впускным трубопроводом 78, выпускные 54, 58 и 59 соединены с выпускным трубопроводом 79, а приводные валы 19 и 20 соединены друг с другом с помощью зубчатой передачи 71. Дополнительные цилиндры 25 и 26, так же как и рабочий цилиндр 2, снабжены жидкостными рубашками охлаждения 80 и 81.Here, the working 2 and additional 25 and 26 cylinders are equipped with spark plugs 75, 76 and 77 installed in the valve plate 60 and connected to the ignition system (in Fig. 8 the connection is shown in bold lines), inlet 53, 56, 57 and exhaust 54, 58 and 59 valves, the rods of which interact with the cams 64, 65, 66, 67, 68 and 69 of the camshaft 63, connected through a mechanical transmission (line 70) to one of the drive shafts 19 or 20 (in this example, the shaft 20). Moreover, the intake valves 53, 56 and 57 are connected to the intake pipe 78, the exhaust 54, 58 and 59 are connected to the exhaust pipe 79, and the drive shafts 19 and 20 are connected to each other by means of a gear transmission 71. Additional cylinders 25 and 26, also like the working cylinder 2, equipped with liquid cooling jackets 80 and 81.

Как и в предыдущем варианте конструкции, крутящий момент, создаваемый двигателем, снимается с одного из валов 19 или 20, или с обоих валов, а сумма масс деталей, двигающихся в одну сторону, равна сумме масс деталей, двигающихся одновременно в противоположную сторону.As in the previous embodiment, the torque generated by the engine is removed from one of the shafts 19 or 20, or from both shafts, and the sum of the masses of parts moving in one direction is equal to the sum of the masses of parts moving simultaneously in the opposite direction.

На фиг. 10 показано упрощенное изображение сечения комбинированной машины, в которой вырабатываемая ДВС энергия расходуется на получение сжатого газа и жидкости под давлением.In FIG. 10 shows a simplified sectional view of a combined machine in which the energy generated by the internal combustion engine is used to produce compressed gas and liquid under pressure.

В этой конструкции рабочий цилиндр 2 выполнен в виде цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего по циклу Р. Дизеля. Этот цилиндр соединен с источником топлива через топливную форсунку 55, к которой топливо подается от топливного насоса высокого давления (ТНВД, на чертеже условно не показан), и соединен с атмосферой с помощью впускного 53 и выпускного 54 подпружиненных клапанов, контактирующих с кулачками 66 и 67 распределительного вала 63. Этот вал соединен через механическую передачу (показана условно штриховой линией 70) с одним из приводных валов 19 и 20 (в данном случае - с валом 20). Соосно с рабочим цилиндром 2 на пластине 13 с пазом 14 закреплен через шток 11 поршень 82, размещенный в гидравлическом цилиндре 83, соединенном через самодействующие жидкостные клапаны 84 и 85 с источником и потребителем жидкости. Дополнительные цилиндры 25 и 26 соединены через самодействующие клапаны 35, 36, 37 и 38 с источником и потребителем газа, а линия нагнетания 86 гидравлического цилиндра 83, начинающаяся за жидкостным нагнетательным клапаном 85, соединена с рубашками жидкостного охлаждения 80 и 81 дополнительных цилиндров 25 и 26 и с рубашкой охлаждения 51 рабочего цилиндра 2. Теплообменник 87 служит для охлаждения жидкости, поступающей к потребителю. Возврат жидкости от потребителя происходит в нижнюю полость 88 корпуса 1, которая выполняет одновременно функцию картера и гидробака.In this design, the working cylinder 2 is made in the form of a cylinder of an internal combustion engine (ICE), operating on a cycle of R. Diesel. This cylinder is connected to a fuel source through a fuel injector 55, to which fuel is supplied from a high-pressure fuel pump (high-pressure fuel pump, not shown conventionally in the drawing), and is connected to the atmosphere via inlet 53 and outlet 54 spring-loaded valves in contact with cams 66 and 67 camshaft 63. This shaft is connected through a mechanical transmission (shown conventionally by dashed line 70) with one of the drive shafts 19 and 20 (in this case, with the shaft 20). Coaxial with the working cylinder 2 on the plate 13 with the groove 14 is fixed through the rod 11 of the piston 82, located in the hydraulic cylinder 83, connected through self-acting fluid valves 84 and 85 to the source and consumer of the liquid. The additional cylinders 25 and 26 are connected through self-acting valves 35, 36, 37 and 38 to the gas source and consumer, and the discharge line 86 of the hydraulic cylinder 83, starting behind the liquid pressure valve 85, is connected to the liquid cooling shirts 80 and 81 of the additional cylinders 25 and 26 and with a cooling jacket 51 of the working cylinder 2. The heat exchanger 87 serves to cool the liquid entering the consumer. The return of fluid from the consumer occurs in the lower cavity 88 of the housing 1, which simultaneously performs the function of a crankcase and a hydraulic tank.

Машина работает следующим образом (фиг. 1).The machine operates as follows (Fig. 1).

При синхронном и противоположно направленном вращении приводных валов 19 и 20 кривошипы 15 и 16 ведущими пальцами 17 и 18 перемещают ползуны 21 и 22 в пазу 14 пластины 13, в результате чего соединенные с пластиной через штоки 10 и 11 поршни 8 и 9 совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах 2 и 3, изменяя объем этих цилиндров. При изменении объема цилиндров 2 и 3 газ всасывается через клапаны 4 и 5, сжимается в этих цилиндрах и нагнетается потребителю через клапаны 6 и 7.With synchronous and oppositely directed rotation of the drive shafts 19 and 20, the cranks 15 and 16 with the driving fingers 17 and 18 move the sliders 21 and 22 into the groove 14 of the plate 13, as a result of which the pistons 8 and 9 are connected to the plate through the rods 10 and 11 reciprocating movement in cylinders 2 and 3, changing the volume of these cylinders. When the volume of cylinders 2 and 3 changes, gas is sucked in through valves 4 and 5, is compressed in these cylinders and is pumped to the consumer through valves 6 and 7.

В связи с тем, что ползуны 21 и 22 всегда двигаются с одной скоростью в противоположном направлении вдоль оси паза 14, перпендикулярного общей оси цилиндров 2 и 3, расстояние осей валов 19 и 20 до общей оси цилиндров 2 и 3 равны между собой, радиусы кривошипов 17 и 18 также равны между собой, создаваемые ползунами 21 и 22 усилия вдоль этой оси также равны между собой. В результате этого на поршни 8 и 9 не действуют опрокидывающие моменты и боковые усилия.Due to the fact that the sliders 21 and 22 always move at the same speed in the opposite direction along the axis of the groove 14, perpendicular to the common axis of the cylinders 2 and 3, the distance of the axes of the shafts 19 and 20 to the common axis of the cylinders 2 and 3 are equal to each other, the radii of the cranks 17 and 18 are also equal to each other, the forces created by the sliders 21 and 22 along this axis are also equal to each other. As a result of this, tilting moments and lateral forces do not act on the pistons 8 and 9.

При возвратно-поступательном движении пластины 13 вместе с ней двигаются закрепленные на ее концах рейки 31 и 32, которые вращают шестерни 29 и 30. Вращение этих шестерен преобразуется с помощью реек 27 и 28 в поступательное движение закрепленных на рейках поршней 23 и 24 в направлении, противоположном движению поршней 8 и 9. При движении поршней 23 и 24 происходит изменение объемов цилиндров 25 и 26, в результате чего газ всасывается через клапаны 35 и 36, сжимается и подается потребителю через клапаны 37 и 38.With the reciprocating movement of the plate 13, the rails 31 and 32 fixed at its ends move the gears 29 and 30 and rotate the gears 29 and 30. The rotation of these gears is converted using the rails 27 and 28 into the translational motion of the pistons 23 and 24 fixed on the rails in the direction opposite to the movement of the pistons 8 and 9. When the pistons 23 and 24 move, the volumes of the cylinders 25 and 26 change, as a result of which the gas is sucked through the valves 35 and 36, compressed and supplied to the consumer through the valves 37 and 38.

При работе реечного зацепления «шестерня-рейка» возникают усилия, направленные перпендикулярно оси вращения шестерни. Эти усилия, направленные в сторону реек 27 и 28 компенсируются установкой роликов 33 и 34, «подпирающих» рейки 27 и 28. Усилия, направленные от шестерен 29 и 30 в сторону реек 31 и 3, равны между собой и взаимно уничтожаются.When the rack-and-pinion gear engagement is operating, forces arise that are directed perpendicular to the axis of rotation of the gear. These efforts directed towards the rails 27 and 28 are compensated by the installation of rollers 33 and 34, "supporting" the rails 27 and 28. The forces directed from the gears 29 and 30 towards the rails 31 and 3 are equal to each other and mutually destroyed.

В связи с тем, что суммарная масса и ускорение двигающихся в одну сторону деталей равны суммарной массе и ускорению деталей, двигающихся в противоположную сторону, силы инерции, возникающие при неравномерном (ускоренном или замедленном) движении всех деталей, равны по величине, противоположно направлены и взаимно уничтожают друг друга.Due to the fact that the total mass and acceleration of parts moving in one direction are equal to the total mass and acceleration of parts moving in the opposite direction, the inertia forces arising from the uneven (accelerated or slowed down) movement of all parts are equal in magnitude, oppositely directed and mutually destroy each other.

Таким образом, использование в качестве противовесов дополнительных поршней 23 и 24 позволяет сделать работу всей машины безвибрационной без использования традиционных противовесов, которые устанавливаются на приводных валах.Thus, the use of additional pistons 23 and 24 as counterweights allows us to make the operation of the entire machine vibration-free without the use of traditional counterweights that are installed on the drive shafts.

Работа машины, изображенной на фиг. 2, протекает аналогично работе машины, изображенной на фиг. 1. Разница состоит в том, что при использовании гибкой связи между пластиной 12 и поршнями 23 и 24, которая осуществляется за счет «перекинутых» через ролики или звездочки 45 и 46 ремней или цепей 39 и 40, схема привода поршней 23 и 24 упрощается. Однако при этом возникает ограничение давления, которое может быть создано в цилиндрах 25 и 26, а также ограничение частоты возвратно-поступательного движения поршней 23 и 24. Эти ограничения определяются характеристиками пружин 43 и 44 и массой поршней 23 и 24 со штоками 41 и 42.The operation of the machine shown in FIG. 2 proceeds similarly to the operation of the machine shown in FIG. 1. The difference is that when using a flexible connection between the plate 12 and the pistons 23 and 24, which is carried out by means of belts or chains 39 and 40 "thrown" through the rollers or sprockets 45 and 46, the drive circuit of the pistons 23 and 24 is simplified. However, this creates a pressure limitation that can be created in the cylinders 25 and 26, as well as a limitation on the frequency of the reciprocating motion of the pistons 23 and 24. These restrictions are determined by the characteristics of the springs 43 and 44 and the mass of the pistons 23 and 24 with rods 41 and 42.

Работа машины, изображенной на фиг. 3, протекает аналогично работе машины, изображенной на фиг. 1.The operation of the machine shown in FIG. 3 proceeds similarly to the operation of the machine shown in FIG. one.

Разница состоит в том, дополнительные цилиндры 25 и 26 соединены через клапаны 35 и 36 с источником жидкости, которым в данном примере является бак 47, а нагнетательные клапаны 37 и 38 соединены с потребителем через рубашки 51 и 52 цилиндров 2 и 3.The difference is that additional cylinders 25 and 26 are connected through valves 35 and 36 to a fluid source, which in this example is tank 47, and pressure valves 37 and 38 are connected to the consumer through shirts 51 and 52 of cylinders 2 and 3.

В этом случае при возвратно-поступательном движении поршней 23 и 24 жидкость всасывается в цилиндры 25 и 26 по линии всасывания 49, сжимается в них и подается сначала в рубашки 51 и 52 цилиндров 2 и 3, где сжимается газ, а затем уже по линии нагнетания 49 направляется потребителю, от которого возвращается назад в бак 47 по обратной линии 50. Таким образом, во время работы машины жидкость протекает через рубашки 51 и 52, отнимая теплоту сжатия от сжимаемого в цилиндрах 2 и 3 газа, и повышая экономичность работы машины за счет приближения процесса сжатия газа к изотермическому. Прежде, чем попасть к потребителю, жидкость может проходить по теплообменнику (на чертеже условно не показан) для снижения ее температуры.In this case, with the reciprocating movement of the pistons 23 and 24, the liquid is sucked into the cylinders 25 and 26 along the suction line 49, compressed into them and fed first to the shirts 51 and 52 of the cylinders 2 and 3, where the gas is compressed, and then along the discharge line 49 is sent to the consumer, from which it returns back to the tank 47 via the return line 50. Thus, during the operation of the machine, the liquid flows through the shirts 51 and 52, taking away the heat of compression from the gas compressed in the cylinders 2 and 3, and increasing the efficiency of the machine due to approximation of the gas compression process to isothermal. Before reaching the consumer, the liquid can pass through a heat exchanger (not shown conditionally in the drawing) to reduce its temperature.

На фиг. 4-7 показан пример выполнения машины в виде дизельного ДВС с наддувом. Здесь вращение обоих валов 19 и 20 синхронизировано шестернями 71 и 72, причем крутящий момент от машины может отводиться как по одному из этих валов, так и от обоих валов. Рабочим цилиндром ДВС, в котором сжигается топливо, является цилиндр 2, а дополнительными цилиндрами, в которых сжимается воздух, являются цилиндры 25 и 26. На фиг. 4 показано положение поршня 8 ДВС в конце рабочего хода, когда продукты сгорания топлива расширяются в цилиндре 2. Этот ДВС работает как четырехтактный дизельный двигатель, работой клапанов управляет распределительный вал 63, кулачки которого своевременно открывают и закрывают клапаны.In FIG. 4-7 shows an example of a machine in the form of a supercharged diesel engine. Here, the rotation of both shafts 19 and 20 is synchronized by gears 71 and 72, and torque from the machine can be diverted both along one of these shafts and from both shafts. The working cylinder of the internal combustion engine in which fuel is burned is cylinder 2, and the additional cylinders in which air is compressed are cylinders 25 and 26. In FIG. 4 shows the position of the internal combustion engine piston 8 at the end of the stroke, when the combustion products expand in cylinder 2. This internal combustion engine works as a four-stroke diesel engine, the valves are controlled by a camshaft 63, the cams of which open and close the valves in a timely manner.

Машина работает следующим образом (фиг. 4).The machine operates as follows (Fig. 4).

1. Рабочий ход ДВС.1. The working course of the engine.

При осуществлении рабочего хода находящиеся под большим давлением в цилиндре 2 продукты сгорания расширяются, давят на поршень 8, и он движется вниз к положению нижней мертвой точки (НМТ), передавая движение ползунам 21 и 22, которые в кривошипно-ползунном механизме 12 преобразуют возвратно-поступательное движение поршня 8 во вращательное движение валов 19 и 20. В это время впускной и выпускной клапаны 53 и 54 закрыты, т.к. на них не действуют кулачки 66 и 67 распределительного вала 63.When the working stroke is under high pressure in the cylinder 2, the combustion products expand, press on the piston 8, and it moves down to the bottom dead center position (BDC), transmitting the movement to the sliders 21 and 22, which in the crank-slide mechanism 12 transform the reciprocating translational movement of the piston 8 into the rotational movement of the shafts 19 and 20. At this time, the intake and exhaust valves 53 and 54 are closed, because they are not affected by cams 66 and 67 of the camshaft 63.

В то же время дополнительные поршни 23 и 24 идут вверх, вытесняя воздух из цилиндров 25 и 26 через открытые всасывающие клапаны 56 и 57 (холостой ход). Во время этого холостого хода происходит обдув внутренних поверхностей цилиндра 25, что способствует снижению их температуры. Открытое положение клапанов 56 и 57 и закрытое положение клапанов 58 и 59 обеспечивается соответственно нажимом кулачков 64 и 69 и отсутствием действия кулачков 65 и 68 распределительного вала 63.At the same time, additional pistons 23 and 24 go up, displacing air from cylinders 25 and 26 through open suction valves 56 and 57 (idle). During this idling, the internal surfaces of the cylinder 25 are blown, which helps to reduce their temperature. The open position of the valves 56 and 57 and the closed position of the valves 58 and 59 are provided respectively by pressing the cams 64 and 69 and the absence of action of the cams 65 and 68 of the camshaft 63.

2. Ход выпуска (выхлопа) ДВС.2. The course of the release (exhaust) of the internal combustion engine.

После прохождения положения НМТ поршень 8 движется вверх, к положению верхней мертвой точки (ВМТ). При этом кулачок 67 нажимает на стержень выпускного клапана 54, и отработавшие газы вытесняются через этот клапан поршнем 8 в атмосферу. Впускной клапан 53 при этом закрыт, т.к. на него не действует кулачок 66.After passing through the position of the BDC, the piston 8 moves up to the top dead center position (TDC). In this case, the cam 67 presses the rod of the exhaust valve 54, and exhaust gases are displaced through this valve by the piston 8 into the atmosphere. The inlet valve 53 is closed, as cam 66 does not act on it.

В это же время поршни 23 и 24 идут вниз, всасывающие клапаны 56 и 57 под действием кулачков 64 и 69 продолжают оставаться открытыми, и воздух из атмосферы всасывается через эти клапаны в цилиндры 25 и 26. Нагнетательные клапаны 58 и 59 остаются закрытыми, т.к. на них не действуют кулачки 65 и 68.At the same time, the pistons 23 and 24 go down, the suction valves 56 and 57 under the action of the cams 64 and 69 continue to remain open, and air from the atmosphere is sucked through these valves into the cylinders 25 and 26. The discharge valves 58 and 59 remain closed, i.e. to. they are not affected by cams 65 and 68.

3. Ход впуска ДВС.3. The intake stroke of the engine.

После прохождения поршня 8 положения в ВМТ, кулачок 67 уходит от стержня выпускного клапана 54, и этот клапан закрывается, а кулачок 66 нажимает на стержень впускного клапана 53, и этот клапан открывается.After passing the position piston 8 at TDC, the cam 67 leaves the stem of the exhaust valve 54, and this valve closes, and the cam 66 presses the stem of the intake valve 53, and this valve opens.

Одновременно кулачок 64 уходит от стержня всасывающего клапана 56, а кулачк 69 - от стержня клапана 57, и эти клапаны закрываются. В то же время кулачок 65 нажимает на стержень нагнетательного клапана 58, а кулачк 68 - на стержень нагнетательного клапана 59, и эти клапаны открываются.At the same time, cam 64 moves away from the stem of the suction valve 56, and cam 69 moves away from the stem of the valve 57, and these valves close. At the same time, the cam 65 presses on the stem of the discharge valve 58, and the cam 68 presses on the stem of the discharge valve 59, and these valves open.

Поршень 8 движется из положения ВМТ вниз к положению НМТ, а поршни 23 и 24 - вверх из положения НМТ к положению ВМТ. При этом воздух из цилиндров 23 и 24 нагнетается по каналам 61 и 62 (см. также фиг. 5-7) в цилиндр 2. Поскольку суммарный объем цилиндров 23 и 24 существенно (ориентировочно - в 1,5-2 раза) превышает объем цилиндра 2, постольку в конце хода поршня 8 вниз, а поршней 23 и 24 вверх, давление в цилиндре 2 становится намного больше атмосферного (с учетом объема каналов 61 и 62 и нагрева воздуха при сжатии в совместном объеме цилиндров 23, 24 и 2 - ориентировочно в 2-2,5 раза).The piston 8 moves from the TDC position down to the BDC position, and the pistons 23 and 24 move up from the BDC position to the TDC position. In this case, air from cylinders 23 and 24 is pumped through channels 61 and 62 (see also Figs. 5–7) into cylinder 2. Since the total volume of cylinders 23 and 24 is significantly (approximately 1.5–2 times) greater than the volume of the cylinder 2, so far at the end of the stroke of the piston 8 down, and the pistons 23 and 24 up, the pressure in the cylinder 2 becomes much greater than atmospheric (taking into account the volume of the channels 61 and 62 and the heating of the air when compressed in the joint volume of the cylinders 23, 24 and 2 - approximately 2-2.5 times).

При подходе поршня 8 к положению НМТ, а поршней 23 и 24 - к положению ВМТ кулачки 65 и 68 отходят от стержней клапанов 58 и 59, и эти клапаны закрываются, а кулачки 64 и 69 нажимают на стержни клапанов 56 и 57, и эти клапаны открываются. Кулачок 66 отходит от стрежня клапана 53 и этот клапан закрывается.When the piston 8 approaches the position of the BDC, and the pistons 23 and 24 - to the position of the TDC, the cams 65 and 68 move away from the valve stems 58 and 59, and these valves close and the cams 64 and 69 press the valve stems 56 and 57, and these valves open up. Cam 66 moves away from valve stem 53 and this valve closes.

4. Ход сжатия ДВС.4. The course of compression of the internal combustion engine.

После прохождения НМТ поршень 8 движется вверх, сжимая воздух, находящийся над ним в цилиндре 2. Степень сжатия у дизельных ДВС находится в пределах 16-22, в связи, с чем при сжатии воздух сильно нагревается.After the passage of the BDC, the piston 8 moves upward, compressing the air above it in the cylinder 2. The compression ratio of diesel ICEs is in the range of 16-22, which causes the air to become very hot during compression.

В свою очередь поршни 23 и 24 движутся вниз, и через открывшиеся клапаны 56 и 57 в цилиндры 25 и 26 поступает свежая порция воздуха из атмосферы.In turn, the pistons 23 and 24 move downward, and through the opened valves 56 and 57, a fresh portion of air from the atmosphere enters the cylinders 25 and 26.

Когда поршень 8 приближается к положению ВМТ, через форсунку 55 начинается впрыск дизельного топлива в цилиндр 2. В связи с высокой температурой находящегося в цилиндре 2 над поршнем 8 воздуха и высокой температурой стенок цилиндра и особенно - поверхности вогнутого днища поршня топливо быстро испаряется и воспламеняется с образованием продуктов горения с высоким давлением. Это давление давит на поршень, который после прохождения положения ВМТ движется от ВМТ вниз к положению в НМТ, передавая работу расширения продуктов сгорания через кривошипно-ползунный механизм 12 валам 19 и 20.When the piston 8 approaches the TDC position, the injection of diesel fuel into the cylinder 2 begins through the nozzle 55. Due to the high temperature of the air located in the cylinder 2 above the piston 8 and the high temperature of the cylinder walls and especially the surface of the concave piston bottom, the fuel quickly evaporates and ignites with the formation of combustion products with high pressure. This pressure presses on the piston, which, after passing through the TDC position, moves from TDC down to the position in the BDC, transferring the work of expanding the combustion products through the crank-slide mechanism 12 to the shafts 19 and 20.

Затем цикл работы повторяется.Then the cycle of work is repeated.

Для охлаждения стенок цилиндра 2 через рубашку 51 прокачивается жидкость от насоса (на чертеже условно не показан), который приводится в движение от одного из валов - 19 или 20.To cool the walls of the cylinder 2 through the jacket 51, liquid is pumped from the pump (not shown conventionally in the drawing), which is driven by one of the shafts - 19 or 20.

В данной конструкции машины, представляющей собой дизельный ДВС с полностью уравновешенным приводом, при наддуве воздуха, который производится поршнями 23 и 24, возможна подача в рабочий цилиндр 2 большого количества воздуха, гораздо большем, чем при традиционном турбонаддуве, и, соответственно, можно сжечь гораздо большее количество топлива за один цикл. Кроме того, такая подача воздуха в рабочий цилиндр 2 происходит синхронно с его работой, т.е. нет эффекта запаздывания изменения количества подаваемого в цилиндр 2 воздуха с изменением частоты вращения двигателя, характерного для ДВС с турбонаддувом.In this design of the machine, which is a diesel ICE with a fully balanced drive, with the boost of air produced by the pistons 23 and 24, it is possible to supply a large amount of air to the working cylinder 2, much larger than with a traditional turbocharger, and, accordingly, it can be burned much more fuel per cycle. In addition, such an air supply to the working cylinder 2 occurs simultaneously with its operation, i.e. there is no lag effect of a change in the amount of air supplied to the cylinder 2 with a change in the engine speed characteristic of a turbocharged ICE.

На фиг. 8 показано упрощенное сечение ДВС, работающего по циклу Н. Отто (бензиновый ДВС). На чертеже показан момент, в котором поршень 8 совершает рабочий ход (расширение продуктов сгорания) при котором продукты сгорания давят на поршень, который передает работу их расширения на валы 19 и 20 через кривошипно-ползунный механизм 12. В этот же момент времени в цилиндрах 25 и 26 происходит процесс сжатия рабочей смеси, которая образуется путем смешения остатков продуктов сгорания от предыдущего цикла со свежей порцией горючей смеси, которая подается ко всем трем цилиндрам по впускному трубопроводу 78 (см. фиг. 9). Эта смесь образуется путем смешения бензина с воздухом в карбюраторе (на чертеже условно не показан), либо путем впрыска топлива через форсунку или форсунки (на чертеже условно не показаны) в поток всасываемого через впускной трубопровод 78 воздуха.In FIG. Figure 8 shows a simplified section of an internal combustion engine operating according to the N. Otto cycle (gasoline internal combustion engine). The drawing shows the moment at which the piston 8 makes a stroke (expansion of the products of combustion) at which the products of combustion press on the piston, which transfers the work of their expansion to the shafts 19 and 20 through the crank-slide mechanism 12. At the same time in the cylinders 25 and 26, the process of compression of the working mixture occurs, which is formed by mixing the remains of the combustion products from the previous cycle with a fresh portion of the combustible mixture, which is supplied to all three cylinders through the inlet pipe 78 (see Fig. 9). This mixture is formed by mixing gasoline with air in a carburetor (not shown conditionally in the drawing), or by injecting fuel through a nozzle or nozzles (not shown conventionally in the drawing) into the air stream drawn in through the inlet pipe 78.

Для охлаждения стенок цилиндров 2, 25 и 26 через рубашки 51, 80 и 81 прокачивается жидкость от насоса (на чертеже условно не показан), который приводится в движение от одного из валов - 19 или 20.To cool the walls of the cylinders 2, 25 and 26 through the shirts 51, 80 and 81, liquid is pumped from the pump (not shown conventionally in the drawing), which is driven by one of the shafts - 19 or 20.

Работа цилиндров 2, 25 и 26 не отличается от работы цилиндров обычного четырехтактного бензинового двигателя с искровым зажиганием и пояснения не требует.The operation of cylinders 2, 25 and 26 does not differ from the operation of cylinders of a conventional four-stroke gasoline engine with spark ignition and does not require explanation.

На фиг. 10 схематично показана машина для автономного сжатия и подачи потребителю одновременно сжатого газа и жидкости под давлением.In FIG. 10 schematically shows a machine for autonomously compressing and supplying simultaneously compressed gas and liquid under pressure to a consumer.

Цилиндр 2 работает в режиме ДВС дизельного или бензинового типа с принудительным открытием и закрытием клапанов за счет действия кулачков 66 и 67, вращающихся вместе с распределительным валом 63 (на чертеже показан вариант дизельного ДВС). Цилиндры 25 и 26 с самодействующими всасывающими 35 и 36 клапанами и с нагнетательными 37 и 38 клапанами работают в режиме компрессора, а цилиндр 83 с самодействующим всасывающим 84 и нагнетательным 85 клапанами - в режиме насоса.Cylinder 2 operates in the internal combustion engine mode of a diesel or gasoline type with forced opening and closing of the valves due to the action of cams 66 and 67 rotating together with a camshaft 63 (the embodiment of a diesel internal combustion engine is shown in the drawing). Cylinders 25 and 26 with self-acting suction valves 35 and 36 and with discharge 37 and 38 valves operate in compressor mode, and cylinder 83 with self-acting suction 84 and discharge 85 valves operate in pump mode.

Жидкость, сжатая в цилиндре 83 поршнем 82, перед тем, как поступить потребителю, по линии нагнетания 86 поступает сначала в рубашки охлаждения 80 и 81 цилиндров 25 и 26, а затем в рубашку охлаждения 51 цилиндра 2. Нагретая теплотой, отнятой от сжимаемого в цилиндрах 25 и 26 газа, а затем дополнительно подогретая в рубашке 51 теплотой, выделившейся при горении топлива, жидкость, перед тем, как поступить к потребителю, охлаждается в теплообменнике 87.The fluid compressed in the cylinder 83 by the piston 82, before entering the consumer, enters the cooling line 80 first to the cooling jackets 80 and 81 of the cylinders 25 and 26, and then to the cooling jacket 51 of the cylinder 2. It is heated by heat removed from the compressible cylinder 25 and 26 of the gas, and then additionally heated in the jacket 51 by the heat released during the combustion of the fuel, the liquid, before entering the consumer, is cooled in the heat exchanger 87.

Во всех предложенных вариантах поршневых энергетических машин объемного действия с уравновешенным приводом уравновешивание сил инерции неравномерного движения основного или основных поршней достигается за счет использования дополнительных поршней, двигающихся в противофазе с основным или основными поршнями. При той же суммарной массе, что и у известных технических решений с противовесами, предложенное техническое решение позволяет кратно увеличить производительность машины и, тем самым, существенно повысить ее удельную мощность за счет увеличения отношения ее производительности к ее массе.In all the proposed variants of reciprocating power pistons of volumetric action with a balanced drive, the balancing of the inertia forces of the uneven movement of the main or main pistons is achieved through the use of additional pistons moving in antiphase with the main or main pistons. With the same total mass as the well-known technical solutions with counterweights, the proposed technical solution allows to increase the productivity of the machine by several times and, thereby, significantly increase its specific power by increasing the ratio of its productivity to its mass.

Таким образом, следует считать, что поставленная техническая задача полностью выполнена.Thus, it should be considered that the technical task posed is fully completed.

Claims

1. A reciprocating combined energy volumetric machine comprising at least one working cylinder with gas distribution bodies and a working piston disposed therein with a guiding drive crank-slide mechanism mounted on the piston and made in the form of a plate with a groove perpendicular to the axis of the working cylinder, in the groove are mounted drive eccentrics with leading fingers that are in antiphase relative to each other and connected to drive shafts having counterweights, characterized the fact that the balances are made in the form of at least two additional pistons with additional cylinders, the axes of which are parallel to the axis of the working cylinder and are located on both sides of the working cylinder, and these pistons are connected to the plate through mechanical gears.

2. The piston combined power machine according to claim 1, characterized in that the mechanical gears are made in the form of rack gearing.

3. The piston combined power machine according to claim 1, characterized in that the mechanical gears are made in the form of flexible belts or chains, one end of which is fixed to the plate, and the other to spring-loaded additional pistons.

4. The piston combined energy machine according to claim 1, characterized in that the additional cylinders have suction and discharge valves, the suction valves being connected to a liquid source and the discharge valves to a cooling jacket located around the working cylinder.

5. The piston combined power machine according to claim 1, characterized in that the main cylinder contains inlet and outlet valves and is connected through a nozzle to a high pressure fuel pump, and the additional cylinders are equipped with suction and discharge valves, the discharge valves being connected to the inlet valve of the working cylinder , the suction valves are connected to the atmosphere, and all the above-mentioned valves are driven by a camshaft with cams interacting with the valve rods during rotation camshaft, which he receives through a mechanical transmission from one of the drive shafts connected to each other through a gear transmission.

6. The piston combined power machine according to claim 1, characterized in that the main and additional cylinders are equipped with spark plugs connected to the ignition system, intake and exhaust valves, the rods of which interact with the cams of the camshaft, connected through a mechanical transmission to one of the drive shafts moreover, the intake valves are connected to the intake pipe, and the drive shafts are connected to each other by means of a gear transmission.

7. The piston combined energy machine according to claim 1, characterized in that the main cylinder is made in the form of a cylinder of an internal combustion engine and is connected to a fuel source through an inlet spring-loaded valve or through a fuel injector to which fuel is supplied from a high-pressure fuel pump, and with atmosphere with the help of inlet and outlet spring-loaded valves in contact with the cams of the camshaft, connected through a mechanical transmission to one of the drive shafts, and coaxially with the main a piston or plunger mounted on a plate with a groove is mounted on a plate with a groove and is located in a hydraulic cylinder connected through self-acting liquid valves to a source and a consumer of liquid, additional cylinders are connected through self-acting valves to a source and a consumer of gas, and the discharge line of the hydraulic cylinder starting behind the liquid pressure valve, connected to the liquid cooling jackets of the additional cylinders and the main cylinder.