RU2765671C1 - Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms - Google Patents

Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms Download PDF

Info

Publication number
RU2765671C1
RU2765671C1 RU2021107601A RU2021107601A RU2765671C1 RU 2765671 C1 RU2765671 C1 RU 2765671C1 RU 2021107601 A RU2021107601 A RU 2021107601A RU 2021107601 A RU2021107601 A RU 2021107601A RU 2765671 C1 RU2765671 C1 RU 2765671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
engine
crankshaft
internal combustion
rocker arms
Prior art date
Application number
RU2021107601A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Иванов
Сергей Павлович Столяров
Original Assignee
Александр Васильевич Иванов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Иванов filed Critical Александр Васильевич Иванов
Priority to RU2021107601A priority Critical patent/RU2765671C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765671C1 publication Critical patent/RU2765671C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F02B75/222Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement with cylinders in star arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: engine technology.SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. An internal combustion engine with a drive contains at least one unit block containing a crankcase (1), a middle cylinder (2), side cylinders (3), pistons, a connecting rod (5) and a crankshaft (4). The engine is equipped with a rod (6) and rocker arms (7). The crankshaft (4) is pivotally connected by means of the connecting rod with the rod (6). The rod (6) is pivotally connected to rocker arms (7). Pistons (8) are pivotally mounted on rocker arms (7), placed in the side cylinders (3) forming the Reuleaux mechanisms. A piston (9) connected to a rod (6) is placed in the middle cylinder (2).EFFECT: improving the compactness of the engine and increasing the specific power.4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к поршневым машинам с кривошипно-шатунным механизмом привода и может быть использовано в их конструкциях.The invention relates to piston machines with a crank drive mechanism and can be used in their designs.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с приводом, содержащим картер, цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал [1].Known piston internal combustion engine (ICE) with a drive containing crankcase, cylinder, piston, connecting rod, crankshaft [1].

В четырехтактных ДВС поступательное движение поршня через шатун преобразуется во вращательное движение коленчатого вала в ряде последовательных подготовительных процессов, в совокупности, образующих рабочий цикл: впуск - сжатие - сгорание смеси воздуха и топлива (рабочий ход) - выпуск. Рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала.In four-stroke internal combustion engines, the translational movement of the piston through the connecting rod is converted into rotational movement of the crankshaft in a series of successive preparatory processes, which together form the working cycle: intake - compression - combustion of the mixture of air and fuel (power stroke) - exhaust. The working cycle occurs in two revolutions of the crankshaft.

Известен кривошипно-ползунный четырехзвенный прямолинейно-направляющий механизм

Figure 00000001
[2], в котором точка, находящаяся на окружности, проходящей через точки ползунов, находящихся в направляющих и точку пересечения осей направляющих, описывает прямолинейную траекторию, проходящую через точку пересечения осей ползунов, а в частном случае, при совпадении ее с точкой пересечения осей ползунов, описывает прямолинейную траекторию, перпендикулярную к оси, образующей равные углы с осями направляющих.Known crank-slider four-link straight-guiding mechanism
Figure 00000001
[2], in which the point located on the circle passing through the points of the sliders located in the guides and the point of intersection of the axes of the guides describes a rectilinear trajectory passing through the point of intersection of the axes of the sliders, and in a particular case, when it coincides with the point of intersection of the axes of the sliders , describes a rectilinear trajectory perpendicular to the axis forming equal angles with the axes of the guides.

Задачей предлагаемого изобретения является создание компактного ДВС высокой удельной мощности с механизмом привода, обеспечивающего двустороннюю передачу нагрузок шатуну, передаваемых им на коленчатый вал в циклах «рабочий ход».The objective of the invention is to create a compact internal combustion engine of high specific power with a drive mechanism that provides two-way transfer of loads to the connecting rod, transmitted by it to the crankshaft in cycles of "power stroke".

Технический результат достигается снабжением ДВС с приводом, содержащим картер, цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал механизмом, содержащим шарнирно соединенные посредством коромысел ползуны и направляющие, в котором ползуны заменены поршнями, а направляющие - цилиндрами.The technical result is achieved by supplying an internal combustion engine with a drive containing a crankcase, a cylinder, a piston, a connecting rod, a crankshaft with a mechanism containing sliders and guides pivotally connected by means of rocker arms, in which the sliders are replaced by pistons, and the guides are replaced by cylinders.

На Фиг. 1 показана упрощенная модель единичного блока ДВС в разрезе по осям цилиндров, содержащая картер, средний цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, снабженная, содержащими шарнирно соединенные посредством коромысел ползуны и направляющие, образующие механизмы

Figure 00000002
в которых ползуны заменены поршнями, а направляющие - цилиндрами. Элементы, не относящиеся к предмету данного изобретения, на модели не показаны.On FIG. 1 shows a simplified model of a single internal combustion engine block in a section along the axes of the cylinders, containing a crankcase, an average cylinder, a piston, a connecting rod, a crankshaft, equipped with sliders and guides that form mechanisms
Figure 00000002
in which the sliders are replaced by pistons, and the guides by cylinders. Elements that are not related to the subject of this invention are not shown in the model.

На Фиг. 2 показана упрощенная модель единичного блока ДВС в разрезе по осям цилиндров, содержащая картер, средний цилиндр с ползуном и направляющими, шатун, коленчатый вал, снабженная, содержащими шарнирно соединенные посредством коромысел ползуны и направляющие, образующие механизмы

Figure 00000003
в которых ползуны заменены поршнями, а направляющие - цилиндрами. Элементы, не относящиеся к предмету данного изобретения, на модели не показаны.On FIG. 2 shows a simplified model of a single ICE block in a section along the axes of the cylinders, containing a crankcase, an average cylinder with a slider and guides, a connecting rod, a crankshaft, equipped with sliders and guides that form mechanisms that are pivotally connected by means of rocker arms.
Figure 00000003
in which the sliders are replaced by pistons, and the guides by cylinders. Elements that are not related to the subject of this invention are not shown in the model.

На Фиг. 3 показана упрощенная, частично детализованная модель многоблочного ДВС, содержащая картер, цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал, в рядном исполнении средних цилиндров. Элементы, не относящиеся к предмету данного изобретения, на модели не показаны.On FIG. 3 shows a simplified, partially detailed model of a multi-block internal combustion engine, containing a crankcase, cylinders, pistons, connecting rods, a crankshaft, in an in-line version of the middle cylinders. Elements that are not related to the subject of this invention are not shown in the model.

На Фиг. 4 показана частично детализованная модель многоцилиндрового ДВС с одним поршнем в среднем цилиндре и четырьмя парами боковых поршней без элементов, не относящихся к предмету данного изобретения.On FIG. 4 shows a partially detailed model of a multi-cylinder internal combustion engine with one piston in the middle cylinder and four pairs of side pistons, without elements not related to the subject of this invention.

На Фиг. 5 показана модель компоновки двух ДВС с редуктором между ними.On FIG. 5 shows a layout model of two internal combustion engines with a gearbox between them.

ДВС, фиг. 1, с приводом, содержащим картер, цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, снабженный, содержащими шарнирно соединенные посредством коромысел ползуны и направляющие, образующие механизмы

Figure 00000004
в которых ползуны заменены поршнями, а направляющие - цилиндрами, состоит из картера 1, в котором установлены средний цилиндр 2 и боковые цилиндры 3, а также коленчатый вал 4, имеющий шарнирную связь посредством шатуна 5 со штоком 6, который шарнирно соединен с коромыслами 7, на которых шарнирно установлены поршни 8, помещенные в боковые цилиндры 3. В средний цилиндр 2 помещен поршень 9, соединенный со штоком 6.ICE, Fig. 1, with a drive containing a crankcase, a cylinder, a piston, a connecting rod, a crankshaft, equipped with sliders and guides pivotally connected by means of rocker arms, forming mechanisms
Figure 00000004
in which the sliders are replaced by pistons, and the guides are replaced by cylinders, consists of a crankcase 1, in which the middle cylinder 2 and side cylinders 3 are installed, as well as the crankshaft 4, which is hinged by means of a connecting rod 5 with a rod 6, which is pivotally connected to the rocker arms 7, on which the pistons 8 are pivotally mounted, placed in the side cylinders 3. The piston 9 connected to the rod 6 is placed in the middle cylinder 2.

Работа ДВС с указанным выше приводом заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение выходного вала и происходит следующим образом.The operation of the internal combustion engine with the above drive is to convert the reciprocating motion of the pistons into the rotational motion of the output shaft and occurs as follows.

В установленных в картер 1 среднем цилиндре 2 и боковых цилиндрах 3, поршни 8 и 9, имеющие возможность перемещения и получающие энергию от теплового расширения газов, посредством штока 6 и коромысел 7 через шатун 5 передают движение на коленчатый вал 4, заставляя его вращаться. Особенностью работы данного ДВС является то, что в боковых цилиндрах 3, образующих механизмы

Figure 00000004
организованы и одновременно происходят одноименные рабочие процессы, отличные от процесса в среднем цилиндре 2, что обеспечивает равномерное чередование рабочих тактов и способствует равномерному распределению боковых нагрузок, передаваемых посредством штока 6 и связанного с ним поршня 9 на стенки среднего цилиндра 2, а также уменьшает усилия, стремящиеся сместить и повернуть ось штока 6, связанного с шатуном 5 от оси симметрии коромысел 7. В боковых цилиндрах 3 рабочие процессы происходят как при прямом, так и при обратном перемещении штока 6, передающего усилия на шатун 5, в обоих направлениях. В среднем цилиндре 2 вместо поршня 9 может быть установлен ползун 10, взаимодействующий с направляющей 11 (см. фиг. 2).In the middle cylinder 2 and side cylinders 3 installed in the crankcase 1, the pistons 8 and 9, which are able to move and receive energy from the thermal expansion of gases, through the rod 6 and the rocker arms 7 through the connecting rod 5 transmit the movement to the crankshaft 4, causing it to rotate. A feature of the operation of this internal combustion engine is that in the side cylinders 3, which form the mechanisms
Figure 00000004
the same working processes are organized and simultaneously occur, different from the process in the middle cylinder 2, which ensures a uniform alternation of working cycles and contributes to the uniform distribution of lateral loads transmitted by means of the rod 6 and the associated piston 9 to the walls of the middle cylinder 2, and also reduces the effort, seeking to shift and rotate the axis of the rod 6 connected with the connecting rod 5 from the axis of symmetry of the rocker arms 7. In the side cylinders 3, the working processes occur both with forward and reverse movement of the rod 6, which transmits forces to the connecting rod 5, in both directions. In the middle cylinder 2, instead of the piston 9, a slider 10 can be installed, which interacts with the guide 11 (see Fig. 2).

Коромысло 7 входит во вращательные пары А и В с ползунами (поршнями 8), скользящими в неподвижных направляющих b-b и d-d (скользящими в цилиндрах 3). При движении поршня 8 (ползуна) в цилиндре 3 (в направляющих b-b) точка С коромысла 7, совпадающая с точкой пересечения осей направляющих b-b и d-d (совпадающая с точкой пересечения осей цилиндров 3) описывает прямолинейную траекторию а-а, перпендикулярную к оси Ох, образующей равные углы α с осями направляющих b-b и d-d. Таким образом, привод ДВС оснащен кривошипно-ползунным четырехзвенным прямолинейно-направляющим механизмом

Figure 00000004
что подтверждается графически и проверено объемным моделированием.The rocker arm 7 enters rotational pairs A and B with sliders (piston 8) sliding in fixed guides bb and dd (sliding in cylinders 3). When the piston 8 (slider) moves in the cylinder 3 (in the guides bb), the point C of the rocker arm 7, coinciding with the point of intersection of the axes of the guides bb and dd (coinciding with the point of intersection of the axes of the cylinders 3) describes a rectilinear trajectory a-a, perpendicular to the axis Ox, forming equal angles α with the axes of the guides bb and dd. Thus, the ICE drive is equipped with a crank-slider four-link straight-line guiding mechanism
Figure 00000004
which is confirmed graphically and verified by volumetric modeling.

Ход поршня L(cp.) в среднем цилиндре определяется по формуле:The piston stroke L(cp.) in the middle cylinder is determined by the formula:

L(cp.)=2R, где R - радиус кривошипа коленчатого вала.L(cp.)=2R, where R is the radius of the crankshaft crank.

Ход поршня L(бок.) в боковом цилиндре определяется по формуле:The piston stroke L (side.) in the side cylinder is determined by the formula:

L(бок.)=2R Sinα, где R - радиус кривошипа коленчатого вала, α - 0,5 угла между осями боковых цилиндров (см. фиг. 1).L(side)=2R Sinα, where R is the crank radius of the crankshaft, α is 0.5 of the angle between the axes of the side cylinders (see Fig. 1).

Рабочий объем среднего цилиндра для выравнивания усилий, передаваемых его поршнем посредством штока и шатуна на коленчатый вал, с суммарными усилиями, передаваемыми на шатун двумя поршнями в боковых цилиндрах, должен быть, примерно, равен суммарному рабочему объему боковых цилиндров, что обеспечит равномерную нагрузку на шатун во всех тактах работы двигателя.The working volume of the middle cylinder to equalize the forces transmitted by its piston through the rod and connecting rod to the crankshaft, with the total forces transmitted to the connecting rod by two pistons in the side cylinders, should be approximately equal to the total working volume of the side cylinders, which will ensure a uniform load on the connecting rod during all engine cycles.

Единичные блоки ДВС, с целью повышения мощности, могут быть соединены в многоблочный агрегат с общим картером и единым коленчатым валом (см. фиг. 4).Single ICE blocks, in order to increase power, can be connected into a multi-block unit with a common crankcase and a single crankshaft (see Fig. 4).

Для уравновешивания двух ДВС, например, в двухмоторном летательном аппарате, может быть использован принцип взаимного гашения колебаний одинаковых встречно движущихся масс, при их симметричном расположении по отношению к редуктору 12, имеющему выходной вал 13, на который они передают крутящий момент (см. фиг. 5).To balance two internal combustion engines, for example, in a twin-engine aircraft, the principle of mutual damping of oscillations of identical counter-moving masses can be used, with their symmetrical arrangement with respect to the gearbox 12, which has an output shaft 13, to which they transmit torque (see Fig. 5).

Источники информацииSources of information

1. А.С. Орлин, М.Г. Круглов, «Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1990, стр. 5, 6.1. A.S. Orlin, M.G. Kruglov, Internal combustion engines. Design and operation of reciprocating and combined engines”, Moscow, Mashinostroenie, 1990, pp. 5, 6.

2. И.И. Артоболевский, «Механизмы в современной технике» в 7 томах, том 2, Москва, «Наука», 1979, стр. 473, 474, механизмы 1471, 1472.2. I.I. Artobolevsky, "Mechanisms in modern technology" in 7 volumes, volume 2, Moscow, "Nauka", 1979, pp. 473, 474, mechanisms 1471, 1472.

Claims (4)

1. Двигатель внутреннего сгорания с приводом, содержащий, по меньшей мере, один единичный блок, содержащий картер, средний цилиндр, боковые цилиндры, поршни, шатун и коленчатый вал, отличающийся тем, что двигатель снабжен штоком и коромыслами, коленчатый вал шарнирно связан посредством шатуна со штоком, шток шарнирно соединен с коромыслами, на коромыслах шарнирно установлены поршни, помещенные в боковые цилиндры, образующие механизмы Рёло, а в средний цилиндр помещен поршень, соединенный со штоком.1. An internal combustion engine with a drive, containing at least one single block containing a crankcase, a middle cylinder, side cylinders, pistons, a connecting rod and a crankshaft, characterized in that the engine is equipped with a rod and rocker arms, the crankshaft is articulated by means of a connecting rod with a rod, the rod is pivotally connected to the rocker arms, pistons are pivotally mounted on the rocker arms, placed in the side cylinders forming Reuleaux mechanisms, and a piston connected to the rod is placed in the middle cylinder. 2. Двигатель с приводом по п. 1, отличающийся тем, что в боковых цилиндрах организованы и одновременно происходят одноименные рабочие процессы, отличные от процесса в среднем цилиндре.2. An engine with a drive according to claim 1, characterized in that work processes of the same name are organized and simultaneously occur in the side cylinders, which are different from the process in the middle cylinder. 3. Двигатель с приводом по п. 1, отличающийся тем, что единичные блоки, соединены в многоблочный агрегат с общим картером и единым коленчатым валом.3. An engine with a drive according to claim 1, characterized in that single blocks are connected into a multi-block unit with a common crankcase and a single crankshaft. 4. Двигатель с приводом по п. 1, отличающийся тем, что два одноблочных двигателя уравновешены на принципе взаимного гашения колебаний одинаковых встречно движущихся масс при их симметричном и на общей оси средних цилиндров расположении по отношению к редуктору, на который они передают крутящий момент.4. An engine with a drive according to claim 1, characterized in that two single-block engines are balanced on the principle of mutual damping of vibrations of identical counter-moving masses with their symmetrical and on a common axis of the middle cylinders in relation to the gearbox to which they transmit torque.
RU2021107601A 2021-03-22 2021-03-22 Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms RU2765671C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107601A RU2765671C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107601A RU2765671C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765671C1 true RU2765671C1 (en) 2022-02-01

Family

ID=80214643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107601A RU2765671C1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765671C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1874195A (en) * 1928-10-31 1932-08-30 King Albert Bentley Internal combustion engine
SU1760141A1 (en) * 1989-12-04 1992-09-07 Е.Ф.Агафонов Two-stroke internal combustion engine
US5924394A (en) * 1994-12-09 1999-07-20 Richter Technology Limited Rotary/linear converter
DE102008047719A1 (en) * 2008-09-18 2010-04-08 Dieter Hartmann-Wirthwein Crank drive for e.g. petrol engine of motor vehicle, has middle pistons connected directly with fork connecting rod, and external piston hinged to oscillating arm, universal joint and fork connecting rod by short lever
RU133568U1 (en) * 2013-01-16 2013-10-20 Виктор Егорович Мерзликин FOUR-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH RADIALLY ROW LOCATION OF CYLINDERS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1874195A (en) * 1928-10-31 1932-08-30 King Albert Bentley Internal combustion engine
SU1760141A1 (en) * 1989-12-04 1992-09-07 Е.Ф.Агафонов Two-stroke internal combustion engine
US5924394A (en) * 1994-12-09 1999-07-20 Richter Technology Limited Rotary/linear converter
DE102008047719A1 (en) * 2008-09-18 2010-04-08 Dieter Hartmann-Wirthwein Crank drive for e.g. petrol engine of motor vehicle, has middle pistons connected directly with fork connecting rod, and external piston hinged to oscillating arm, universal joint and fork connecting rod by short lever
RU133568U1 (en) * 2013-01-16 2013-10-20 Виктор Егорович Мерзликин FOUR-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH RADIALLY ROW LOCATION OF CYLINDERS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.И. Артоболевский "Механизмы в современной технике", том 2, М, "Наука", главная редакция физико-математической литературы, 1979 г., стр. 473, 474, механизмы471, 472. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0839266B1 (en) Opposed piston combustion engine
DK2171211T3 (en) combustion Engines
US10138807B2 (en) Drive device provided with XY-separating crank mechanism
US20010017122A1 (en) Internal-combustion engine with improved reciprocating action
US3895620A (en) Engine and gas generator
JPS61157726A (en) Multicylinder internal combustion piston engine
JP6052748B2 (en) Drive device having XY separation crank mechanism
US4586881A (en) Machine having integral piston and cylinder wall sections
RU2765671C1 (en) Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms
RU2525995C2 (en) Internal combustion engine
US8960150B2 (en) Piston arrangement and engine
UA61980C2 (en) Opposite internal combustion engine
RU2768343C1 (en) Internal combustion engine with opposite cylinders, equipped with a mechanism that changes the direction of force transmission
US4827896A (en) Internal combustion engine without connecting rods
RU226062U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2388917C1 (en) Internal combustion engine
JP2000515599A (en) Pulling piston engine
RU2704510C1 (en) Internal combustion engine
RU2391524C1 (en) Mechanism of motion transmission from pistons to output shaft of opposed engine
RU2800201C1 (en) Two-stroke piston internal combustion engine
RU2341667C1 (en) Central rotor shaft ice
RU2786613C1 (en) Two-stroke two-cylinder opposite internal combustion engine
RU2126087C1 (en) Piston machine
RU2163680C2 (en) Slider-crank mechanism
RU2568350C1 (en) Conrod-free rodless piston ice