RU2773409C1

RU2773409C1 - Axial piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2773409C1
Application number: RU2021114420A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Соколов
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-06-03

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. Axial piston internal combustion engine comprises a body (1), wherein a drive shaft (8) is located in the centre, secured whereon is a gear wheel (43). Cylinders (6), (7) and pistons (9), (10) are arranged axially relative to the axis of the drive shaft (8). Closed longitudinal spiral grooves (29), (30), longitudinal slots (35), (36) wherein guides are placed, are made on the outer cylindrical surface of the pistons (9), (10). Gears (33), (34) are placed on the pistons (9), (10), secured and kinematically coupled with the gear wheel (43) of the drive shaft (8). The body (1) has an annular shape, basing surfaces are made on the inner surface for securing the cylinders (6), (7) therein. The body (1) is covered with lids (2), (3) at the end, whereon protrusions (4), (5) are made. Holes are made in the lids (2), (3) in the centre of the body (1), wherein the drive shaft (8) with the gear wheel (43) is located rotatably. Pistons (9), (10) are placed in the cylinders (6), (7), dividing the cylinder cavities into combustion chambers (I) (II) and discharge chambers (III), (IV). The cylinders (6), (7) are shaped as sockets with a flat bottom. Exhaust windows (13), (14) are made in the cylinders (6), (7) and in the body (1) at the level of the lower dead centres of the pistons. The inner surfaces of the cylinders (6), (7) are made stepped. The diameters of the discharge chambers (III), (IV) have diameters larger than those of the combustion chambers (I) (II). intake valves (15), (16) are installed in the bottoms of the pistons (9), (10) on the side of the combustion chambers (I) (II), connecting the combustion chambers (I) (II) with the discharge chambers (III), (IV) of the cylinders via air supply channels (17), (18) made in the pistons. The pistons (9), (10) are made stepped. On the side of the discharge chambers (III), (IV), the cylinders are sealed by plugs (19), (20) separating the discharge chambers (III), (IV) and the air supply channels (23), (24). Intake valves (23), (24) are installed in the plugs (19), (20) of the cylinders. Annular grooves are made on the outer cylindrical surfaces of the pistons (9), (10), wherein compression and oil scraper rings (25), (26) and (27), (28) are installed. Parts of the guides (31), (32) protruding beyond the spiral grooves (29), (30) are secured in the gear hubs (33), (34) set on the outer cylindrical surfaces of the pistons (9), (10). Parts of the guides (37), (38) protruding beyond the pistons (9), (10) enter the longitudinal grooves (39), (40) made on the inner surfaces of the cylinders (6), (7), forming splined joints (41), (42). The gears (33), (34) are locked from axial movement by the cylinders (6), (7). The teeth of the gears (33), (34) engage with the teeth of the gear wheel (34) secured on the drive shaft (8). A flywheel (45) is placed on the drive shaft (8) outside of the body (1).

EFFECT: improved compactness of the engine with high power characteristics and torque.

1 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано, например, в средствах малой механизации, в передвижных электрогенераторах, в мототехнике и в др. машинах и механизмах.The claimed invention relates to the field of mechanical engineering, and more specifically to internal combustion engines and can be used, for example, in small-scale mechanization, mobile power generators, motor vehicles and other machines and mechanisms.

Известны двигатель внутреннего сгорания (патент США №4834033, F02B 75/26) и двигатель внутреннего сгорания (патент ФРГ №3408447, F02B 75/26), в которых преобразование возвратно-поступательного движения поршней преобразуется во вращательное движение маховика за счет замкнутой винтовой канавки, выполненной на наружной боковой поверхности маховика. Недостатками аналогов являются большие габаритные размеры и сложность конструкции.Known are an internal combustion engine (US patent No. 4834033, F02B 75/26) and an internal combustion engine (Germany patent No. 3408447, F02B 75/26), in which the conversion of the reciprocating motion of the pistons is converted into a rotational movement of the flywheel due to a closed helical groove, made on the outer side surface of the flywheel. The disadvantages of analogues are large overall dimensions and design complexity.

Известен двигатель внутреннего сгорания, патент RU №2069273 С1, содержащий корпус, в котором выполнены цилиндрические рабочие камеры. В корпусе установлен с возможностью осевого перемещения поршень. Поршень через ползуна, поводок, замкнутую винтовую канавку связан с маховиком, который, в свою очередь, кинематически связанс выходным валом. В стенках рабочих камер имеются всасывающие и выхлопные каналы.Known internal combustion engine, patent RU No. 2069273 C1, containing a housing in which cylindrical working chambers are made. A piston is installed in the housing with the possibility of axial movement. The piston is connected to the flywheel through a slider, a leash, a closed helical groove, which, in turn, is kinematically connected to the output shaft. In the walls of the working chambers there are suction and exhaust channels.

Недостатком прототипа является то, что при такой компоновке двигателя не реализуется возможность организации наддува воздуха или топливно-воздушной смеси в рабочий цилиндр, что снижает топливную экономичность и КПД этого двигателя. Съем крутящего момента непосредственно с маховика затрудняет совмещение двигателя с навесными агрегатами и исполнительными механизмами и увеличивает габариты привода.The disadvantage of the prototype is that with such an arrangement of the engine is not realized the possibility of organizing pressurization of air or air-fuel mixture in the working cylinder, which reduces the fuel economy and efficiency of this engine. The removal of torque directly from the flywheel makes it difficult to combine the engine with attachments and actuators and increases the dimensions of the drive.

Наиболее близкой по конструктивным признакам к заявляемому аксиальному двигателю внутреннего сгорания является поршневая машина, патент RU №2698867 С1, содержащая корпус, в котором размещены приводной вал, цилиндры и поршни с центральными отверстиями, через которые проходят оси с каналами, заполненными рабочим телом. Поршни имеют возможность совершать относительно цилиндров вращательное и возвратно-поступательное движения. На наружной поверхности поршней выполнены замкнутые продольные винтовые канавки, в которых размещены поводки, выступающие за пределы винтовых канавок. Части поводков зафиксированы. Передача крутящего момента на поршни и от них осуществляется через шлицевые соединения, обеспечивающие свободное перемещение поршней вдоль осей цилиндров. На внутренней поверхности осевого отверстия поршней выполнены продольные каналы, обеспечивающие при провороте поршней до их совмещения с соответствующими каналами, выполненными в оси поршня, подачу рабочего тела в цилиндры и вытеснение его из них по заданному циклу. Расположение продольных каналов, их длина, ширина и глубина увязаны с формой, положением, количеством винтовых канавок, изготовленных на цилиндрической поверхности поршня, и объемными характеристиками поршневой машины. В корпусе выполнены каналы, заполненные рабочим телом для нагнетания и вытеснения рабочего тела из машины. Каждый из поршней одет на свою ось, цилиндры, поршни и оси поршней размещены в корпусе аксиально относительно оси приводного вала. Приводной вал зафиксирован в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси. На приводном валу зафиксировано зубчатое колесо, кинематически связанное с шестернями, надетыми на поршни. Эти шестерни кинематически связаны с поршнями через шлицевые соединения, обеспечивающие передачу на поршни или снятие с них крутящего момента. Достоинством данной поршневой машины является возможность ее использования в качестве пневмо- и (или) гидромотора, обладающего высоким крутящим моментом, КПД, а также производительностью при ее работе в режиме насоса-компрессора. Недостатком данного прототипа является отсутствие возможности его использования в качестве двигателя внутреннего сгорания.The closest in design features to the claimed axial internal combustion engine is a piston machine, patent RU No. 2698867 C1, containing a housing in which a drive shaft, cylinders and pistons with central holes pass through which axles with channels filled with a working fluid pass. The pistons have the ability to perform rotational and reciprocating movements relative to the cylinders. On the outer surface of the pistons, closed longitudinal helical grooves are made, in which drivers are placed that protrude beyond the helical grooves. Parts of the leashes are fixed. The transmission of torque to and from the pistons is carried out through spline connections, which ensure free movement of the pistons along the cylinder axes. Longitudinal channels are made on the inner surface of the axial hole of the pistons, which, when turning the pistons until they are aligned with the corresponding channels made in the piston axis, supply the working fluid to the cylinders and displace it from them according to a given cycle. The location of the longitudinal channels, their length, width and depth are linked to the shape, position, number of helical grooves made on the cylindrical surface of the piston, and volumetric characteristics of the piston machine. Channels are made in the housing, filled with the working medium for forcing and displacing the working medium from the machine. Each of the pistons is dressed on its axis, the cylinders, pistons and piston axles are placed in the housing axially relative to the axis of the drive shaft. The drive shaft is fixed in the housing with the possibility of rotation around its axis. A gear wheel is fixed on the drive shaft, kinematically connected with the gears put on the pistons. These gears are kinematically connected to the pistons through spline connections, which provide transmission to or removal of torque from the pistons. The advantage of this reciprocating machine is the possibility of its use as a pneumatic and (or) hydraulic motor, which has a high torque, efficiency, and performance when it operates in the pump-compressor mode. The disadvantage of this prototype is the inability to use it as an internal combustion engine.

Задачей заявляемого изобретения является создание компактного поршневого двигателя внутреннего сгорания, обладающего высокими мощностными характеристиками, крутящим моментом, КПД, конструктивной и технологической простотой.The objective of the claimed invention is to create a compact reciprocating internal combustion engine with high power characteristics, torque, efficiency, design and technological simplicity.

Технический результат - повышение КПД, мощности, крутящего момента, а также обеспечение возможности получения компактного не материалоемкого ДВС с необходимым количеством цилиндров, обеспечивающим требуемые от него технические характеристики.The technical result is an increase in efficiency, power, torque, as well as providing the possibility of obtaining a compact non-material-intensive internal combustion engine with the required number of cylinders, providing the required technical characteristics from it.

Технический результат достигается тем, что заявляемый аксиальный поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, в котором по центру размещен приводной вал, на котором зафиксировано зубчатое колесо, аксиально относительно оси приводного вала расположены цилиндры и поршни, на наружной цилиндрической поверхности поршней выполнены замкнутые продольно-винтовые канавки и продольные пазы, в которых размещены поводки, на поршнях размешены шестерни, которые для исключения перемещения их вдоль оси поршня зафиксированы и кинематически связаны с зубчатым колесом приводного вала, количество цилиндров определяется требуемыми эксплуатационными характеристиками и может изменяться от одного до двенадцати. Кроме этого, корпус имеет кольцеобразную форму, на внутренней поверхности которого выполнены базирующие поверхности для фиксации в нем цилиндров, с торцов корпус закрыт крышками, на которых выполнены выступы, обеспечивающие полную фиксацию цилиндров в корпусе, по центру корпуса в крышках выполнены отверстия, в которых расположен с возможностью вращения приводной вал с зафиксированным на нем зубчатым колесом, в цилиндрах размещены поршни, делящие полости цилиндров на камеры сгорания и нагнетательные камеры, цилиндры имеют форму стаканов с плоским дном со стороны камер сгорания, в дне выполнены резьбовые отверстия, в которые ввернуты топливные форсунки и свечи зажигания, в цилиндрах и в корпусе на уровне нижних мертвых точек поршней выполнены выхлопные окна, внутренние поверхности цилиндров выполнены ступенчатыми, диаметры нагнетательных камер для увеличения объема нагнетаемого воздуха имеют диаметры больше камер сгорания, со стороны камер сгорания в днищах поршней установлены впускные клапаны, связывающие через каналы подачи воздуха, выполненные в поршнях, камеры сгорания с нагнетательными камерами цилиндров, поршни выполнены ступенчатыми и диаметры их ступеней соответствуют диаметрам ступеней цилиндров, со стороны нагнетательных камер цилиндры герметизируются заглушками, разделяющими нагнетательные камеры и воздухоподающие каналы, выполненные в крышке корпуса, в заглушках цилиндров установлены впускные клапаны, обеспечивающие подачу воздуха в нагнетательные камеры, на наружных цилиндрических поверхностях поршней выполнены кольцевые канавки, в которых установлены компрессионные и маслосъемные кольца, части поводков, выступающие за пределы винтовых канавок, зафиксированы в ступицах шестерен, надетых на наружные цилиндрические поверхности поршней, части поводков, выступающие за пределы поршней, входят в продольные пазы, выполненные на внутренних поверхностях цилиндров, образуя шлицевые соединения, исключающие вращение поршней относительно осей цилиндров и обеспечивающие поршням только возвратно-поступательное движение, шестерни зафиксированы цилиндрами от перемещения в осевом направлении и могут совершать только вращательные движения вокруг осей поршней, причем зубья шестерен входят в зацепление с зубьями зубчатого колеса, зафиксированного на приводном валу, передавая вращательное движение зубчатому колесу и, соответственно, приводному валу, а вне корпуса на приводном валу размещен маховик.The technical result is achieved by the fact that the inventive axial piston internal combustion engine, containing a housing in which a drive shaft is located in the center, on which a gear wheel is fixed, cylinders and pistons are located axially relative to the axis of the drive shaft, closed longitudinally screw pistons are made on the outer cylindrical surface of the pistons. grooves and longitudinal grooves in which the leashes are placed, gears are placed on the pistons, which are fixed and kinematically connected to the gear wheel of the drive shaft to prevent them from moving along the piston axis, the number of cylinders is determined by the required performance characteristics and can vary from one to twelve. In addition, the housing has an annular shape, on the inner surface of which there are basing surfaces for fixing cylinders in it, at the ends the housing is closed with lids, on which protrusions are made to ensure complete fixation of the cylinders in the housing, holes are made in the center of the housing in the covers, in which with the possibility of rotation of the drive shaft with a gear wheel fixed on it, pistons are placed in the cylinders dividing the cylinder cavities into combustion chambers and injection chambers, the cylinders are in the form of cups with a flat bottom on the side of the combustion chambers, threaded holes are made in the bottom into which fuel injectors are screwed and spark plugs, in the cylinders and in the housing at the level of the bottom dead center of the pistons, exhaust windows are made, the inner surfaces of the cylinders are stepped, the diameters of the injection chambers to increase the volume of injected air have diameters larger than the combustion chambers, from the side of the combustion chambers in the piston bottoms valves connecting through the air supply channels made in the pistons, the combustion chambers with the pressure chambers of the cylinders, the pistons are stepped and the diameters of their steps correspond to the diameters of the cylinder steps, from the side of the pressure chambers the cylinders are sealed with plugs separating the pressure chambers and the air supply channels made in the housing cover , inlet valves are installed in the cylinder plugs, providing air supply to the injection chambers, annular grooves are made on the outer cylindrical surfaces of the pistons, in which compression and oil scraper rings are installed, parts of the drivers protruding beyond the helical grooves are fixed in the gear hubs put on the outer cylindrical surfaces of the pistons, parts of the leashes protruding beyond the pistons enter the longitudinal grooves made on the inner surfaces of the cylinders, forming splined joints that exclude the rotation of the pistons relative to the axes of the cylinders and provide For pistons, only reciprocating motion, the gears are fixed by the cylinders from moving in the axial direction and can only perform rotational movements around the axes of the pistons, and the gear teeth engage with the teeth of the gear wheel fixed on the drive shaft, transmitting rotational motion to the gear wheel and, accordingly , drive shaft, and a flywheel is placed outside the housing on the drive shaft.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом аксиальном поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) аксиальное расположение цилиндров с поршнями позволяет при сохранении компактности поршневого ДВС увеличивать количество одновременно работающих цилиндров от одного до двенадцати (и более), что обеспечит значительное повышение мощности, крутящего момента при минимальной их пульсации и росте его габаритов, а при необходимости минимизации габаритов и массы поршневой машины -сокращение количества цилиндров до одного. Кроме этого, за счет изменения передаточного числа между шестернями поршней и зубчатым колесом приводного вала, а также за счет сдвига рабочих фаз в цилиндрах можно повышать величину крутящего момента на приводном валу, либо изменять частоту его вращения. Кроме этого, за счет наличия в цилиндрах нагнетательных камер большого объема происходит более эффективная продувка камер сгорания и нагнетание в них большего количества воздуха (наддув), что дополнительно обеспечивает повышение мощности, крутящего момента и снижение расхода топлива. Повышению эксплуатационных характеристик двигателя также способствует увеличение числа рабочих циклов за один оборот шестерни цилиндра, так, при двухвитковой замкнутой продольно-винтовой канавке поршень совершает два возвратно-поступательных хода. Вследствие того, что в ДВС поршень является поршнем двухстороннего действия и в нем имеется нагнетательная камера, двигатель является двухтактным, в результате чего за один проворот шестерни цилиндра происходит 2 рабочих хода.Thanks to a new set of essential features in the proposed axial piston internal combustion engine (ICE), the axial arrangement of cylinders with pistons allows, while maintaining the compactness of the piston ICE, to increase the number of simultaneously operating cylinders from one to twelve (or more), which will provide a significant increase in power, torque at a minimum their pulsations and the growth of its dimensions, and, if necessary, minimizing the dimensions and mass of the piston machine, reducing the number of cylinders to one. In addition, by changing the gear ratio between the piston gears and the gear wheel of the drive shaft, as well as by shifting the working phases in the cylinders, it is possible to increase the amount of torque on the drive shaft, or change the frequency of its rotation. In addition, due to the presence of large-volume pressure chambers in the cylinders, more efficient scavenging of the combustion chambers and injection of more air into them (supercharging) occurs, which additionally provides an increase in power, torque and a decrease in fuel consumption. An increase in the number of operating cycles per revolution of the cylinder gear also contributes to an increase in engine performance, so, with a two-turn closed longitudinal helical groove, the piston makes two reciprocating strokes. Due to the fact that in the internal combustion engine the piston is a double-acting piston and it has a pressure chamber, the engine is two-stroke, as a result of which 2 working strokes occur in one rotation of the cylinder gear.

На фиг. 1 схематично представлен дизельный вариант выполнения заявляемого двигателя внутреннего сгорания.In FIG. 1 schematically shows a diesel version of the inventive internal combustion engine.

Заявляемый аксиальный двигатель внутреннего сгорания состоит из корпуса 1, передней 2 и задней 3 крышек, закрепленных на торцах корпуса1. В корпусе 1 с помощью выступов 4 и 5, выполненных на крышках 2 и 3, соответственно, закреплены цилиндры 6 и 7. По центру корпуса 1 во внутренних цилиндрических отверстиях, выполненных в выступах 4 и 5, крышек 2 и 3 расположен с возможностью вращения приводной вал 8. В цилиндрах 6 и 7 размещены поршни 9, 10, делящие полости цилиндров 6 и 7 на камеры сгорания I, II и нагнетательные камеры III, IV, соответственно. Цилиндры 6 и 7 имеют форму стаканов с плоским дном со стороны камер сгорания I, II, в каждом дне выполнены резьбовые отверстия, в которые ввернуты топливные форсунки 11, 12 в цилиндрах 6, 7, соответственно. Кроме этого, на цилиндрических поверхностях цилиндров 6, 7 и в корпусе 1 на уровне нижних мертвых точек поршней 9, 10 выполнены выхлопные окна 13 и 14. Внутренние поверхности цилиндров 6 и 7 выполнены ступенчатыми, при этом диаметры нагнетательных камер III, IV больше диаметров камер сгорания I, П. Со стороны камер сгорания I, II в днищах поршней 9, 10 установлены впускные клапаны 15, 16, связывающие через каналы подачи воздуха 17, 18, выполненные в поршнях 9,10, камеры сгорания I, II с нагнетательными камерами III, IV цилиндров 6 и 7, соответственно. При этом поршни 9, 10 также выполнены ступенчатыми и диаметры их ступеней соответствуют диаметрам ступеней цилиндров 6, 7. Со стороны нагнетательных камер III, IV цилиндры 6,7 герметизируются заглушками 19, 20, разделяющими нагнетательные камеры III, IV и воздухоподающие каналы 21, 22. В свою очередь, в заглушках 19, 20 цилиндров 6, 7 установлены впускные клапаны 23, 24, соответственно. На наружных цилиндрических поверхностях поршней 9 и 10 выполнены кольцевые канавки, в которые установлены компрессионные 25, 26 и маслосъемные кольца 27, 28, соответственно. Кроме этого, на этих поверхностях поршней 9, 10, в данном варианте ДВС, выполнены по три замкнутых продольно-винтовых канавки 29, 30, в которых размещены поводки 31, 32. Выступающие за пределы замкнутых продольно-винтовых канавок 29, 30 части поводков 31 и 32 зафиксированы в ступицах шестерен 33 и 34, надетых на наружные цилиндрические поверхности поршней 9, 10, соответственно. Кроме этого, на поршнях 9 и 10 выполнены продольные пазы 35, 36, в которых размещены поводки 37, 38, соответственно. Части поводков 37, 38, выступающие за пределы поршней 9, 10, входят в продольные пазы 39, 40, выполненные на внутренних поверхностях цилиндров 6, 7, соответственно, образуя шлицевые соединения 41 и 42, исключающие вращение поршней 9, 10 относительно цилиндров 6, 7 и обеспечивающие поршням 9, 10 только возвратно-поступательное движение. При этом шестерни 33 и 34 имеют возможность вращения только вокруг осей поршней 9, 10, так как их продольное перемещение вдоль осей ограничено их фиксацией в цилиндрах 6, 7, соответственно. Зубья шестерен 33, 34 входят в зацепление с зубьями зубчатого колеса 43, зафиксированного на приводном валу 8. Во внутренней полости корпуса 1, в которой размещен приводной вал 8, изготовлен масляный картер 44. Вне корпуса на приводном валу 8 закреплен маховик 45.The inventive axial internal combustion engine consists of a housing 1, front 2 and rear 3 covers fixed on the ends of the housing1. Cylinders 6 and 7 are fixed in the body 1 with the help of protrusions 4 and 5 made on covers 2 and 3, respectively. shaft 8. Pistons 9, 10 are placed in cylinders 6 and 7, dividing the cavities of cylinders 6 and 7 into combustion chambers I, II and injection chambers III, IV, respectively. Cylinders 6 and 7 have the shape of cups with a flat bottom on the side of combustion chambers I, II, threaded holes are made in each bottom, into which fuel injectors 11, 12 are screwed in cylinders 6, 7, respectively. In addition, exhaust windows 13 and 14 are made on the cylindrical surfaces of the cylinders 6, 7 and in the housing 1 at the level of the bottom dead centers of the pistons 9, 10. The inner surfaces of the cylinders 6 and 7 are stepped, while the diameters of the injection chambers III, IV are larger than the diameters of the chambers combustion chambers I, P. On the side of the combustion chambers I, II, in the bottoms of the pistons 9, 10, inlet valves 15, 16 are installed, connecting through the air supply channels 17, 18, made in the pistons 9,10, the combustion chambers I, II with the injection chambers III , IV cylinders 6 and 7, respectively. In this case, the pistons 9, 10 are also stepped and the diameters of their steps correspond to the diameters of the steps of the cylinders 6, 7. From the side of the injection chambers III, IV, the cylinders 6,7 are sealed with plugs 19, 20, which separate the injection chambers III, IV and the air supply channels 21, 22 In turn, in the plugs 19, 20 of the cylinders 6, 7, intake valves 23, 24, respectively, are installed. On the outer cylindrical surfaces of the pistons 9 and 10, annular grooves are made, in which compression 25, 26 and oil scraper rings 27, 28 are installed, respectively. In addition, on these surfaces of the pistons 9, 10, in this version of the internal combustion engine, three closed longitudinal helical grooves 29, 30 are made, in which the leashes 31, 32 are placed. and 32 are fixed in the hubs of the gears 33 and 34, put on the outer cylindrical surfaces of the pistons 9, 10, respectively. In addition, longitudinal grooves 35, 36 are made on pistons 9 and 10, in which leashes 37, 38 are placed, respectively. Parts of the drivers 37, 38, protruding beyond the pistons 9, 10, enter the longitudinal grooves 39, 40, made on the inner surfaces of the cylinders 6, 7, respectively, forming spline connections 41 and 42, which exclude the rotation of the pistons 9, 10 relative to the cylinders 6, 7 and providing pistons 9, 10 only reciprocating motion. In this case, the gears 33 and 34 have the ability to rotate only around the axes of the pistons 9, 10, since their longitudinal movement along the axes is limited by their fixation in the cylinders 6, 7, respectively. The teeth of the gears 33, 34 engage with the teeth of the gear wheel 43 fixed on the drive shaft 8. An oil sump 44 is made in the inner cavity of the housing 1, in which the drive shaft 8 is located. Outside the housing, a flywheel 45 is fixed on the drive shaft 8.

В режиме дизельного двигателя внутреннего сгорания двигатель работает следующим образом. Допустим исходно, что в цилиндре 6 поршень 9 находится в верхней мертвой точке (ВМТ), а в цилиндре 7 поршень 10 находится в среднем положении между нижней мертвой точкой (НМТ) и ВМТ. Приводному валу 8 придается пусковое вращательное движение, вызывающее вращение зубчатого колеса 43, которое через зубчатое зацепление передается приводным шестерням 33, 34 поршней 9 и 10 цилиндров 6,7. Вращательное движение шестерен 33 и 34 вызывает набегание зафиксированных в них поводков 31, 32 на боковые поверхности замкнутых продольно-винтовых канавок 29, 30, вызывая вследствие наличия блокирования вращения поршней 9, 10 относительно цилиндров 6, 7 шлицевыми соединениями 41 и 42, преобразование вращательного движения шестерен 33, 34 в поступательное движение поршней 9, 10. При этом поршень 9 начинает перемещение в цилиндре 6 из ВМТ к НМТ, а поршень 10 в цилиндре 7 перемещается от своего промежуточного положения к ВМТ. В результате перемещения поршня 9, вследствие того, что впускной клапан 23 закрыт, в нагнетательной камере III цилиндра 6 создается избыточное давление воздуха, находящегося в ней, и воздух по каналу 17 через впускной клапан 15 вытесняется из нагнетательной камеры III в камеру сгорания I цилиндра 6. При приближении поршня 9 к НМТ, в пределах прохождения днищем поршня 9 выхлопного окна 13, происходит продувка воздухом камеры сгорания I. Одновременно с описанными процессами, происходящими в цилиндре 6, в цилиндре 7 происходит движение поршня 10 из среднего положения между НМТ и ВМТ в направлении ВМТ, в результате которого при дальнейшем перемещении поршня 10 к ВМТ происходит сжатие воздуха в камере сгорания II цилиндра 7 и наполнение воздухом через клапан 24 нагнетательной камеры IV. При приближении поршня 10 к ВМТ с помощью форсунки 12 происходит впрыск заданной порции топлива в камеру сгорания II цилиндра 7, после чего от сжатого разогретого воздуха в камере сгорания II начинается воспламенение топлива и дальнейшее сжатие топливно-воздушной смеси. После достижения поршнем 10 ВМТ поводки 32 переходят на реверсивный участок замкнутых продольно-винтовых канавок 30, и поршень 10 начинает обратное движение от ВМТ к НМТ, вызванное резким ростом в камере сгорания II давления газов, возникающего при сгорании топлива, что вызывает поступательное перемещение поршня 10, т.е. происходит рабочий ход. При поступательном перемещении поршня 10 возникает давление боковой поверхности замкнутых продольно-винтовых канавок 30 на поводки 32, зафиксированные в ступице шестерни 34, что вызывает ее вращение, которое передается на зубчатое колесо 43 и от него на приводной вал 8, т.е. совершается полезная работа, на начальном этапе она вызывает раскручивание маховика 45. Одновременно с рабочим ходом в камере сгорания II происходит сжатие воздуха в нагнетательной камере IV.In the diesel internal combustion engine mode, the engine operates as follows. Suppose initially that in cylinder 6 piston 9 is at top dead center (TDC), and in cylinder 7 piston 10 is in the middle position between bottom dead center (BDC) and TDC. The drive shaft 8 is given a starting rotational movement, causing the rotation of the gear wheel 43, which is transmitted through the gearing to the drive gears 33, 34 of the pistons 9 and 10 of the cylinders 6.7. The rotational movement of the gears 33 and 34 causes the leashes 31, 32 fixed in them to run over the side surfaces of the closed longitudinal-helical grooves 29, 30, causing, due to the presence of blocking the rotation of the pistons 9, 10 relative to the cylinders 6, 7 by spline connections 41 and 42, the transformation of the rotational movement gears 33, 34 in the translational motion of the pistons 9, 10. In this case, the piston 9 begins to move in cylinder 6 from TDC to BDC, and the piston 10 in cylinder 7 moves from its intermediate position to TDC. As a result of the movement of the piston 9, due to the fact that the inlet valve 23 is closed, an excess pressure of the air in it is created in the discharge chamber III of the cylinder 6, and the air is forced out through the channel 17 through the inlet valve 15 from the discharge chamber III into the combustion chamber I of the cylinder 6 When the piston 9 approaches the BDC, within the passage of the bottom of the piston 9 of the exhaust window 13, air is blown through the combustion chamber I. Simultaneously with the described processes occurring in the cylinder 6, in the cylinder 7, the piston 10 moves from the middle position between the BDC and TDC to direction of the TDC, as a result of which, with further movement of the piston 10 to the TDC, the air is compressed in the combustion chamber II of the cylinder 7 and filled with air through the valve 24 of the injection chamber IV. When the piston 10 approaches the TDC, using the injector 12, a given portion of fuel is injected into the combustion chamber II of the cylinder 7, after which the compressed heated air in the combustion chamber II begins to ignite the fuel and further compress the fuel-air mixture. After the piston 10 reaches TDC, the leashes 32 move to the reverse section of the closed longitudinal-helical grooves 30, and the piston 10 begins to reverse movement from TDC to BDC, caused by a sharp increase in the combustion chamber II of the gas pressure that occurs during the combustion of fuel, which causes the translational movement of the piston 10 , i.e. workflow takes place. With the translational movement of the piston 10, the pressure of the side surface of the closed longitudinal-helical grooves 30 arises on the leashes 32 fixed in the gear hub 34, which causes its rotation, which is transmitted to the gear wheel 43 and from it to the drive shaft 8, i.e. useful work is performed, at the initial stage it causes the flywheel 45 to unwind. Simultaneously with the working stroke in the combustion chamber II, air is compressed in the pressure chamber IV.

При рабочем ходе поршня 10, когда он находится на середине рабочего хода между ВМТ и НМТ, поршень 9 цилиндра 6 находится в НМТ, и поводки 31 переходят на реверсивный участок замкнутых продольно-винтовых канавок 29, такой переход и дальнейшее движение поршня 9 от НМТ к ВМТ осуществляются в основном за счет усилий рабочего хода поршня 10 в цилиндре 7, передаваемых от шестерни 34 через колесо 43 на шестерню 33. Вращательное движение шестерни 33 вызывает перемещение поршня 9 в цилиндре 6 к ВМТ, при этом движении поршня 9 в начальный период, при прохождении днищем поршня 9 выхлопного окна 13, происходит продувка камеры сгорания I цилиндра 6, а затем заполнение ее воздухом из нагнетательной камеры III через канал 17 и впускной клапан 15. Далее начинается процесс сжатия воздуха в камере сгорания I цилиндра 6 и заполнение нагнетательной камеры III новой порцией воздуха из воздухоподающего канала 21 через впускной клапан 23. Данные процессы от среднего положения поршня 9 до ВМТ в основном происходят за счет силы инерции маховика. При приближении поршня 10 к ВМТ, с помощью форсунки 11, происходит впрыск заданной порции топлива в камеру сгорания I цилиндра 6, после чего от сжатого разогретого воздуха в камере сгорания I начинается воспламенение топлива и дальнейшее сжатие топливно-воздушной смеси. После достижения поршнем 9 ВМТ поводки 31 переходят на реверсивный участок замкнутых продольно-винтовых канавок 29, и поршень 9 начинает обратное движение от ВМТ к НМТ, вызванное резким ростом в камере сгорания I давления газов, возникающего при сгорании топлива, что вызывает поступательное перемещение поршня 9, т.е. происходит рабочий ход. При поступательном перемещении поршня 9 возникает давление боковой поверхности замкнутых продольно-винтовых канавок 29 на поводки 31, зафиксированные в ступице шестерни 33, что вызывает ее вращение, которое передается на зубчатое колесо 43 и от него на приводной вал 8, вызывая дальнейшее раскручивание его и маховика 45, закрепленного на нем. Одновременно с рабочим ходом в камере сгорания I происходит сжатие воздуха в нагнетательной камере III.During the working stroke of the piston 10, when it is in the middle of the working stroke between TDC and BDC, the piston 9 of the cylinder 6 is in the BDC, and the leashes 31 move to the reverse section of the closed longitudinal-helical grooves 29, such a transition and further movement of the piston 9 from the BDC to TDC is carried out mainly due to the efforts of the working stroke of the piston 10 in the cylinder 7, transmitted from the gear 34 through the wheel 43 to the gear 33. The rotational movement of the gear 33 causes the piston 9 to move in the cylinder 6 to the TDC, while the movement of the piston 9 in the initial period, when passing through the bottom of the piston 9 of the exhaust window 13, the combustion chamber I of the cylinder 6 is purged, and then it is filled with air from the pressure chamber III through the channel 17 and the intake valve 15. Next, the process of compressing the air in the combustion chamber I of the cylinder 6 and filling the pressure chamber III with a new a portion of air from the air supply channel 21 through the intake valve 23. These processes from the middle position of the piston 9 to TDC mainly occur move due to the force of inertia of the flywheel. When the piston 10 approaches the TDC, with the help of the injector 11, a given portion of fuel is injected into the combustion chamber I of the cylinder 6, after which the compressed heated air in the combustion chamber I starts igniting the fuel and further compressing the fuel-air mixture. After the piston 9 reaches TDC, the leashes 31 move to the reverse section of the closed longitudinal-helical grooves 29, and the piston 9 begins to reverse movement from TDC to BDC, caused by a sharp increase in the combustion chamber I of the gas pressure that occurs during fuel combustion, which causes the translational movement of the piston 9 , i.e. workflow takes place. With the translational movement of the piston 9, pressure arises from the side surface of the closed longitudinally helical grooves 29 on the leashes 31 fixed in the gear hub 33, which causes its rotation, which is transmitted to the gear wheel 43 and from it to the drive shaft 8, causing further unwinding of it and the flywheel 45 attached to it. Simultaneously with the working stroke in combustion chamber I, air is compressed in pressure chamber III.

При рабочем ходе поршня 9, когда он находится на середине рабочего хода между ВМТ и НМТ, поршень 10 цилиндра 7 находится в НМТ, и поводки 32 переходят на реверсивный участок замкнутых продольно-винтовых канавок 30, такой переход и дальнейшее движение поршня 10 от НМТ к ВМТ осуществляется в основном за счет усилий рабочего хода поршня 9 в цилиндре 6, передаваемых от шестерни 33 через колесо 43 на шестерню 34. Вращательное движение шестерни 34 вызывает перемещение поршня 10 в цилиндре 7 к ВМТ, при этом движении поршня 10 в начальный период, при прохождении днищем поршня 10 выхлопного окна 14, происходит продувка камеры сгоранияDuring the working stroke of the piston 9, when it is in the middle of the stroke between TDC and BDC, the piston 10 of the cylinder 7 is in the BDC, and the leashes 32 move to the reverse section of the closed longitudinal helical grooves 30, such a transition and further movement of the piston 10 from the BDC to TDC is carried out mainly due to the efforts of the stroke of the piston 9 in the cylinder 6, transmitted from the gear 33 through the wheel 43 to the gear 34. The rotational movement of the gear 34 causes the piston 10 to move in the cylinder 7 to the TDC, while the movement of the piston 10 in the initial period, when passing through the bottom of the piston 10 of the exhaust window 14, the combustion chamber is purged

II цилиндра 7, а затем заполнение ее воздухом из нагнетательной камеры IV через канал 18 и впускной клапан 16. Далее начинается процесс сжатия воздуха в камере сгорания II цилиндра 7 и заполнение нагнетательной камеры IV новой порцией воздуха из воздухоподающего канала 22 через впускной клапан 24, далее процессы повторяются, что вызывает постоянное вращательное движение приводного вала 8 и закрепленного на нем маховика 45.II cylinder 7, and then filling it with air from the injection chamber IV through the channel 18 and the intake valve 16. Next, the process of compressing the air in the combustion chamber II of the cylinder 7 begins and filling the injection chamber IV with a new portion of air from the air supply channel 22 through the intake valve 24, then the processes are repeated, which causes a constant rotational movement of the drive shaft 8 and the flywheel 45 attached to it.

Кроме этого, необходимо отметить, что заявляемый ДВС также может работать и на легком топливе (бензине, газе), в этом случае в головку цилиндров дополнительно устанавливаются свечи зажигания, а также необходимо отметить, что цилиндры и поршни являются взаимозаменяемыми, и чем большее количество цилиндров имеет ДВС, тем равномерней будет величина крутящего момента на приводном валу.In addition, it should be noted that the proposed internal combustion engine can also operate on light fuel (gasoline, gas), in this case, spark plugs are additionally installed in the cylinder head, and it should also be noted that the cylinders and pistons are interchangeable, and the greater the number of cylinders has an internal combustion engine, the more uniform the amount of torque on the drive shaft will be.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную техническую задачу, вытекающую из современного уровня техники.Thus, by introducing a new set of essential features, it is possible to solve the set technical problem arising from the state of the art.

Claims

An axial piston internal combustion engine, containing a housing in which a drive shaft is located in the center, on which a gear wheel is fixed, cylinders and pistons are located axially relative to the axis of the drive shaft, closed longitudinally helical grooves and longitudinal grooves are made on the outer cylindrical surface of the pistons, in which leashes are placed, gears are placed on the pistons, which, in order to prevent them from moving along the piston axis, are fixed and kinematically connected to the gear wheel of the drive shaft, the number of cylinders is determined by the required performance characteristics and can vary from one to twelve, characterized in that the housing has an annular shape, on on the inner surface of which basing surfaces are made for fixing cylinders in it; the possibility of rotation of the drive shaft with a gear wheel fixed on it, pistons are placed in the cylinders dividing the cylinder cavities into combustion chambers and injection chambers, the cylinders are in the form of cups with a flat bottom on the side of the combustion chambers, threaded holes are made in the bottom, into which fuel injectors are screwed and spark plugs, in the cylinders and in the housing at the level of the bottom dead center of the pistons, exhaust windows are made, the inner surfaces of the cylinders are stepped, the diameters of the injection chambers to increase the volume of injected air have diameters larger than the combustion chambers, inlet valves are installed on the side of the combustion chambers in the bottoms of the pistons, connecting through the air supply channels made in the pistons, the combustion chambers with the pressure chambers of the cylinders, the pistons are stepped and the diameters of their steps correspond to the diameters of the cylinder steps, from the side of the pressure chambers, the cylinders are sealed with plugs separating the pressure chambers and air ear channels made in the housing cover, inlet valves are installed in the cylinder plugs, providing air supply to the injection chambers, annular grooves are made on the outer cylindrical surfaces of the pistons, in which compression and oil scraper rings are installed, parts of the drivers protruding beyond the helical grooves are fixed in hubs of gears put on the outer cylindrical surfaces of the pistons, parts of the leashes protruding beyond the pistons enter the longitudinal grooves made on the inner surfaces of the cylinders, forming splined joints that exclude the rotation of the pistons relative to the axes of the cylinders and provide the pistons with only reciprocating motion, the gears are fixed cylinders from moving in the axial direction and can only perform rotational movements around the axes of the pistons, and the gear teeth engage with the teeth of the gear wheel fixed on the drive shaft, transmitting the rotational movement of the gear to that wheel and, accordingly, to the drive shaft, and outside the housing on the drive shaft there is a flywheel.