RU61802U1 - CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU61802U1
RU61802U1 RU2006142867/22U RU2006142867U RU61802U1 RU 61802 U1 RU61802 U1 RU 61802U1 RU 2006142867/22 U RU2006142867/22 U RU 2006142867/22U RU 2006142867 U RU2006142867 U RU 2006142867U RU 61802 U1 RU61802 U1 RU 61802U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cam
engine
pusher
shaft
piston
Prior art date
Application number
RU2006142867/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Остапенко
Original Assignee
Владимир Сергеевич Остапенко
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 Владимир Сергеевич Остапенко filed Critical Владимир Сергеевич Остапенко
Priority to RU2006142867/22U priority Critical patent/RU61802U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU61802U1 publication Critical patent/RU61802U1/en

Links

Abstract

Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания предназначен для преобразования энергии топлива в механическую энергию. В корпусе (1) бесшатунного двигателя установлены блок (2) цилиндров и кулачок (3), жестко соединенный с валом (4) и имеющий возможность вращения относительно корпуса. Кулачок (3) выполнен в виде соосного валу (4) усеченного конуса, при этом на конической поверхности кулачка выполнена замкнутая волнообразная канавка (5). Ось каждого из цилиндров блока цилиндров параллельна образующей конической поверхности кулачка. Каждый поршень (6) из блока цилиндров соединен с одним из концов толкателя (7), другой конец которого снабжен роликом (8), размещенным в канавке кулачка. Каждый из толкателей установлен в направляющей (9) корпуса. Кроме того, двигатель имеет распределительный диск (10), иглу (11) подачи масла к трущимся деталям и выполненные в корпусе газовые каналы (12). Преимущественно двигатель выполнен симметричным относительно плоскости, проходящей через большее основание усеченного конуса, при этом вторая, симметричная первой, часть содержит все описанные выше элементы и узлы. При работе двигателя ролик (8) толкателя (7) давит на стенку волнообразной канавки (5), выполненной на конической поверхности кулачка. Вследствие этого на кулачке, а также на жестко соединенном с ним валу возникает крутящий момент. Выбор формы волнообразной канавки и количества волн в ней позволяют проектировать двигатель с требуемыми характеристиками. Такое выполнение двигателя позволяет снизить нагрузки, действующие на элементы механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала ДВС, и более выгодное их распределение в пределах рабочего хода поршня за счет выбора формы канавки кулачка. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. Фиг.1The rodless internal combustion engine is designed to convert fuel energy into mechanical energy. A block (2) of cylinders and a cam (3) are mounted in the housing (1) of the rodless motor, rigidly connected to the shaft (4) and having the possibility of rotation relative to the housing. The cam (3) is made in the form of a truncated cone coaxial to the shaft (4), and a closed wave-shaped groove (5) is made on the conical surface of the cam. The axis of each of the cylinders of the cylinder block is parallel to the generatrix of the conical surface of the cam. Each piston (6) from the cylinder block is connected to one of the ends of the pusher (7), the other end of which is equipped with a roller (8) located in the cam groove. Each of the pushers is installed in the guide (9) of the housing. In addition, the engine has a distribution disk (10), a needle (11) for supplying oil to rubbing parts, and gas channels (12) made in the housing. Advantageously, the engine is made symmetrical with respect to the plane passing through the larger base of the truncated cone, while the second, symmetrical to the first, part contains all the elements and nodes described above. When the engine is running, the roller (8) of the pusher (7) presses on the wall of the wave-shaped groove (5) made on the conical surface of the cam. As a result of this, a torque occurs on the cam, as well as on the shaft rigidly connected to it. The choice of the shape of the wavy groove and the number of waves in it allows you to design an engine with the required characteristics. This embodiment of the engine allows to reduce the loads acting on the elements of the mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into the rotational motion of the ICE shaft, and their more advantageous distribution within the piston stroke by choosing the shape of the cam groove. 2 s.p. f-ly, 2 ill. Figure 1

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использована для преобразования энергии топлива в механическую энергию.The utility model relates to mechanical engineering, namely to internal combustion engines (ICE), and can be used to convert fuel energy into mechanical energy.

Известен кулачковый механизм по патенту RU 2205999, предназначенный для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное в бесшатунном ДВС и содержащий установленный на валу кулачок, взаимодействующий с роликами толкателей. Кулачок выполнен в виде многолепесткового плоского кулачка с числом лепестков, кратным трем, и с равным расстоянием между диаметрально противоположными точками на поверхности. Толкатели установлены в направляющих, закрепленных на крышках картера, причем на каждом толкателе установлено по два ролика, контактирующих с кулачком в диаметрально противоположных точках на его поверхности, причем ролики выполнены упругими.Known cam mechanism according to patent RU 2205999, designed to convert reciprocating motion into rotary motion in a rodless ICE and containing a cam mounted on the shaft interacting with pusher rollers. The cam is made in the form of a multi-petal flat cam with the number of petals that is a multiple of three, and with an equal distance between diametrically opposite points on the surface. The pushers are mounted in rails mounted on the crankcase covers, with each roller having two rollers in contact with the cam at diametrically opposite points on its surface, the rollers being made elastic.

Однако при таком выполнении механизма возникают трудности согласования требующейся при сборке упругости ролика с его жесткостью при работе, а также невозможна остановка поршня в ВМТ в заданном секторе угла поворота кулачка.However, with such a mechanism, difficulties arise in matching the roller elasticity required during assembly with its rigidity during operation, and it is also impossible to stop the piston in TDC in a given sector of the cam rotation angle.

Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания по патенту RU 2278282, содержащий цилиндр с поршнем, вал с установленным на нем кулачком, толкатель, соединенный с поршнем, установленный на толкателе ролик, взаимодействующий с кулачком, и направляющую толкателя. Кулачок в известном двигателе также выполнен плоским, многолепестковым, с числом лепестков, кратным трем, и с равным расстоянием между диаметрально противоположными точками на поверхности. Толкатели установлены в направляющих, закрепленных на крышках картера, причем на каждом толкателе установлено по два ролика, контактирующих с кулачком в диаметрально противоположных точках на его поверхности, причем ролики выполнены упругими. Кроме того, толкатель соединен с поршнем через упругий элемент, выполненный в виде конической пружины.Known rodless internal combustion engine according to patent RU 2278282, comprising a cylinder with a piston, a shaft with a cam mounted on it, a pusher connected to the piston, a roller interacting with the cam mounted on the pusher, and a pusher guide. The cam in the known engine is also made flat, multi-lobe, with the number of petals, a multiple of three, and with an equal distance between diametrically opposite points on the surface. The pushers are mounted in rails mounted on the crankcase covers, with each roller having two rollers in contact with the cam at diametrically opposite points on its surface, the rollers being made elastic. In addition, the pusher is connected to the piston through an elastic element made in the form of a conical spring.

Данный двигатель обеспечивает возможность остановки поршня в ВМТ в заданном секторе угла поворота кулачка, однако при работе такого двигателя возникают значительные нагрузки при смене направления движения поршня. Кроме того, выполнение кулачка плоским с обеспечением геометрического замыкания путем This engine provides the possibility of stopping the piston at TDC in a given sector of the angle of rotation of the cam, however, when such an engine is operating, significant loads arise when the piston moves in the opposite direction. In addition, the implementation of the cam flat with geometric locking by

охвата кулачка двумя роликами, накладывая жесткие условия на точность изготовления кулачка, приводит к появлению дополнительных напряжений в толкателе.Coverage of the cam by two rollers, imposing stringent conditions on the accuracy of manufacturing the cam, leads to the appearance of additional stresses in the plunger.

Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в снижении нагрузок, действующих на элементы механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала ДВС, и более выгодное их распределение в пределах рабочего хода поршня.The technical result, the achievement of which the present utility model is directed, is to reduce the loads acting on the elements of the mechanism for converting the reciprocating motion of the pistons into the rotational motion of the ICE shaft, and their more advantageous distribution within the piston stroke.

Указанный технический результат обеспечивается тем, в бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндр с поршнем; вал с установленным на нем кулачком; толкатель, соединенный с поршнем; установленный на толкателе ролик, взаимодействующий с кулачком; и направляющую толкателя, кулачок выполнен в виде соосного валу усеченного конуса, на конической поверхности кулачка выполнена замкнутая волнообразная канавка, ось цилиндра параллельна образующей указанной конической поверхности, а ролик толкателя расположен в канавке.The specified technical result is ensured by that in a rodless internal combustion engine comprising a cylinder with a piston; a shaft with a cam mounted on it; a pusher connected to the piston; a roller mounted on the pusher interacting with the cam; and the guide of the pusher, the cam is made in the form of a truncated cone coaxial to the shaft, a closed wavy groove is made on the conical surface of the cam, the axis of the cylinder is parallel to the generatrix of the specified conical surface, and the pusher roller is located in the groove.

Такая форма кулачка позволяет в процессе преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное снизить максимальные нагрузки при перемене направления движения поршня. Например, в такте «рабочий ход», после прохождения поршнем верхней мертвой точке (ВМТ), когда скорость поршня минимальна, а силы, действующие на него, максимальны, то действующее на поршень усилие передается на вал через наименьшее плечо. При подходе поршня к нижней мертвой точке (НМТ) его скорость максимальна, а сила, действующая на поршень, минимальна и передается на вал через наибольшее плечо. Таким образом, преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное происходит с минимальными изменениями угловой скорости и крутящего момента вала, и как следствие, с наименьшими критическими нагрузками.This shape of the cam makes it possible to reduce the maximum loads during the process of converting the reciprocating motion into rotational motion when changing the direction of movement of the piston. For example, in the “stroke” stroke, after the piston passes the top dead center (TDC), when the piston speed is minimum and the forces acting on it are maximum, then the force acting on the piston is transmitted to the shaft through the smallest shoulder. When the piston approaches the bottom dead center (BDC), its speed is maximum, and the force acting on the piston is minimal and is transmitted to the shaft through the largest shoulder. Thus, the conversion of the reciprocating motion into rotational motion occurs with minimal changes in the angular velocity and torque of the shaft, and as a result, with the least critical loads.

Двигатель может содержать несколько цилиндров с поршнями, образующих блок цилиндров, и несколько толкателей, каждый из которых соединен с соответствующим поршнем цилиндра и установлен в направляющей, при этом ролик каждого толкателя расположен в канавке.The engine may contain several cylinders with pistons forming a cylinder block, and several pushers, each of which is connected to the corresponding piston of the cylinder and installed in the guide, while the roller of each pusher is located in the groove.

Кроме того, двигатель может быть снабжен симметрично расположенными относительно плоскости, проходящей через большее основание усеченного конуса, дополнительными кулачком, блоком цилиндров, толкателями с роликами и направляющими толкателя.In addition, the engine can be equipped with an additional cam, cylinder block, pushers with rollers and pusher guides symmetrically located relative to the plane passing through the larger base of the truncated cone.

Выполнение ДВС с симметричным расположением кулачков и блоком цилиндров позволяет снизить вибрацию двигателя при его работе.The implementation of the internal combustion engine with a symmetrical arrangement of the cams and the cylinder block allows to reduce the vibration of the engine during its operation.

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

На фиг.1 изображен бесшатунный двигатель с частичным разрезом по плоскости симметрии;Figure 1 shows a rodless engine with a partial cut along the plane of symmetry;

на фиг.2 схематично изображен фрагмент развертки корпуса бесшатунного двигателя.figure 2 schematically shows a fragment of a scan of the housing of the rodless motor.

Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с блоком 2 цилиндров. В корпусе 1 установлен с возможностью вращения кулачок 3, жестко соединенный с валом 4. Кулачок 3 выполнен в виде соосного валу 4 усеченного конуса, при этом на конической поверхности кулачка 3 выполнена замкнутая волнообразная канавка 5. Ось каждого из цилиндров блока 2 цилиндров параллельна образующей конической поверхности кулачка 3. Каждый поршень 6 из блока 2 цилиндров соединен с одним из концов толкателя 7, другой конец которого снабжен роликом 8, размещенным в канавке 5 кулачка 3. Каждый из толкателей 7 установлен в направляющей 9 корпуса 1. Кроме того, двигатель имеет распределительный диск 10, иглу 11 подачи масла к трущимся деталям и выполненные в корпусе газовые каналы 12. Преимущественно двигатель выполнен симметричным относительно плоскости, проходящей через большее основание усеченного конуса, при этом вторая, симметричная первой, часть (нерассеченная часть на фиг.1), содержит все описанные выше элементы и узлы.The rodless internal combustion engine comprises a housing 1 with a cylinder block 2. In the housing 1, a cam 3 is mounted for rotation, rigidly connected to the shaft 4. The cam 3 is made in the form of a truncated cone coaxial to the shaft 4, while on the conical surface of the cam 3 there is a closed wave-shaped groove 5. The axis of each of the cylinders of the cylinder block 2 is parallel to the generatric conical the surface of the cam 3. Each piston 6 of the cylinder block 2 is connected to one of the ends of the pusher 7, the other end of which is equipped with a roller 8 located in the groove 5 of the cam 3. Each of the pushers 7 is installed in the guide 9 of the housing 1. K In addition, the engine has a distribution disk 10, a needle 11 for supplying oil to the rubbing parts, and gas channels 12 made in the housing. Mostly, the engine is made symmetrical with respect to a plane passing through the larger base of the truncated cone, while the second, symmetrical to the first, part (uncut section figure 1), contains all the above elements and nodes.

Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.The rodless internal combustion engine operates as follows.

Энергия сжатых газов (фиг.2 такт «рабочий ход»), через поршень 6 передается на толкатель 7, который перемещается по направляющей 9. Ролик 8 толкателя 7 давит на стенку волнообразной канавки 5, выполненной на конической поверхности кулачка 3. Вследствие этого на кулачке 3, а также на жестко соединенном с ним валу 4 возникает крутящий момент. Остальные три такта (для четырехтактного двигателя) происходят за счет вращения кулачка 3 (либо по инерции, либо вследствие работы других цилиндров из блока). Четыре такта двигателя соответствуют четырем волнам волнообразной канавки 5 и определяют один цикл. Таким образом, для четырехтактного двигателя количество групп по четыре волны волнообразной канавки 5, по существу, будет определять передаточное отношение кулачкового механизма данного двигателя. Число циклов, выполненных за один оборот вала, может быть The energy of the compressed gases (Fig. 2, the “stroke”), is transmitted through the piston 6 to the pusher 7, which moves along the guide 9. The roller 8 of the pusher 7 presses on the wall of the wave-shaped groove 5 made on the conical surface of the cam 3. As a result, the cam 3, and also on a shaft 4 rigidly connected to it, a torque occurs. The remaining three cycles (for a four-stroke engine) occur due to the rotation of the cam 3 (either by inertia, or due to the operation of other cylinders from the block). Four engine strokes correspond to the four waves of the wave-shaped groove 5 and define one cycle. Thus, for a four-stroke engine, the number of groups of four waves of the wave-shaped groove 5 will essentially determine the gear ratio of the cam mechanism of this engine. The number of cycles performed in one revolution of the shaft may be

задано на стадии проектирования двигателя. Аналогичным образом определяется число волн волнообразной канавки 5 для двух- или трехтактного двигателя.set at the design stage of the engine. Similarly, the number of waves of the wave-shaped groove 5 for a two- or three-stroke engine is determined.

Для описанного выше двигателя не является ограничением величина отношения хода поршня к диаметру цилиндра. При этом выполнение двигателя позволяет путем выбора формы волнообразной канавки 5 и количества волн в ней проектировать двигатель с требуемыми характеристиками. Например, выбором соответствующей формы волнообразной канавки 5 можно увеличить ход поршня при впуске, увеличивая тем самым степень наполнения цилиндра и достигая большого объема камеры сгорания при высокой степени сжатия.For the engine described above, the ratio of the stroke of the piston to the diameter of the cylinder is not a limitation. Moreover, the execution of the engine allows you to design an engine with the required characteristics by choosing the shape of the wave-shaped groove 5 and the number of waves in it. For example, by choosing the appropriate shape of the wave-shaped groove 5, it is possible to increase the piston stroke at the inlet, thereby increasing the degree of filling of the cylinder and reaching a large volume of the combustion chamber with a high compression ratio.

На разных тактах поршень может приближаться к головке цилиндра на разные расстояния, например, при выпуске имеет смысл максимально приблизить поршень к головке цилиндра, насколько это технически допустимо.At different strokes, the piston can approach the cylinder head at different distances, for example, when it is released, it makes sense to bring the piston as close to the cylinder head as possible.

Ход поршня в разных тактах может быть разным и задаваться при проектировании в зависимость от заданных характеристик.The piston stroke in different strokes can be different and set during design depending on the given characteristics.

Время различных тактов также может быть неравным: один такт может протекать существенно дольше (или быстрее) чем другой при постоянных оборотах ротора. Это будет зависеть от величины угла наклона волнообразной канавки 5. Например, может быть желательным увеличить время впуска и уменьшить время сжатия.The time of various clock cycles can also be unequal: one clock cycle can take significantly longer (or faster) than another clock at constant rotor speeds. This will depend on the angle of inclination of the wave-shaped groove 5. For example, it may be desirable to increase the intake time and reduce the compression time.

Кроме того, можно рассчитать форму волнообразной канавки 5 таким образом, чтобы достичь максимальной равномерности крутящего момента.In addition, it is possible to calculate the shape of the wave-shaped groove 5 in such a way as to achieve maximum uniformity of torque.

В данном двигателе не требуется привод механизма газораспределения, поскольку газораспределительный механизм представляет собой диск с кулачками, установленный на валу. Он же может управлять зажиганием и впрыском топлива.This engine does not require a timing gear drive, since the timing gear is a cam disk mounted on the shaft. He can control the ignition and fuel injection.

Конструкция поршневой группы позволяет использовать подпоршневое пространство, для чего достаточно установить дополнительный выпускной клапан и разделить такт вывода отработавших газов на выхлоп в энэргоаккумулятор (в самом начале выпуска), и, собственно, выпуск. В газы от выхлопа можно впрыснуть воду и подать в подпоршневое пространство этого же цилиндра в начале такта сжатия, как самого нагруженного обратного хода поршня.The design of the piston group allows the use of a piston space, for which it is enough to install an additional exhaust valve and divide the exhaust gas output cycle into the exhaust accumulator (at the very beginning of the release), and, in fact, the release. Water can be injected into the exhaust gases and fed into the under-piston space of the same cylinder at the beginning of the compression stroke, as the most loaded piston back stroke.

Кроме того, для данного двигателя несущественно, что будет неподвижной частью, а что вращающейся. Одинаково легко выполнимы двигатели, как с вращающимся кулачком и неподвижным корпусом, так и с вращающимся корпусом (с блоком цилиндров) и неподвижным кулачком.In addition, for a given engine it is immaterial what will be the fixed part and what will be rotating. Equally easily executed engines, both with a rotating cam and a fixed body, and with a rotating body (with a cylinder block) and a fixed cam.

Claims (3)

1. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с поршнем; вал с установленным на нем кулачком; толкатель, соединенный с поршнем; установленный на толкателе ролик, взаимодействующий с кулачком; и направляющую толкателя, отличающийся тем, что кулачок выполнен в виде соосного валу усеченного конуса, на конической поверхности кулачка выполнена замкнутая волнообразная канавка, ось цилиндра параллельна образующей указанной конической поверхности, а ролик толкателя расположен в канавке.1. Rodless internal combustion engine comprising a cylinder with a piston; a shaft with a cam mounted on it; a pusher connected to the piston; a roller mounted on the pusher interacting with the cam; and a pusher guide, characterized in that the cam is made in the form of a truncated cone coaxial to the shaft, a closed wavy groove is made on the conical surface of the cam, the axis of the cylinder is parallel to the generatrix of the specified conical surface, and the pusher roller is located in the groove. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит несколько цилиндров с поршнями, образующих блок цилиндров, и несколько толкателей, каждый из которых соединен с соответствующим поршнем цилиндра и установлен в направляющей, при этом ролик каждого толкателя расположен в канавке.2. The engine according to claim 1, characterized in that it contains several cylinders with pistons forming a cylinder block, and several pushers, each of which is connected to the corresponding piston of the cylinder and installed in the guide, while the roller of each pusher is located in the groove. 3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что он снабжен симметрично расположенными относительно плоскости, проходящей через большее основание усеченного конуса, дополнительными кулачком, блоком цилиндров, толкателями с роликами и направляющими толкателя.
Figure 00000001
3. The engine according to claim 2, characterized in that it is equipped with an additional cam, cylinder block, pushers with rollers and pusher guides symmetrically located relative to the plane passing through the larger base of the truncated cone.
Figure 00000001
RU2006142867/22U 2006-12-04 2006-12-04 CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE RU61802U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142867/22U RU61802U1 (en) 2006-12-04 2006-12-04 CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142867/22U RU61802U1 (en) 2006-12-04 2006-12-04 CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU61802U1 true RU61802U1 (en) 2007-03-10

Family

ID=37993422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006142867/22U RU61802U1 (en) 2006-12-04 2006-12-04 CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU61802U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6976467B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
CA2579198C (en) Two-cycle swash plate internal combustion engine
US20010017122A1 (en) Internal-combustion engine with improved reciprocating action
US20120291755A1 (en) Variable stroke mechanism for internal combustion engine
RU2580191C1 (en) Internal combustion engine
US6125802A (en) Piston engine powertrain
JPH084550A (en) Cam type engine
KR20110032803A (en) Crankless engine
US10267225B2 (en) Internal combustion engine
US6619244B1 (en) Expansible chamber engine
CN211524953U (en) Novel piston rotor type engine
US20130276761A1 (en) Variable-compression engine assembly
RU61802U1 (en) CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US11274552B2 (en) Engine crank and connecting rod mechanism
KR19990081828A (en) 3 cycle engine
RU2406838C2 (en) Piston conrod-free internal combustion engine (versions)
US20070034178A1 (en) Two-cycle swash plate internal combustion engine
RU2800634C1 (en) Turbine piston internal combustion engine
KR101197307B1 (en) Crankless engine
RU192253U1 (en) Four-stroke ball six-section internal combustion engine
RU117984U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2296870C1 (en) Internal combustion engine
WO2010030254A1 (en) H.b.o. engine
US3100401A (en) Pressure retaining means for double-acting piston engines
RU2680913C1 (en) Spherical internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20081205