RU73399U1

RU73399U1 - DIESEL PISTON UNLOADED COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU73399U1
Application number: RU2008105932/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Безрядин; Сергей Михайлович Красников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КБ "Бекас"
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к дизельным поршневым бесшатунным двигателем внутреннего сгорания, и может быть использована в различных областях народного хозяйства, например, на транспорте в качестве приводов автомобилей, судов, тепловозов и др. Техническая задача заключается в создании такого бесшатунного поршневого двигателя, с планетарным преобразователем прямолинейного движения поршней во вращательное движение выходного вала, у которого вообще отсутствовал бы клапанный газораспределительный механизм и который был бы надежен и долговечен в работе при компактных радиальных и продольных габаритах, а именно, создание двухтактного дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания. В дизельном поршневом бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, включающем корпус, установленный в нем выходной вал, взаимодействующий с шестернями планетарного односателлитного механизма, цилиндры с поршнями, размещенные попарно-противоположно, поршни снабжены подпятниками, установленными с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, и взаимодействуют с замыкающим кольцом и с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, взаимодействующих с неподвижными зубчатыми колесами планетарного односателлитного механизма при передаточном отношении шестерни и зубчатого колеса 1:2. Двигатель снабжен плунжерными насосами высокого давления по числу цилиндров для впрыскивания в них топлива с возможностью приведения плунжера каждого насоса в движение от указанного планетарного механизма посредством указанных роликов- The utility model relates to engine building, namely to a diesel piston piston rodless internal combustion engine, and can be used in various fields of the national economy, for example, in transport as drives for cars, ships, diesel locomotives, etc. The technical task is to create such a piston rodless piston engine, with a planetary converter of the rectilinear movement of the pistons into the rotational movement of the output shaft, which would have no valve timing and which would be reliable and durable in operation with compact radial and longitudinal dimensions, namely, the creation of a two-stroke diesel piston rodless internal combustion engine. In a diesel piston rodless internal combustion engine, including a housing, an output shaft installed therein, interacting with the gears of the planetary single-satellite mechanism, cylinders with pistons placed in pairs-opposite, the pistons are equipped with thrust bearings installed with the possibility of free movement in the grooves of the locking ring, and interact with a locking ring and with pusher rollers located in the hubs of gears interacting with the fixed gears of the planetary single-satellite deleterious mechanism when the gear ratio of gears and cogwheel 1: 2. The engine is equipped with high pressure plunger pumps according to the number of cylinders for injecting fuel into them with the possibility of setting the plunger of each pump in motion from the specified planetary mechanism by means of these rollers -

толкателей в момент приближения поршня соответствующего цилиндра к верхней мертвой точке. Кроме того, полости цилиндров соединены с кольцевыми впускным и выпускным коллекторами и через них с впускной и выпускной камерами турбокомпрессора, который создает вихревой поток газов общего направления при нагнетании и выхлопе.pushers at the moment of approaching the piston of the corresponding cylinder to top dead center. In addition, the cylinder cavities are connected to the annular intake and exhaust manifolds and, through them, to the inlet and outlet chambers of the turbocharger, which creates a vortex gas flow in the general direction during discharge and exhaust.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к дизельным поршневым бесшатунным двигателем внутреннего сгорания, и может быть использована в различных областях народного хозяйства, например, на транспорте в качестве приводов автомобилей, судов, тепловозов и др.The utility model relates to engine building, namely to a diesel piston rodless internal combustion engine, and can be used in various fields of the national economy, for example, in transport as drives for cars, ships, diesel locomotives, etc.

Известны бесшатунные двигатели внутреннего сгорания (см. книгу С.С.Баландина «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания», М. «Машиностроение, 1968 г., стр.25 рис.23, стр.39 рис.40, стр.47 рис.48) с крестообразным, Х-образным и У-образным расположением цилиндров, содержащие картер, цилиндры, поршни со штоками, ползуны или заменяющие их шестерни, коленчатые валы и др.Known rodless internal combustion engines (see the book of S. S. Balandin "Rodless internal combustion engines", M. "Mechanical Engineering, 1968, p. 25 fig. 23, p. 39 fig. 40, p. 47 fig. 48 ) with a cross-shaped, X-shaped and U-shaped arrangement of cylinders containing a crankcase, cylinders, pistons with rods, sliders or gears replacing them, crankshafts, etc.

Эти двигатели имеют кинематически громоздкие, сложные в изготовлении механизмы газораспределения, кроме того, наличие ползунов уменьшает габариты двигателей, но не устраняет эффект их заклинивания из-за невозможности обеспечить изготовление направляющих с требуемой геометрической точностью.These engines have kinematically bulky, complicated gas distribution mechanisms, in addition, the presence of sliders reduces the dimensions of the engines, but does not eliminate the effect of their jamming due to the inability to ensure the manufacture of guides with the required geometric accuracy.

Известен бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (см. SU 1262074, F04B 75/24, 07.10.1986 г.), включающий два поршня, жестко соединенных между собой штоком и размещенных в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения, два коленчатых вала, шейки которых через подшипники соединены со штоком, две тяги, соединяющие коленчатые валы, кривошипы, связанные с соединительным валом с помощью шестерен, два механизма газораспределения.Known rodless internal combustion engine (see SU 1262074, F04B 75/24, 10/07/1986), including two pistons rigidly connected to each other by a rod and placed in the cylinder with the possibility of reciprocating movement, two crankshafts, whose necks through bearings are connected to the rod, two rods connecting the crankshafts, cranks connected to the connecting shaft by gears, two gas distribution mechanisms.

Такой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания сложен в изготовлении, а наличие коленчатых валов увеличивает его габариты по длине.Such a rodless internal combustion engine is difficult to manufacture, and the presence of crankshafts increases its dimensions in length.

Наиболее близким к предложенному является бесшатунный двигатель внутреннего сгорания (см. RU 2298107 C1, 31.10.2005 г.), включающий корпус с крышками, установленный в них выходной вал, взаимодействующий с шестернями, цилиндры и поршни, размещенные в одной плоскости, поршни снабжены опорными шайбами и подпятниками, выполненными с шейками, имеющими сферические поверхности, взаимодействующие с радиальным внутренним профилем пазов, выполненных в замыкающем кольце, размещенном между опорными шайбами и шейками подпятников, контактирующих с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, установленных в щечках выходного вала и взаимодействующих с неподвижным зубчатым колесом, при этом подпятники установлены с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, корпус выполнен в виде кольца, а передаточное отношение шестерен и зубчатого колеса равно 1:2.Closest to the proposed is a rodless internal combustion engine (see RU 2298107 C1, October 31, 2005), including a housing with covers, an output shaft installed in them, interacting with gears, cylinders and pistons placed in one plane, the pistons are equipped with supporting washers and thrust bearings made with necks having spherical surfaces interacting with the radial inner profile of the grooves made in a locking ring located between the thrust washers and throat necks in contact with the rollers casters located in the hubs of the gears installed in the cheeks of the output shaft and interacting with the fixed gear, the thrust bearings are installed with the possibility of free movement in the grooves of the locking ring, the housing is made in the form of a ring, and the gear ratio of gears and gear wheel is 1: 2.

Недостатком такого двигателя с планетарным механизмом, преобразующим прямолинейное движение поршней во вращательное движение выходного вала, является использование в его конструкции громоздкого клапанного механизма газораспределения.The disadvantage of such an engine with a planetary mechanism that converts the linear motion of the pistons into the rotational movement of the output shaft is the use of a bulky valve timing mechanism in its design.

Техническая задача, поставленная в предполагаемой полезной модели, заключается в создании такого бесшатунного поршневого двигателя, с планетарным преобразователем прямолинейного движения поршней во вращательное движение выходного вала, у которого вообще отсутствовал бы клапанный газораспределительный механизм и который был бы надежен и долговечен в работе при компактных радиальных и продольных габаритах, а именно, создание двухтактного дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания.The technical problem posed in the proposed utility model is to create such a rodless piston engine, with a planetary converter of the linear movement of the pistons into the rotational movement of the output shaft, which would have no valve timing mechanism and would be reliable and durable in operation with compact radial and longitudinal dimensions, namely, the creation of a two-stroke diesel piston rodless internal combustion engine.

Поставленная задача решается тем, что в дизельном поршневом бесшатунном двигателе внутреннего сгорания, включающем корпус, установленный в нем выходной вал, взаимодействующий с шестернями планетарного односателлитного механизма, цилиндры с поршнями, The problem is solved in that in a diesel piston rodless internal combustion engine, including a housing, an output shaft mounted therein, interacting with gears of a planetary single-satellite mechanism, cylinders with pistons,

размещенные попарно-противоположно, поршни снабжены подпятниками, установленными с возможностью свободного перемещения в пазах замыкающего кольца, и взаимодействуют с замыкающим кольцом и с роликами-толкателями, размещенными в ступицах шестерен, взаимодействующих с неподвижными зубчатыми колесами планетарного односателлитного механизма при передаточном отношении шестерни и зубчатого колеса 1:2, а двигатель снабжен плунжерными насосами высокого давления по числу цилиндров для впрыскивания в них топлива с возможностью приведения плунжера каждого насоса в движение от указанного планетарного механизма посредством указанных роликов-толкателей в момент приближения поршня соответствующего цилиндра к верхней мертвой точке.placed in opposite pairs, the pistons are equipped with thrust bearings installed with the possibility of free movement in the grooves of the locking ring and interact with the locking ring and pusher rollers located in the hubs of the gears interacting with the stationary gear wheels of the planetary single-satellite mechanism with the gear ratio of the gear and the gear wheel 1: 2, and the engine is equipped with high pressure plunger pumps according to the number of cylinders for injecting fuel into them with the possibility of bringing pl nzhera each pump in motion of said planetary gear by means of said roller-pushers when approaching the corresponding cylinder piston to the top dead center.

Кроме того, полости цилиндров соединены с кольцевыми впускным и выпускным коллекторами и через них с впускной и выпускной камерами турбокомпрессора, который создает вихревой поток газов общего направления при нагнетании и выхлопе.In addition, the cylinder cavities are connected to the annular intake and exhaust manifolds and, through them, to the inlet and outlet chambers of the turbocharger, which creates a vortex gas flow in the general direction during discharge and exhaust.

На фиг.1 - изображен дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания в поперечном разрезе;Figure 1 - shows a diesel piston rodless internal combustion engine in cross section;

На фиг.2 - разрез дизельного поршневого бесшатунного двигателя внутреннего сгорания по осям цилиндров, вид сверху.Figure 2 is a section of a diesel piston rodless internal combustion engine along the axes of the cylinders, top view.

Дизельный поршневой бесшатунный двигатель внутреннего сгорания содержит выполненный в виде кольца корпус 1, в котором размещено четное множество, например, четыре, лежащих в одной плоскости и расположенных попарно-противоположно цилиндров 2, с закрепленными на них головками 3, в которых установлены форсунки 4 и калильные свечи 5. В цилиндрах 2 установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни 6, снабженные подпятниками 7, размещенными в пазах замыкающего кольца 8 с возможностью свободного перемещения и контактирования с роликами-толкателями 9, установленными на осях 10 в ступницах 11 шестерн 12 и The diesel piston rodless internal combustion engine comprises a ring-shaped housing 1, in which an even set, for example, four, lying in the same plane and arranged in opposite pairs of cylinders 2, with heads 3 mounted on them, in which nozzles 4 and glow candles 5. In the cylinders 2 are mounted with the possibility of reciprocating movement of the pistons 6, equipped with thrust bearings 7, placed in the grooves of the locking ring 8 with the possibility of free movement and contact I with pusher rollers 9 mounted on axles 10 in the hubs 11 of the gear 12 and

13, образующих сателлитный блок, установленный на подшипниках 14 в щечках водила 15, установленного на подшипниках 16 в крышках 17, 18 корпуса 1. Водило 15 имеет выходной вал 19.13, forming a satellite unit mounted on bearings 14 in the cheeks of the carrier 15, mounted on bearings 16 in the covers 17, 18 of the housing 1. The carrier 15 has an output shaft 19.

Зубчатые колеса 20 и 21 размещены в корпусе 1 неподвижно с возможностью взаимодействия с подвижными шестернями 12 и 13. Передаточное отношение шестерен 12 и 13 и зубчатых колес 20 и 21 равно 1:2.Gears 20 and 21 are placed in the housing 1 motionless with the possibility of interaction with the movable gears 12 and 13. The gear ratio of gears 12 and 13 and gears 20 and 21 is 1: 2.

Цилиндры 2 корпуса 1 снабжены впускными 22 и выпускными 23 каналами, соединенными с впускными 24 и выпускным 25 коллекторами, которые соединены с турбокомпрессором 26, имеющим воздушный фильтр 27. В корпусе 1 установлены насосы высокого давления с плунжерами 28, взаимодействующими с роликами 29. Плунжеры 28 снабжены возвратными пружинами 30.The cylinders 2 of the housing 1 are equipped with inlet 22 and outlet 23 channels connected to the inlet 24 and exhaust 25 collectors, which are connected to a turbocharger 26 having an air filter 27. High pressure pumps with plungers 28 interacting with rollers 29 are installed in the housing 1. Plungers 28 equipped with return springs 30.

Работа предлагаемого дизельного бесшатунного поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.The work of the proposed diesel rodless piston internal combustion engine is as follows.

Предварительно топливо поступает через топливные штуцеры в нагнетательные камеры насосов высокого давления. При вращении выходного вала 19 водила 15 от стартера, воздух через воздушный фильтр 27 турбокомпрессора 26 поступает во впускной коллектор 24 и из него через впускной канал попадает в тот цилиндр, у которого поршень 6 находится в нижней мертвой точке (НМТ) и который имеет открытое впускное окно. При дальнейшем вращении выходного вала 19 ролик 9, перемещаясь прямолинейно по стрелке «А», входит в контакт с подпятником 7 и, продолжая свое движение, передвигает поршень в сторону верхней мертвой точки (ВМТ), при этом ролик 29 вступает в контакт с толкателем плунжера 28 насоса высокого давления развивает максимальное давление, и через форсунку 4 происходит впрыск топлива в камеру сгорания, в которой находится сжатый воздух, топливо-воздушная смесь воспламеняется и происходит рабочий ход поршня 6, который двигаясь вдоль цилиндра 2 перемещает подпятник 7 до контакта Preliminary, the fuel enters through the fuel nozzles into the discharge chambers of the high pressure pumps. When the output shaft 19 drove carrier 15 from the starter, air through the air filter 27 of the turbocharger 26 enters the intake manifold 24 and from it through the intake channel enters the cylinder whose piston 6 is at bottom dead center (HMT) and which has an open intake window. With a further rotation of the output shaft 19, the roller 9, moving straight along the arrow “A”, comes into contact with the thrust bearing 7 and, continuing its movement, moves the piston towards the top dead center (TDC), while the roller 29 makes contact with the plunger pusher 28, the high-pressure pump develops maximum pressure, and through the nozzle 4, fuel is injected into the combustion chamber in which the compressed air is located, the fuel-air mixture ignites and the piston 6 moves, which moves along cylinder 2 7 to contact odpyatnik

его с роликом-толкателем 9, передавая ему усилие рабочего хода поршня. Ролик толкатель 9, перемещаясь прямолинейно по траектории, проходящей через центр двигателя воздействует через оси 10 установленные в ступицах 11 шестерен 12 и 13, образующие односателлитный блок, который, вращаясь на подшипниках 14 в щечках водила 15 обеспечивает зацепление шестерен 12 и 13 с неподвижными зубчатыми колесами 20 и 21 и передает вращение выходному валу 19. Одновременно поршень 6 через опорную проточку подпятника 7 воздействует на замыкающее кольцо 8, которое передает движение противоположно расположенному поршню 6, осуществляя начальную фазу такта сжатия, завершение которого осуществляет ролик-толкатель 9, достигнув противоположного крайнего положения. Поршни 6 последовательно через ролики-толкатели 9 блока шестерен 12 и 13, двигаясь по своим прямолинейным траекториям, передают вращение водилу 15 и выходному валу 19.him with a pusher roller 9, transmitting to him the force of the stroke of the piston. The pusher roller 9, moving rectilinearly along the path passing through the center of the engine, acts through the axes 10 of the gears 12 and 13 installed in the hubs 11, forming a single-satellite unit, which, rotating on bearings 14 in the cheeks of the carrier 15, engages gears 12 and 13 with fixed gears 20 and 21 and transmits rotation to the output shaft 19. At the same time, the piston 6 through the support groove of the thrust bearing 7 acts on the locking ring 8, which transmits movement opposite to the located piston 6, the first phase of the compression stroke, the completion of which is carried out by the roller-pusher 9, having reached the opposite extreme position. Pistons 6 sequentially through the pusher rollers 9 of the block of gears 12 and 13, moving along their straight paths, transmit rotation to the carrier 15 and the output shaft 19.

Замыкающее кольцо 8 при работе двигателя выполняет функцию синхронизатора скоростей перемещения поршней 6 и роликов-толкателей 9. Оно определяет величину хода поршней, равную двум величинам эксцентриситета его установки в корпусе 1. Водило 15, вместе с выходным валом 19 поворачивается на позицию следующего цилиндра, заставляя выполнить его ту же работу. При наборе оборотов выхлопные газы, вырываясь через выхлопной коллектор 25, попадают на турбину турбокомпрессора 24, обороты турбины нарастают, а с ними увеличивается и объем воздуха, нагнетаемого в камеры сгорания цилиндров. Двигатель, работая в двухтактном режиме дизеля, набирает обороты. Полная продувка и очистка цилиндров от продуктов горения осуществляется за счет паузы, которая возникает в НМТ поршня при уходе от него ролика 9 к противоположно расположенному поршню для выполнения очередного рабочего цикла, а в этот промежуток времени впускной 22 и выпускной 23 каналы остаются открытыми и, The locking ring 8 when the engine is running performs the function of a synchronizer of the speeds of movement of the pistons 6 and the pusher rollers 9. It determines the size of the piston stroke equal to two eccentricities of its installation in the housing 1. The carrier 15, together with the output shaft 19, rotates to the position of the next cylinder, forcing do it the same job. When a set of revolutions, exhaust gases escaping through the exhaust manifold 25, fall on the turbine of the turbocharger 24, the turbine revolutions increase, and with them the volume of air pumped into the combustion chamber of the cylinders also increases. The engine, operating in the push-pull diesel mode, is gaining momentum. Complete blowing and cleaning of the cylinders from the combustion products is carried out due to the pause that occurs in the BDC of the piston when the roller 9 leaves it to the opposite piston to perform the next working cycle, and during this period of time the inlet 22 and outlet 23 channels remain open and,

соответственно, продуваемыми турбокомпрессором 27 вплоть до возврата ролика и начала очередного такта сжатия.respectively, blown by the turbocharger 27 until the return of the roller and the beginning of the next compression stroke.

При этом ход поршней ограничен величиной хода замыкающего кольца, равной двум величинам его эксцентриситета.In this case, the piston stroke is limited by the stroke value of the locking ring, equal to two values of its eccentricity.

Claims

1. Diesel piston rodless internal combustion engine, comprising a housing, an output shaft mounted therein, interacting with gears of a planetary single-satellite mechanism, cylinders with pistons placed in opposite pairs, pistons are equipped with thrust bearings mounted to interact with pusher rollers located in gear hubs interacting with the fixed gears of the planetary single-satellite mechanism with a gear ratio of gear and gear 1: 2, about Leach in that the motor is provided with a high-pressure plunger pump according to the number of cylinders for injecting fuel therein to drive each pump plunger to move from said planetary gear when approaching the corresponding cylinder piston to the top dead center.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the cavity of the cylinders are connected to the annular intake and exhaust manifolds and through them to the inlet and outlet chambers of the turbocharger, which creates a vortex gas flow of general direction during discharge and exhaust.