RU2433287C1

RU2433287C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2433287C1
Application number: RU2010106727/06A
Authority: RU
Inventors: Салават Адегамович Латыпов (RU); Салават Адегамович Латыпов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Ростаройлгаз"
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-11-10
Also published as: RU2010106727A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: internal combustion engine comprises a cylinder-piston group made of a cylinder (1) and a piston installed in it (2), with which connecting rods (3, 4) are connected, and also a differential mechanism formed from a satellite (5) and wheels (10, 11). The connecting rod (4) is connected via a shaft (7) with a wheel (10), and the connecting rod (3) is connected to the satellite (5) or satellites via a shaft (6). Besides, the satellite or satellites and wheels may be made as conical. There might be more than one differential mechanism, besides, each differential mechanism is connected with its own block of cylinder and piston groups. Number of cylinder and piston groups complies with the number of differential mechanisms. All pistons in every unit of cylinder-piston groups are arranged approximately in one position relative to the upper and lower dead points.

EFFECT: increased capacity without complication of the engine design.

7 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при проектировании и изготовлении двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to engine building and can be used in the design and manufacture of internal combustion engines.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие два параллельно расположенных и связанных друг с другом шестернями с возможностью встречного синхронного вращения коленчатых вала, одноименные шатунные шейки которых посредством шатунов связаны с траверсой, в свою очередь шарнирно соединенной с поршнем (патент RU №2064599, 25.10.2004, МПК F02B 75/32 (2006.01).Known internal combustion engines containing two parallel located and connected to each other gears with the possibility of counter-synchronous rotation of the crankshaft, the connecting rod journals of the same name by means of connecting rods are connected to the traverse, which in turn is pivotally connected to the piston (patent RU No. 2064599, 10.25.2004, IPC F02B 75/32 (2006.01).

Такие двигатели значительную часть от времени работы тратят на подготовительные процессы сжатия и выпуска, а процесс расширения составляет половину одного оборота коленчатого вала, кроме того, при увеличении частоты вращения коленчатого вала снижается коэффициент наполнения цилиндра воздухом.Such engines spend a significant part of the time on preparatory processes of compression and release, and the expansion process is half one revolution of the crankshaft, in addition, when the speed of the crankshaft increases, the coefficient of filling the cylinder with air decreases.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, размещенный в нем поршень, соединенные с ним два шатуна, снабженный сателлитом и двумя центральными колесами, образующими дифференциальный механизм, причем один шатун соединен с осью сателлита, а другой - с одним центральным колесом (патент RU 2182982, МПК⁷ F02B 75/32, 2002).A known internal combustion engine containing a cylinder, a piston placed therein, two connecting rods connected to it, equipped with a satellite and two central wheels forming a differential mechanism, one connecting rod connected to the axis of the satellite and the other to one central wheel (patent RU 2182982, IPC ⁷ F02B 75/32, 2002).

У такого двигателя дифференциальный механизм в определенных случаях сложно разместить в картере двигателя. За одну пару циклов вверх-вниз поршня в цилиндре на выходном валу, соединенном с внутренним центральном колесом, получается несколько оборотов вала по сравнению с существующими двигателями с коленчатым валом, когда на одну пару циклов вверх-вниз поршня в цилиндре приходится один оборот выходного вала. В связи с чем передаточное отношение коробки передач у такого двигателя больше по сравнению с передаточными отношениями коробок передач на существующих двигателях с коленчатым валом.In such an engine, the differential mechanism in certain cases is difficult to place in the crankcase. For one pair of up and down cycles of the piston in the cylinder on the output shaft connected to the inner central wheel, several revolutions of the shaft are obtained in comparison with existing engines with a crankshaft, when one revolution of the output shaft occurs for one pair of up and down cycles of the piston in the cylinder. In this regard, the gear ratio of the gearbox of such an engine is greater in comparison with the gear ratios of gearboxes on existing engines with a crankshaft.

Была поставлена задача создать конструкцию ДВС с увеличенной мощностью, причем размещение дифференциального механизма со сниженными оборотами выходного вала не требовало бы усложнения конструкции картера двигателя.The task was to create an ICE design with increased power, and the placement of a differential mechanism with reduced output shaft speed would not require complicating the design of the engine crankcase.

Указанная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндропоршневую группу, состоящую из цилиндра и размещенного в нем поршня, с которым соединены шатуны, и дифференциальный механизм, образованный из сателлита и колес, один из шатунов связан через вал с колесом, а другой - с сателлитом или сателлитами через другой вал, причем сателлит или сателлиты и колеса могут быть выполнены коническими, кроме того, дифференциальных механизмов может быть более одного, причем каждый дифференциальный механизм соединен со своим блоком цилиндропоршневых групп, количество которых соответствует числу дифференциальных механизмов, все поршни в каждом блоке цилиндропоршневых групп находятся примерно в одном положении относительно верхней и нижней мертвых точек.This problem is solved by the fact that in an internal combustion engine containing a cylinder-piston group consisting of a cylinder and a piston placed in it, to which the connecting rods are connected, and a differential mechanism formed of the satellite and wheels, one of the connecting rods is connected through the shaft to the wheel, and the other - with a satellite or satellites through another shaft, moreover, the satellite or satellites and wheels can be made conical, in addition, there can be more than one differential mechanism, and each differential mechanism is connected to they block the cylinder group whose number corresponds to the number of differential mechanisms, all of the pistons in each piston-cylinder unit groups are approximately in the same position relative to upper and lower dead points.

Связывание одного шатуна через вал с одним из колес, а другого шатуна с сателлитом или сателлитами через другой вал, причем сателлит или сателлиты и колеса могут быть выполнены коническими, позволяет установить дифференциальный механизм вне картера двигателя, облегчая компоновку двигателя. Также выполнение сателлита или сателлитов и колес коническими позволяет снизить обороты выходного вала дифференциального механизма.Linking one connecting rod through the shaft with one of the wheels, and the other connecting rod with the satellite or satellites through the other shaft, and the satellite or satellites and wheels can be made conical, allows you to set the differential mechanism outside the crankcase, facilitating the layout of the engine. Also, the implementation of the satellite or satellite and conical wheels reduces the speed of the output shaft of the differential mechanism.

Установка дифференциальных механизмов в количестве один и более, и при этом, когда каждый дифференциальный механизм соединен со своим блоком цилиндропоршневых групп, количество которых один и более, причем все поршни в каждом блоке цилиндропоршневых групп находятся примерно в одном положении относительно верхней и нижней мертвых точек, позволяет выполнить двигатель многоцилиндровым, что значительно увеличивает мощность двигателя.The installation of differential mechanisms in the amount of one or more, and while each differential mechanism is connected to its block of cylinder-piston groups, the number of which is one or more, and all the pistons in each block of the cylinder-piston groups are approximately in the same position relative to the upper and lower dead points, allows the engine to be multi-cylinder, which significantly increases engine power.

Анализ заявляемого технического решения в сравнении с уровнем техники по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».An analysis of the claimed technical solution in comparison with the prior art in scientific, technical and patent documentation showed that the set of essential features of the proposed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of "novelty."

Анализ известных технических решений в данной области показал, что заявляемое решение имеет совокупность существенных признаков, не известную ранее, которая при использовании их в заявляемом техническом решении дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, заявляемое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The analysis of known technical solutions in this area showed that the claimed solution has a set of essential features not previously known, which when used in the claimed technical solution makes it possible to obtain a new technical effect, therefore, the claimed solution meets the patentability condition “inventive step”.

Заявляемое изобретение иллюстрируется на чертежах:The invention is illustrated in the drawings:

Фиг.1 - двигатель внутреннего сгорания, схема соединения одного шатуна через вал с центральным колесом, который совершает колебательное вращение, а другой шатун связан с сателлитами через другой вал.Figure 1 - internal combustion engine, the connection diagram of one connecting rod through a shaft with a Central wheel, which performs an oscillatory rotation, and the other connecting rod is connected to the satellites through another shaft.

Фиг.2 - двигатель внутреннего сгорания, схема соединения одного шатуна с центральным колесом через кривошип, который одним концом закреплен в корпусе, а другой шатун связан через вал с сателлитами.Figure 2 - internal combustion engine, the connection diagram of one connecting rod with the Central wheel through a crank, which is fixed at one end in the housing, and the other connecting rod is connected through the shaft with the satellites.

Фиг.3 - двигатель внутреннего сгорания, схема соединения одного шатуна через вал с центральным колесом, а другой шатун связан с сателлитами через другой вал, при этом сателлиты совершают колебательное вращение.Figure 3 - internal combustion engine, the connection diagram of one connecting rod through the shaft with the Central wheel, and the other connecting rod is connected to the satellites through another shaft, while the satellites perform oscillatory rotation.

Фиг.4 - двигатель внутреннего сгорания, схема соединения одного шатуна с колесом через вал, а другой шатун связан с сателлитами через другой вал, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими, где одно из колес совершает колебательное вращение.Figure 4 - internal combustion engine, the connection diagram of one connecting rod with the wheel through the shaft, and the other connecting rod is connected to the satellites through the other shaft, while the satellites and wheels are made conical, where one of the wheels oscillates.

Фиг.5 - двигатель внутреннего сгорания, схема соединения одного шатуна с колесом через вал, а другой шатун связан с сателлитами через другой вал, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими, где сателлиты совершают колебательное вращение.Figure 5 - internal combustion engine, the connection diagram of one connecting rod with the wheel through the shaft, and the other connecting rod is connected to the satellites through the other shaft, while the satellites and wheels are made conical, where the satellites oscillate.

Фиг.6 - двигатель внутреннего сгорания, конструктивное изображение в разрезе части двигателя, в котором один шатун связан с колесом через вал, а другой шатун связан с сателлитами через другой вал, при этом сателлиты и колеса выполнены коническими.6 is an internal combustion engine, a structural sectional view of a part of the engine in which one connecting rod is connected to the wheel through the shaft, and the other connecting rod is connected to the satellites through another shaft, while the satellites and wheels are made conical.

Фиг.7 - двигатель внутреннего сгорания, схема многоцилиндрового двигателя, содержащего два дифференциальных механизма.7 is an internal combustion engine, a diagram of a multi-cylinder engine containing two differential mechanisms.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндропоршневую группу, состоящую из цилиндра 1 с поршнем 2. На поршне 2 шарнирно установлены два шатуна 3 и 4. Шатуны 3 и 4 соединяются с дифференциальным механизмом, состоящим из сателлита 5, валов 6 и 7, кривошипов 8 и 9, центральных колес 10 и 11, выходного вала 12. Шатун 3 соединен с сателлитами 5 через вал 6 и кривошип 8, а шатун 4 соединен с центральным колесом 10 через вал 7 и кривошип 9. На одной оси с центральным колесом 10 установлено центральное колесо 11, которое соединено с выходным валом 12. Возможно исполнение, когда шатун 3 связан с центральным колесом 10 через вал 6 и кривошип 8. Соответственно, при этом шатун 4 связан с сателлитами 5 через вал 7 и кривошип 9. Возможно изготовление сателлитов 5, колеса 10 и колеса 11 коническими.The internal combustion engine contains a cylinder-piston group consisting of a cylinder 1 with a piston 2. Two connecting rods 3 and 4 are pivotally mounted on the piston 2. The connecting rods 3 and 4 are connected to a differential mechanism consisting of a satellite 5, shafts 6 and 7, cranks 8 and 9, the central wheels 10 and 11, the output shaft 12. The connecting rod 3 is connected to the satellites 5 through the shaft 6 and the crank 8, and the connecting rod 4 is connected to the central wheel 10 through the shaft 7 and the crank 9. The central wheel 11 is mounted on the same axis with the central wheel 10, which is connected to the output shaft 12. Possible execution s when connecting rod 3 is connected to the central wheel 10 through a crank shaft 6 and 8. Accordingly, the rod 4 is connected with a pinion 5 via the crank shaft 7 and 9. Manufacturing satellites 5, wheel 10 and wheel 11 conical.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.The internal combustion engine operates as follows.

При движении поршня 2, во время такта рабочего хода от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, шатун 3 вращает сателлиты 5 через вал 6 и кривошип 8. Шатун 4 вращает центральное колесо 10 через вал 7 и кривошип 9. При этом сателлиты 5 будут вращаться в противоположную сторону от вращения центрального колеса 10. При достижении нижней мертвой точки центральное колесо 11 будет вращать вокруг себя сателлиты 5 за счет накопленной маховиком энергии (маховик не изображен). Сателлиты 5, в свою очередь, будут толкать через вал 6, кривошип 8 и шатун 3 поршень 2. При этом поршень 2 через шатун 4, кривошип 9 и вал 7 вращает центральное колесо 10. В процессе работы двигателя, за счет разности соотношений параметров деталей, сателлиты 5 будут совершать вращательное движение, а центральное колесо 10 вращательно-колебательное. При движении поршня 2 вниз направления вращений сателлитов 5 и центрального колеса 10 будут разными, и поэтому скорость движения поршня 2 будет пониженной. При движении поршня 2 вверх направления вращений сателлитов 5 и центрального колеса 10 будут одинаковыми, и поэтому скорость движения поршня 2 при этом будет выше, чем при ходе вниз. Все это будет происходит при неизменности скорости вращения выходного вала 12 за счет маховика. Поэтому, соответственно, процесс сжатия и процесс выпуска будут происходить быстрее, чем процессы рабочего хода и впуска. В определенных случаях, например для снижения оборотов выходного вала, возможно соединение шатуна 3 с центральным колесом 10 через кривошип 8 и вал 6, а шатуна 4 через кривошип 9 и вал 7 с сателлитами 5.When the piston 2 moves, during the stroke of the stroke from the top dead center to the bottom dead center, the connecting rod 3 rotates the satellites 5 through the shaft 6 and the crank 8. The connecting rod 4 rotates the central wheel 10 through the shaft 7 and the crank 9. In this case, the satellites 5 will rotate in the opposite direction from the rotation of the central wheel 10. Upon reaching the bottom dead center, the central wheel 11 will rotate the satellites 5 around itself due to the energy accumulated by the flywheel (the flywheel is not shown). The satellites 5, in turn, will push the piston 2 through the shaft 6, the crank 8 and the connecting rod 3. In this case, the piston 2 through the connecting rod 4, the crank 9 and the shaft 7 rotates the central wheel 10. During engine operation, due to the difference in the ratios of the details of the parts , satellites 5 will rotate, and the central wheel 10 is rotational-oscillatory. When the piston 2 moves down, the directions of rotation of the satellites 5 and the central wheel 10 will be different, and therefore the speed of the piston 2 will be reduced. When the piston 2 moves upward, the directions of rotation of the satellites 5 and the central wheel 10 will be the same, and therefore the speed of the piston 2 will be higher than with the down stroke. All this will happen when the rotation speed of the output shaft 12 is constant due to the flywheel. Therefore, accordingly, the compression process and the release process will occur faster than the processes of the stroke and intake. In certain cases, for example, to reduce the speed of the output shaft, it is possible to connect the connecting rod 3 to the central wheel 10 through the crank 8 and the shaft 6, and the connecting rod 4 through the crank 9 and the shaft 7 with the satellites 5.

Для снижения габаритов двигателя также возможно изготовление сателлитов 5 и колес 10 и 11 коническими. Применение дифференциального механизма в различных вариациях позволяет увеличить скорость движения поршня в процессе прохождения тактов сжатия и выпуска для четырехтактного двигателя и такт сжатия для двухтактного двигателя, что дает увеличение литровой мощности двигателя.To reduce the size of the engine, it is also possible to manufacture satellites 5 and conical wheels 10 and 11. The use of the differential mechanism in various variations allows to increase the piston speed during compression and exhaust cycles for a four-stroke engine and the compression cycle for a two-stroke engine, which gives an increase in liter engine power.

Данный дифференциальный механизм, состоящий из сателлитов 5 и центральных колес 10 и 11, возможно применить и в многоцилиндровых двигателях. При этом каждый дифференциальный механизм может быть подсоединен к одному блоку цилиндропоршневых групп, где все поршни в каждом блоке цилиндропоршневых групп находятся примерно в одном положении относительно верхней и нижней мертвых точек и в процессе работы движутся в одном направлении.This differential mechanism, consisting of satellites 5 and central wheels 10 and 11, can also be used in multi-cylinder engines. Moreover, each differential mechanism can be connected to one block of cylinder-piston groups, where all the pistons in each block of cylinder-piston groups are in approximately the same position relative to the top and bottom dead points and in the process move in the same direction.

Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в возможности размещения дифференциального механизма без особого усложнения конструкции картера двигателя, к снижению оборотов выходного вала дифференциального механизма, подтверждена приведенными чертежами и описанием конструкции двигателя внутреннего сгорания в статическом состоянии и в действии.The possibility of carrying out the invention and providing a technical result, expressed in the possibility of placing a differential mechanism without particularly complicating the design of the crankcase, to reduce the speed of the output shaft of the differential mechanism, is confirmed by the drawings and a description of the design of the internal combustion engine in a static state and in action.

Заявляемый двигатель внутреннего сгорания может быть изготовлен на стандартном оборудовании из известных материалов с использованием известных технологий и соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».The inventive internal combustion engine can be manufactured on standard equipment from known materials using known technologies and meets the patentability condition "industrial applicability".

Claims

An internal combustion engine containing a cylinder-piston group consisting of a cylinder and a piston disposed in it, to which the connecting rods are connected, and a differential mechanism formed of a satellite and wheels, characterized in that one of the connecting rods is connected through the shaft to the wheel and the other to the satellite or satellites through another shaft, moreover, the satellite or satellites and wheels can be conical, in addition, there can be more than one differential mechanism, and each differential mechanism is connected to its own cylinder block For piston groups, the number of which corresponds to the number of differential mechanisms, all pistons in each block of piston-cylinder groups are in approximately the same position relative to the top and bottom dead points.