RU148949U1 - LEVER-PISTON ENGINE - Google Patents

Abstract

Рычажно-поршневой двигатель, состоящий из картера, цилиндра, головки с клапанами, свечи зажигания, поршня с поршневыми кольцами, поршневого пальца, шатуна, вала отбора мощности, отличающийся тем, что шатун взаимодействует с рычагом через палец, а рычаг соединен с валом отбора мощности посредством обгонной муфты и соединен с кривошипом маховика посредством другого шатуна и другого пальца.Lever-piston engine, consisting of a crankcase, cylinder, head with valves, spark plugs, piston with piston rings, piston pin, connecting rod, power take-off shaft, characterized in that the connecting rod interacts with the lever through the finger, and the lever is connected to the power take-off shaft by means of an overrunning clutch and connected to the crank of the flywheel by means of another connecting rod and another finger.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может применяться в качестве силовых агрегатов для бензопил, мотоциклов, легковых автомобилей, легких летательных аппаратов, маломерных речных судов.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine building, and can be used as power units for chainsaws, motorcycles, cars, light aircraft, small river boats.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент RU 2425235 МПК F02B 75/24 опубл. 27.07.2011), который состоит из цилиндра, поршней, коленчатого вала, шатуна, поршневых штоков, маятника, шарниров, соединяющих поршневые штоки с маятником.A known internal combustion engine (patent RU 2425235 IPC F02B 75/24 publ. 07/27/2011), which consists of a cylinder, pistons, crankshaft, connecting rod, piston rods, pendulum, hinges connecting the piston rods to the pendulum.

Недостатком известного технического решения является низкий КПД из-за неэффективного преобразования прямолинейного перемещения поршней во вращение коленчатого вала на протяжении всего такта «рабочий ход», так как взаимное расположение поршневых штоков и шарниров, соединяющих поршневые штоки с маятником, на протяжении всего такта «рабочий ход» не обеспечивает совпадение приложения усилий от поршневых штоков к шарнирам, соединяющим поршневые штоки с маятником, с линией перемещения шарниров, соединяющих поршневые штоки с маятником. В частности, в начале такта «рабочий ход» приложение усилий от поршневых штоков к шарнирам, соединяющим поршневые штоки с маятником, перпендикулярно линии перемещения шарниров, соединяющих поршневые штоки с маятником.A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency due to the ineffective conversion of the rectilinear movement of the pistons into the rotation of the crankshaft throughout the entire “stroke”, since the relative position of the piston rods and hinges connecting the piston rods to the pendulum throughout the entire stroke “stroke "Does not ensure that the application of forces from the piston rods to the hinges connecting the piston rods to the pendulum coincides with the movement line of the hinges connecting the piston rods to the pendulum. In particular, at the beginning of the “stroke” stroke, the application of force from the piston rods to the hinges connecting the piston rods to the pendulum is perpendicular to the movement line of the hinges connecting the piston rods to the pendulum.

Известен двухтактный поршневой двигатель (патент RU 129556 F01B 9/06 опубл. 27.06.2013), состоящий из картера, цилиндра, поршня, толкателя, вала отбора мощности, системы подачи топливной смеси, системы зажигания, системы выпуска газов, кулачкового механизма двустороннего действия, двух маховиков, пальца толкателя, подшипника толкателя, двух упоров, роликов.Known two-stroke piston engine (patent RU 129556 F01B 9/06 publ. 06/27/2013), consisting of a crankcase, cylinder, piston, pusher, power take-off shaft, fuel mixture supply system, ignition system, gas exhaust system, double-acting cam mechanism, two flywheels, a pusher finger, a pusher bearing, two stops, rollers.

Недостатком этого технического решения является также низкий КПД из-за неэффективного преобразования прямолинейного перемещения поршня во вращение вала отбора мощности на протяжении всего такта «рабочий ход», так как взаимное расположение пальца толкателя и точек на плоскостях кулачкового механизма, к которым палец толкателя прикладывает усилие, на протяжении всего такта «рабочий ход» не обеспечивает совпадение приложения усилия от пальца толкателя к точкам на плоскостях кулачкового механизма с линией перемещения точек на плоскостях кулачкового механизма.The disadvantage of this technical solution is also low efficiency due to the ineffective conversion of the linear displacement of the piston into rotation of the power take-off shaft during the entire “stroke”, since the relative position of the pusher finger and the points on the planes of the cam mechanism, to which the pusher finger applies force, throughout the cycle, the “stroke” does not ensure that the application of force from the pusher finger to the points on the planes of the cam mechanism with the line of movement of points on the plane yah cam mechanism.

Известен поршневой одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания (http://www.motosvit.com/LikBes/dvigatel_l.htm), выбранный нами за прототип, состоящий из картера, цилиндра, головки с клапанами, свечи зажигания, поршня с поршневыми кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, образованного кривошипом и валом отбора мощности.Known piston single-cylinder four-stroke gasoline internal combustion engine (http://www.motosvit.com/LikBes/dvigatel_l.htm), we have chosen for the prototype, consisting of a crankcase, cylinder, cylinder head, spark plugs, spark plugs, piston with piston rings, piston finger, connecting rod, crankshaft formed by the crank and the power take-off shaft.

Недостатком известного устройства является низкий КПД из-за неэффективного преобразования прямолинейного перемещения поршня во вращение вала отбора мощности, так как для преобразования прямолинейного перемещения поршня во вращение вала отбора мощности используется кривошип. Недостатком при использовании кривошипа является то, что на протяжении всего такта «рабочий ход» кривошип перемещается по окружности и за такт «рабочий ход» проходит 180°. В результате, в такте «рабочий ход» при приложении усилия от шатуна к кривошипу усилие проходит по линии, совпадающей с линией перемещения кривошипа только единожды: при положении поршня чуть выше среднего. При несовпадении линии приложения усилия от шатуна к кривошипу с линией перемещения кривошипа давление шатуна на кривошип преобразовывается в перемещение кривошипа неэффективно. В частности, при положениях поршня, близких к мертвым точкам, приложение усилия от шатуна к кривошипу практически не преобразовывается в перемещение кривошипа, так как при положениях поршня, близких к мертвым точкам, линия приложения усилия от шатуна к кривошипу почти перпендикулярна линии перемещения кривошипа. Если давление шатуна на кривошип преобразовывается в перемещение кривошипа неэффективно, значит, неэффективно и вращение вала отбора мощности.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to the ineffective conversion of the rectilinear movement of the piston into rotation of the power take-off shaft, since a crank is used to convert the rectilinear movement of the piston into rotation of the power take-off shaft. The disadvantage when using the crank is that throughout the entire “stroke” the crank moves around the circumference and 180 ° passes through the cycle “stroke”. As a result, in the “stroke” stroke, when the force is applied from the connecting rod to the crank, the force passes along the line that coincides with the line of movement of the crank only once: with the piston position slightly above average. If the line of application of force from the connecting rod to the crank does not coincide with the line of movement of the crank, the rod pressure on the crank is converted to the movement of the crank ineffectively. In particular, when the piston positions are close to dead center, the application of force from the connecting rod to the crank practically does not translate into movement of the crank, since at the piston positions close to the dead center, the line of application of force from the connecting rod to the crank is almost perpendicular to the line of movement of the crank. If the crank pressure on the crank is converted to moving the crank ineffectively, then the rotation of the power take-off shaft is also ineffective.

Техническая задача заключается в создании рычажно-поршневого двигателя, позволяющего на протяжении всего такта «рабочий ход» эффективно преобразовывать прямолинейное перемещение поршня в перемещение пальца, соединяющего шатун с рычагом, и, следовательно, в перемещение рычага, и, соответственно, во вращение вала отбора мощности, что позволяет увеличить мощность при том же расходе топлива, и, соответственно, приводит к повышению КПД.The technical problem is to create a lever-piston engine that allows, throughout the entire “stroke”, to efficiently convert the linear movement of the piston into the movement of the finger connecting the connecting rod to the lever, and therefore, into the movement of the lever, and, accordingly, into the rotation of the power take-off shaft that allows you to increase power at the same fuel consumption, and, accordingly, leads to increased efficiency.

Основным техническим результатом, решаемым предложенным решением, является возможность на протяжении всего такта «рабочий ход» передачи усилия от шатуна к пальцу, соединяющему шатун с рычагом, по линии, преимущественно совпадающей с линией перемещения пальца, соединяющего шатун с рычагом.The main technical result solved by the proposed solution is the possibility, throughout the whole stroke, of the “working stroke” of transferring force from the connecting rod to the finger connecting the connecting rod to the lever, along a line mainly coinciding with the line of movement of the finger connecting the connecting rod to the lever.

В заявляемом рычажно-поршневом двигателе, также как в прототипе, содержатся: картер, цилиндр, головка с клапанами, свеча зажигания, поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, вал отбора мощности.The claimed lever-piston engine, as well as in the prototype, contains: a crankcase, a cylinder, a head with valves, a spark plug, a piston with piston rings, a piston pin, a connecting rod, and a power take-off shaft.

Согласно предложенной полезной модели, для преобразования прямолинейного перемещения поршня во вращение вала отбора мощности шатун взаимодействует с рычагом через палец, а рычаг соединен с валом отбора мощности посредством обгонной муфты, и соединен с кривошипом маховика посредством другого шатуна и другого пальца.According to the proposed utility model, to convert the linear movement of the piston into rotation of the power take-off shaft, the connecting rod interacts with the lever through the finger, and the lever is connected to the power take-off shaft by means of an overrunning clutch, and connected to the flywheel crank by means of another connecting rod and another finger.

При ходе поршня 10 см и длине рычага 30 см за весь такт «рабочий ход» рычаг перемещается на 20 градусов. Что составляет 1/9 от 180 градусов. В результате, линия перемещения пальца, соединяющего шатун с рычагом, является почти прямой. Таким образом, использование рычага, пальца, соединяющего шатун с рычагом, обеспечивает на протяжении всего такта «рабочий ход» передачу усилия от шатуна к пальцу, соединяющему шатун с рычагом, по линии, преимущественно совпадающей с линией перемещения пальца, соединяющего шатун с рычагом, что позволяет на протяжении всего такта «рабочий ход» эффективно преобразовывать прямолинейное перемещение поршня в перемещение пальца, соединяющего шатун с рычагом, и, следовательно, в перемещение рычага, и, соответственно, во вращение вала отбора мощности.With a piston stroke of 10 cm and a lever length of 30 cm for the entire “stroke” stroke, the lever moves 20 degrees. Which is 1/9 of 180 degrees. As a result, the line of movement of the finger connecting the connecting rod to the lever is almost straight. Thus, the use of the lever, the finger connecting the connecting rod to the lever, ensures the “working stroke” throughout the entire stroke to transmit the force from the connecting rod to the finger connecting the connecting rod to the lever, along a line mainly coinciding with the line of movement of the finger connecting the connecting rod to the lever, which Throughout the entire stroke, the "stroke" allows you to efficiently convert the linear movement of the piston into the movement of the finger connecting the connecting rod to the lever, and therefore, into the movement of the lever, and, accordingly, into the rotation of the selection shaft Nost.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «новизна».No technical solutions matching the totality of essential features of the utility model have been identified, which allows us to conclude that the utility model meets the patentability condition of “novelty”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» доказано на примере конкретного выполнения рычажно-поршневого двигателя.The patentability condition “industrial applicability” is proved by the example of a specific embodiment of a lever-piston engine.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид рычажно-поршневого двигателя при нахождении поршня в ВМТ. На фиг. 2 изображен рычажно-поршневой двигатель при нахождении поршня в НМТ.In FIG. 1 shows a General view of the lever-piston engine when the piston is in TDC. In FIG. 2 shows a lever-piston engine when the piston is in the BDC.

Предлагаемая конструкция рычажно-поршневого двигателя состоит из картера 1, цилиндра 2, головки 3 с клапанами 4, свечи зажигания 5, поршня 6 с поршневыми кольцами 7, поршневого пальца 8, вала отбора мощности 9, шатуна 10, рычага 11, пальца 12, соединяющего шатун 10 с рычагом 11, другого шатуна 13, другого пальца 14, соединяющего шатун 13 с рычагом 11, маховика 15 с кривошипом 16, обгонной муфты 17, соединяющей рычаг 11 с валом отбора мощности 9.The proposed design of the lever-piston engine consists of a crankcase 1, cylinder 2, head 3 with valves 4, spark plugs 5, piston 6 with piston rings 7, piston pin 8, power take-off shaft 9, connecting rod 10, lever 11, finger 12 connecting a connecting rod 10 with a lever 11, another connecting rod 13, another pin 14 connecting a connecting rod 13 with a lever 11, a flywheel 15 with a crank 16, an overrunning clutch 17 connecting a lever 11 with a power take-off shaft 9.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

В предлагаемой конструкции рычажно-поршневого двигателя используется известный четырехтактный цикл работы поршневого двигателя. В такте «рабочий ход» давление в цилиндре 2 приводит к перемещению поршня 6. Перемещение поршня 6 приводит к перемещению поршневого пальца 8, шатуна 10, пальца 12, соединяющего шатун 10 с рычагом 11, рычага 11. Перемещение рычага 11 преобразуется во вращение вала отбора мощности 9. Соединение рычага 11 с валом отбора мощности 9 посредством обгонной муфты 17 позволяет рычагу 11 в такте «рабочий ход» преобразовывать свое перемещение во вращение вала отбора мощности 9, а в тактах «сжатие» и «выпуск» перемещать поршень 6 от НМТ к ВМТ, не препятствуя в этих тактах инерционному вращению вала отбора мощности 9 в том же направлении, что и в такте «рабочий ход». В такте «впуск» движение рычага 11 и вращение вала отбора мощности 9 осуществляется в одном направлении, и, следовательно, они не препятствуют друг другу. Использование шатуна 13, пальца 14, соединяющего шатун 13 с рычагом 11, маховика 15 с кривошипом 16, позволяет осуществлять возвратно-поступательное перемещение рычагом 11 поршня 6, и, следовательно, позволяет осуществлять такты «впуск», «сжатие», «выпуск».The proposed design of the lever-piston engine uses the well-known four-stroke cycle of the piston engine. In the “stroke” stroke, the pressure in the cylinder 2 leads to the movement of the piston 6. Moving the piston 6 leads to the movement of the piston pin 8, the connecting rod 10, the pin 12 connecting the connecting rod 10 to the lever 11, the lever 11. The movement of the lever 11 is converted into rotation of the selection shaft power 9. The connection of the lever 11 with the power take-off shaft 9 by means of an overrunning clutch 17 allows the lever 11 to transform its movement into the rotation of the power take-off shaft 9 in the “stroke” stroke, and in the “compression” and “exhaust” cycles to move the piston 6 from the BDC to TDC without interfering in these so max. inertial rotation of the power take-off shaft 9 in the same direction as in the “stroke” stroke. In the “intake” stroke, the movement of the lever 11 and the rotation of the power take-off shaft 9 are carried out in one direction, and therefore they do not interfere with each other. Using the connecting rod 13, the pin 14 connecting the connecting rod 13 with the lever 11, the flywheel 15 with the crank 16, allows the reciprocating movement of the piston 6 by the lever 11, and, therefore, allows the cycles “inlet”, “compression”, “release”.

Возможность осуществления заявляемой полезной модели подтверждается использованием в ней известных элементов, используемых в машиностроении, с достижением технического результата.The possibility of implementing the claimed utility model is confirmed by the use of known elements used in mechanical engineering in it, with the achievement of a technical result.

Claims (1)

Рычажно-поршневой двигатель, состоящий из картера, цилиндра, головки с клапанами, свечи зажигания, поршня с поршневыми кольцами, поршневого пальца, шатуна, вала отбора мощности, отличающийся тем, что шатун взаимодействует с рычагом через палец, а рычаг соединен с валом отбора мощности посредством обгонной муфты и соединен с кривошипом маховика посредством другого шатуна и другого пальца.

Lever-piston engine, consisting of a crankcase, cylinder, head with valves, spark plugs, piston with piston rings, piston pin, connecting rod, power take-off shaft, characterized in that the connecting rod interacts with the lever through the finger, and the lever is connected to the power take-off shaft by means of an overrunning clutch and connected to the crank of the flywheel by means of another connecting rod and another finger.

Images