RU2007597C1 - Axial-piston combined internal combustion engine - Google Patents
Axial-piston combined internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007597C1 RU2007597C1 SU4899012A RU2007597C1 RU 2007597 C1 RU2007597 C1 RU 2007597C1 SU 4899012 A SU4899012 A SU 4899012A RU 2007597 C1 RU2007597 C1 RU 2007597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine according
- paragraphs
- sleeve
- turbine
- piston
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к аксиально-поршневым двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, namely to axial piston internal combustion engines.
Известна турбина внутреннего сгорания, в которой механизм преобразования движения поршня компрессора выполнен в виде втулки, на цилиндрической поверхности которой выполнен кpиволинейный замкнутый паз, в котором установлен палец штока поршня. Концентрично со втулкой установлена газовая турбина, жестко связанная с последней. При выполнении по данной кинематической схеме двигателя с камерой сгорания в цилиндре, жесткая связь вала турбины и вала поршневого двигателя приведет к снижению КПД силовой установки. Known internal combustion turbine, in which the mechanism for converting the movement of the piston of the compressor is made in the form of a sleeve, on the cylindrical surface of which a curved, closed groove is made, in which the piston rod pin is mounted. A gas turbine is mounted concentrically with the sleeve, rigidly connected to the latter. When performing according to this kinematic diagram of the engine with a combustion chamber in the cylinder, a rigid connection between the turbine shaft and the piston engine shaft will reduce the efficiency of the power plant.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является аксиально-поршневой комбинированный двигатель внутреннего сгорания с встречно движущимися поршнями, размещенными в цилиндрах, расположенных по окружности параллельно выходному валу. Механизм преобразования движения поршней во вращение вала выполнен в виде размещенного на валу кулачка с замкнутой криволинейной поверхностью, контактирующей со штоками поршней, снабженными прямолинейными направляющими, выполненными в корпусе. На выходном валу размещены нагнетательная и расширительная машины, связанные соответственно с впускными и выпускными окнами, выполненными в цилиндрах. Причем, расширительная машина выполнена в виде центробежной турбины и расположена внутри блока цилиндров, что создает трудности при отводе отработавших газов от нее и ухудшает теплоотвод от цилиндров, а также увеличивает габариты двигателя из-за необходимости увеличения диаметра расположения осей цилиндров. The closest technical solution to the claimed one is an axial-piston combined internal combustion engine with counter-moving pistons placed in cylinders arranged circumferentially parallel to the output shaft. The mechanism for converting the movement of the pistons into the rotation of the shaft is made in the form of a cam placed on the shaft with a closed curved surface in contact with the piston rods equipped with straight guides made in the housing. On the output shaft there are injection and expansion machines connected, respectively, with inlet and outlet windows made in cylinders. Moreover, the expansion machine is made in the form of a centrifugal turbine and is located inside the cylinder block, which creates difficulties in exhaust gas removal from it and impairs heat removal from the cylinders, and also increases the dimensions of the engine due to the need to increase the diameter of the cylinder axes.
Цель изобретения заключается в повышении экономичности при уменьшении массо-габаритных показателей. The purpose of the invention is to increase efficiency while reducing weight and dimensions.
Поставленная цель достигается путем создания бескорпусного двигателя, согласования скоростей вращения кулачка (вала), связанного со штоками поршней и турбины, расположенной на валу за счет установки между кулачком и валом редуктора, позволяющего повысить экономичность двигателя, а также за счет выполнения кулачка в виде втулки, на внешней цилиндрической поверхности которой выполнен замкнутый криволинейный паз, а внутри втулки расположена турбина, выполненная осевой, что позволяет уменьшить габариты двигателя, как радиальные, так и осевые. Выполнение в подпоршневой полости впускного окна с клапаном позволит использовать подпоршневую полость переменного объема в качестве компрессорной полости, например, в варианте выполнения двигателя с запорным органом, установленным с возможностью перекрытия выпускного окна и соединения с турбиной рабочей полости в конце рабочего хода и подпоршневой полости во время сжатия в ней. В варианте же выполнения двигателя без запорного органа постоянное соединение пространства перед турбиной с подпоршневой полостью уменьшает пульсацию потока отработавших газов и повышает надежность работы турбины. This goal is achieved by creating a frameless motor, matching the rotational speeds of the cam (shaft) associated with the rods of the pistons and turbines located on the shaft by installing a gearbox between the cam and the shaft, which allows to increase engine efficiency, as well as by making the cam in the form of a sleeve, on the outer cylindrical surface of which a closed curved groove is made, and an axial turbine is located inside the sleeve, which allows reducing the dimensions of the engine, both radial and axial high. The implementation of the inlet window with a valve in the subpiston cavity will allow the use of a variable volume subpiston cavity as a compressor cavity, for example, in an embodiment of an engine with a shut-off element installed with the possibility of blocking the outlet window and connecting the working cavity to the turbine at the end of the stroke and the piston cavity during compression in it. In an embodiment of an engine without a shutoff member, the constant connection of the space in front of the turbine with the piston cavity reduces the pulsation of the exhaust gas flow and increases the reliability of the turbine.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез двигателя; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1; на фиг. 4 - разрез планетарного редуктора. In FIG. 1 is a cross-sectional view of an engine; in FIG. 2 is a view A of FIG. 1; in FIG. 3 is a view B of FIG. 1; in FIG. 4 - section of a planetary gear.
Описываемый аксиально-поршневой комбинированный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, выходной вал 2, цилиндры 3 с головками 4, продольные оси которых расположены на окружности, соосной с валом 2 и параллельной валу, поршни 5, размещенные в цилиндрах 3 с образованием рабочей 6 и подпоршневой 7 полостей и соединенные при помощи штоков 8, снабженных прямолинейными направляющими канавками 9, выполненными в корпусе 1 с механизмом преобразования движения, выполненным в виде втулки 10, установленной соосно с валом 2, на внешней цилиндрической поверхности которой выполнен замкнутый криволинейный паз 11. Втулка 10 установлена на выходном валу 2, на котором также размещены нагнетательная 12 и расширительная 13 машины, связанные соответственно с впускным 14 и выпускным 15 окнами, выполненными в цилиндрах 3, причем расширительная машина 13 выполнена в виде осевой турбины и расположена внутри втулки 10, выходной вал 2 связан со втулкой 10 при помощи редуктора 16, а в подпоршневой полости 7 выполнено дополнительно впускное окно 17 с установленным в нем обратным клапаном 18 и может быть выполнено нагнетательное отверстие 35. The described axial piston combined internal combustion engine comprises a
Выпускные окна 15 и нагнетательное отверстие 35 могут быть снабжены общим для обоих отверстий запорным органом 19 (или выполненными раздельно для каждого отверстия органами), установленным с возможностью соединения с турбиной 13 рабочей полости 6 в конце хода и подпоршневой полости 7 во время сжатия в последней. Орган 19 может быть связан со втулкой 10. The
Hаправляющая штока 8 может быть выполнена в виде пальца 20, закрепленного на штоке 8 перпендикулярно ему, а в корпусе 1 выполнены прямолинейные канавки 9, параллельные продольной оси штока 8, причем один конец пальца 20 размещен в криволинейном пазу 11 втулки 10, а другой - в канавке 21 корпуса 1. The
Турбина 13 может быть снабжена направляющим аппаратом 22, лопатки которого расположены на внутренней поверхности втулки 10, а редуктор 16 может быть выполнен планетарным и установлен с возможностью противоположного вращения втулки 10 и вала 2. Коронная шестерня 23 редуктора 16 может быть расположена на внутренней поверхности втулки 10, солнечная шестерня 24 установлена на выходном валу 2, а сателлиты 25 расположены между солнечной 24 и коронной 23 шестернями и установлены свободно на водилах 26, закрепленных на корпусе 1. Водила 26 могут быть выполнены в виде полых осей 27, которые могут быть жестко установлены на пластине 28, закрепленной на корпусе 1. The
Втулка 10, палец 20 и поверхность канавки 21 корпуса 1 могут быть выполнены из монокристалла лейкосапфира, обладающего высокими антифрикционными качествами, высокой твердостью и прочностью. The
Из монокристалла лейкосапфира могут быть выполнены также рабочий цилиндр 3, поршень 5 и головка цилиндра 4, причем последняя может быть выполнена заодно с цилиндром 3. В головке цилиндра выполнен впускной канал 29 с установленным в нем клапаном 30. A working
Блок цилиндров выполнен в виде двух пластин 31 и 32, между которыми установлены своими торцами цилиндры 3, а пластины 31 и 32 стянуты шпильками 33. The cylinder block is made in the form of two
Из монокристалла выполнены также лопатки турбины 13 и направляющего аппарата 22. The blades of the
В цилиндре 3 двигателя может быть установлена водяная форсунка 34. Предпочтительнее форсунку 34 устанавливать в двигателе с цилиндро-поршневой группой, выполненной из монокристалла лейкосапфира. A
Двигатель работает следующим образом,
При движении поршня 5 к верхней мертвой точке (ВМТ) в подпоршневой полости 7 происходит всасывание воздуха через дополнительное впускное окно 17 с клапаном 18.The engine operates as follows,
When the
В рабочей полости 6 при этом происходит сжатие воздуха или топливо-воздушной смеси, поданной в нее нагнетателем 12. В районе ВМГ в рабочую полость 6 впрыскивается топливо топливной форсункой (не показана) или воспламеняется сжатая смесь. Работа расширения топливо-воздушной смеси передается поршнем 5 на выходной вал 2 следующим образом. Палец 20, закрепленный на штоке 8 поршня 5 и расположенный одним концом в прямолинейной канавке 21, перемещается поступательно в последней и за счет размещения другого его конца в криволинейном замкнутом пазу 11 возвратно-поступательное движение поршня 5 со штоком 8 преобразуется во вращение втулки 10, в которой выполнен паз 11. В конце расширения, вблизи НМТ, поршнем 5 открывается впускное окно 15, через которое отработавшие газы направляются на турбину 13 с направляющим агрегатом 22, дорасширяются в ней и вращают ее лопатки вместе с валом 2, который вращается быстрее втулки 10 и в противоположную от нее сторону, за счет установленного между ними планетарного редуктора 16. Подача дополнительного воздуха на турбину из подпоршневой полости 7 через окна 15 и отверстие 35 в конце такта расширения позволяет уменьшить токсичность отработавших газов и увеличить количество рабочего тела, проходящего через турбину 13, а наличие полости 7 позволит снизить нагрузки в механизме. Выполнение двигателя без запорных органов 19 может снизить пульсации давления перед турбиной 13 за счет перетекания части сжатого воздуха из подпоршневой полости 7 одного цилиндра 3 в подпоршневые полости других цилиндров. Выполнение водил 26 в виде полых осей 27 позволит уменьшить сопротивление выпуску отработавших газов. At the same time, in the working
Выполнение втулки 10 пальца 20 и поверхности канавки 9 из монокристалла лейкосапфира, который обладает высокими антифрикционными свойствами, а также высокой твердостью, позволит решить проблемы долговечности, надежности, возникающие в двигателях с кулачковыми преобразователями движения из-за высоких удельных механических нагрузок в механизме. The implementation of the
Выполнение рабочего цилиндра 3, его головки 4 и поршня 5 из монокристалла лейкосапфира, обладающего также и высокими теплоизоляционными свойствами, при высокой стойкости к циклическим, термическим и механическим нагрузкам создает преимущества такого двигателя перед двигателями, выполненными из спекаемой керамики. Отсутствие в камере сгорания деталей, склонных к коррозии, позволяет впрыскивать в цилиндр воду для повышения КПД двигателя и снижения в отработавших газах окислов азота, что, совместно с подачей дополнительной порции окислителя в выпускной тракт, позволяет значительно снизить токсичность отработавших газов. (56) Патент СССР N 19867, кл. F 02 C 5/02, 1929. The implementation of the working
Патент США N 1961905, кл. 60-605, опубл. 1934. U.S. Patent No. 1961905, cl. 60-605, publ. 1934.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4899012 RU2007597C1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Axial-piston combined internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4899012 RU2007597C1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Axial-piston combined internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007597C1 true RU2007597C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21553574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4899012 RU2007597C1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Axial-piston combined internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2007597C1 (en) |
-
1990
- 1990-10-12 RU SU4899012 patent/RU2007597C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7937943B2 (en) | Heat engines | |
JP3016485B2 (en) | Reciprocating 2-cycle internal combustion engine without crank | |
US6386838B2 (en) | Combustion engine | |
RU2577912C2 (en) | Rotary engine and its rotor assembly | |
US7314035B2 (en) | Rotary vane engine and thermodynamic cycle | |
JP2003521611A (en) | A device that uses a rotating rocking piston | |
US5372107A (en) | Rotary engine | |
GB2262965A (en) | Rotary piston internal combustion engine or compressor. | |
US7100546B2 (en) | Crankshaftless internal combustion engine | |
EP0137622B1 (en) | Improvements in or relating to engines | |
RU2007597C1 (en) | Axial-piston combined internal combustion engine | |
WO2002088529A1 (en) | Engine | |
EP0137621A1 (en) | Improvements in or relating to engines | |
CN113167172A (en) | Rotor type internal combustion engine and method of operating the same | |
CN101418718A (en) | Rotary engine | |
CN111441865B (en) | Rotary piston gas turbine engine | |
RU2406836C2 (en) | Rotary jet engine by aroutyunov | |
RU80508U1 (en) | ROTARY-REACTIVE ENGINE ARUTYUNOV | |
EP3953573B1 (en) | Improved rotating combustion machine | |
CN112196691A (en) | Piston air-compression type jet engine | |
RU2651106C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
PL145453B2 (en) | Turbine combustion engine in particular for powering vehicles | |
RU2119072C1 (en) | Rotary supercharged internal combustion engine | |
RU2190103C1 (en) | Vane machine | |
SU1588887A1 (en) | Free-piston i.c.engine |