RU2015352C1

RU2015352C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2015352C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Филатов; Ю.В. Филатов
Original assignee: Филатов Виктор Иванович
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: engine manufacture. SUBSTANCE: internal combustion engine has body mounted for rotation and coupled fast to output shaft. Body includes chambers of variable volume with pistons placed in them and interconnected and discharge valves. Chambers communicate with atmosphere through nozzles. Chambers are connected by pairs to nozzle corresponding to given pair and oriented in opposition. Pistons are manufactured two-way and are rigidly intercoupled. Discharge valves are fabricated in the form of rotary control valves with centers of gravity displaced with reference to their axis and with two cylindrical parts which cylindrical surfaces are made with unequal radii. Parts with bigger radius are manufactured for shut-off of duct of nozzle or one of discharge ducts and for their securing in one of specified positions. EFFECT: increased reliability of engine. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве силового агрегата транспортных средств. The invention relates to the field of engineering and can be used as a power unit of vehicles.

Известен свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания с гидравлическим приводом, который содержит цилиндр, в котором размещен поршень, разделяющий внутренний объем цилиндра на камеру сгорания и подпоршневую полость, напорную и сливную магистрали, сообщенные с подпоршневой полостью через обратные клапаны, нагрузочный гидромотор, механизм газораспределения. A free-piston internal combustion engine with a hydraulic drive is known, which contains a cylinder in which a piston is placed that separates the internal volume of the cylinder into a combustion chamber and a sub-piston cavity, a pressure and drain manifold in communication with the sub-piston cavity through check valves, a load hydraulic motor, and a gas distribution mechanism.

Большое количество деталей в этом двигателе, наличие гидравлической передачи влечет за собой усложнение технологического процесса его изготовления, значительную металлоемкость и, как следствие, недостаточно высокий КПД. Наличие рабочей жидкости так же, как и большое количество деталей увеличивает сумму отказов. A large number of parts in this engine, the presence of a hydraulic transmission entails the complication of the technological process of its manufacture, significant metal consumption and, as a consequence, insufficiently high efficiency. The presence of a working fluid as well as a large number of parts increases the amount of failure.

Известен также выбранный в качестве прототипа тепловой двигатель с вращающимся блоком цилиндров и неподвижным коленчатым валом, системой отверстий газораспределения, направляющим аппаратом, газовой турбиной. Also known is a heat engine selected as a prototype with a rotating cylinder block and a fixed crankshaft, a system of gas distribution openings, a guiding apparatus, and a gas turbine.

Однако наличие лопаточного аппарата, отсутствие надежного уплотнения вызывают потери энергии газа, что снижает КПД двигателя. However, the presence of a blade apparatus, the lack of reliable compaction cause gas energy loss, which reduces the efficiency of the engine.

Целью изобретения является повышение КПД, уменьшение металлоемкости и количества эксплуатационных материалов. The aim of the invention is to increase efficiency, reducing metal consumption and the amount of operational materials.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с камерами переменного объема, в которых расположены жестко связанные между собой поршни, на корпусе, жестко закрепленном на валу, диаметрально противоположно с возможностью поворота вокруг своей оси установлены реактивные сопла, связанные каналами через золотниковые клапаны с камерами переменного объема. Кроме того, центр тяжести золотникового клапана смещен относительно оси его вращения, причем r₂ > r₁.This goal is achieved by the fact that in the proposed internal combustion engine, comprising a housing with chambers of variable volume, in which the pistons are rigidly connected to each other, on the housing rigidly mounted on the shaft, jet nozzles are connected diametrically opposite to rotate about its axis, connected by channels through slide valves with variable volume chambers. In addition, the center of gravity of the spool valve is shifted relative to the axis of rotation, and r ₂ > r ₁ .

Жесткое закрепление корпуса на валу обеспечивает съем мощности с вала двигателя без дополнительных передаточных механизмов, диаметрально противоположная установка реактивных сопел на корпусе позволяет создавать работу расширения газов без установки газовой турбины. Связь реактивных сопел с камерами переменного объема через золотниковый клапан исключает наличие трубопроводов. Смещение центра тяжести золотникового клапана относительной своей оси и наличие фиксирующего устройства с пружиной позволяет осуществлять привод клапана силой рабочего газа без установки механического привода. Возможность поворота реактивных сопел вокруг своей оси позволяет осуществлять изменение направления вращения корпуса двигателя на обратное без установки дополнительных механических устройств. Rigid fixing of the casing to the shaft provides removal of power from the motor shaft without additional gears, the diametrically opposite installation of jet nozzles on the casing allows you to create the work of gas expansion without installing a gas turbine. The connection of jet nozzles with chambers of variable volume through a spool valve eliminates the presence of pipelines. The displacement of the center of gravity of the slide valve relative to its axis and the presence of a locking device with a spring allows the valve to be driven by working gas without installing a mechanical drive. The ability to rotate the jet nozzles around its axis allows you to reverse the direction of rotation of the motor housing without installing additional mechanical devices.

Технических решений, аналогичных заявленному, не обнаружено. No technical solutions similar to those declared were found.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема работы клапана при холостом ходе; на фиг. 4 и 5 - схема работы клапана при работе двигателя под нагрузкой. In FIG. 1 shows the proposed engine, FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a diagram of the valve idling; in FIG. 4 and 5 - diagram of the valve when the engine is under load.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с камерами 2 переменного объема, разделенными перегородками 3 с клапанами 4. Корпус 1 жестко закреплен на валу 5. В камерах переменного объема расположены поршни 6, закрепленные на концах коромысла 7. Коромысло с поршнями свободно посажено на вал. Камеры переменного объема корпуса закрыты торцевой крышкой 8. На корпусе закреплены поворотные реактивные сопла 9. В корпусе расположены радиальные щелевые каналы 10. Вал установлен в подшипниках рамы 11. The internal combustion engine comprises a housing 1 with chambers 2 of variable volume, separated by partitions 3 with valves 4. The housing 1 is rigidly mounted on the shaft 5. In the chambers of variable volume are located pistons 6, fixed at the ends of the rocker arm 7. The beam with pistons is freely mounted on the shaft. Chambers of variable volume of the housing are closed by an end cap 8. Rotary jet nozzles are fixed to the housing 9. Radial slotted channels are located in the housing 10. The shaft is mounted in the bearings of the frame 11.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Подача топлива и его воспламенение производятся традиционным методом, газообмен - через радиальные щелевые каналы 10. Смазка трущихся поверхностей осуществляется методом нанесения твердых самосмазывающих материалов на одну из деталей пары трения. The fuel is supplied and ignited by the traditional method, gas exchange through radial slotted channels 10. Lubrication of the rubbing surfaces is carried out by applying solid self-lubricating materials to one of the parts of the friction pair.

При сгорании топлива в камерах 2 переменного объема развивается высокое давление газов, которое действует на поршень 6, стенки и золотниковый клапан 4. Поршни 6 совершают колебательное движение с коромыслом 7 на валу 5. Под действием высокого давления газа клапан 4 поворачивается вокруг своей оси и открывает канал в реактивное сопло 9. Проходя с большой скоростью через реактивное сопло, газ создает реактивную тягу, обеспечивая вращение корпуса 1 и крутящий момент на валу 5. Мощность снимается с вала 5. Величина силы открытия клапана 4 устанавливается силой затяжки пружины и отношением r₂ > r₁ таким образом, что при холостом ходе клапан 4 закрыт (фиг. 3) и газ в реактивное сопло не поступает. Угловое перемещение клапана фиксируется подпружиненным роликом и канавками на клапане. Поршень при этом совершает только колебательное движение, корпус 1 не вращается, газообмен происходит только через радиальные щелевые каналы 10. При увеличении подачи топлива в камеру 2 возрастает давление газов и клапан 4 открывается, направляя газ в реактивное сопло 9 (фиг. 4 и 5), и происходит вращение корпуса 1 вместе с валом 5, а поршни совершают колебательное движение и вращательное вместе с корпусом 1. Реверсирование движения корпуса 1 осуществляется поворотом сопел 9 на 180^о, что позволяет осуществить торможение машины и задний ход. Мощность двигателя регулируется величиной подачи топлива в камеру сгорания.When fuel is burned in chambers 2 of variable volume, a high gas pressure develops, which acts on the piston 6, the walls and the spool valve 4. The pistons 6 oscillate with the rocker 7 on the shaft 5. Under the action of high gas pressure, the valve 4 rotates around its axis and opens the channel into the jet nozzle 9. Passing through the jet nozzle at high speed, the gas creates a jet thrust, providing rotation of the housing 1 and torque on the shaft 5. The power is removed from the shaft 5. The valve opening force 4 is set etsya tightening force of the spring and the ratio r _2> r _1, so that the idling valve 4 is closed (FIG. 3) and the gas jet nozzle is not received. The angular movement of the valve is fixed by a spring-loaded roller and grooves on the valve. In this case, the piston only oscillates, the housing 1 does not rotate, gas exchange occurs only through the radial slotted channels 10. With an increase in the fuel supply to the chamber 2, the gas pressure increases and the valve 4 opens, directing the gas into the jet nozzle 9 (Figs. 4 and 5) , and the housing 1 rotates together with the shaft 5, and the pistons oscillate and rotate together with the housing 1. The movement of the housing 1 is reversed by turning the nozzles 9 by 180 ^° , which allows the machine to brake and reverse. Engine power is regulated by the amount of fuel supplied to the combustion chamber.

Критическое сечение сопла, вес поршней находятся в определенной зависимости, поэтому расчет этих элементов производится в зависимости от величины заявленной мощности. The critical section of the nozzle, the weight of the pistons are in a certain dependence, therefore, the calculation of these elements is made depending on the value of the declared power.

Предлагаемый двигатель можно использовать на транспортных средствах, при этом не требуется установки муфты сцепления и коробки передач. The proposed engine can be used on vehicles, and it does not require the installation of a clutch and gearbox.

Такое выполнение двигателя позволит уменьшить затраты на единицу мощности при его изготовлении и эксплуатации, упростить управление транспортной машиной. This embodiment of the engine will reduce the cost per unit of power during its manufacture and operation, simplify the management of the transport machine.

Claims

INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a rotatably mounted and rigidly connected to the output shaft housing with variable volume chambers with pistons and exhaust valves placed therein and connected to each other, the chambers being connected to the atmosphere through nozzles, characterized in that the chambers are paired with the corresponding this pair of nozzles are oriented oppositely, the pistons are double-sided and rigidly connected to each other, the exhaust valves are made in the form of rotary spools offset from their axis in rotation centers of gravity and two cylindrical parts, the cylindrical surfaces of which are made with unequal radii, and parts with a large radius are made with the possibility of overlapping the nozzle channel or one of the pair of exhaust channels and fixing them in one of these positions.