RU2336427C1 - Ice rotor engine - Google Patents
Ice rotor engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336427C1 RU2336427C1 RU2007112382/06A RU2007112382A RU2336427C1 RU 2336427 C1 RU2336427 C1 RU 2336427C1 RU 2007112382/06 A RU2007112382/06 A RU 2007112382/06A RU 2007112382 A RU2007112382 A RU 2007112382A RU 2336427 C1 RU2336427 C1 RU 2336427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- housing
- pistons
- furnished
- separation
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использован на автотранспорте, винтовых самолетах, вертолетах.The invention relates to rotary internal combustion engines (ICE) and can be used on vehicles, propeller aircraft, helicopters.
Известен роторный ДВС (US, №544245, кл. F02В 53/00, публ. 1970), содержащий корпус с полостью цилиндрической формы, в котором расположен ротор, имеющий разделительные пластины, посредством которых за счет смещения оси вращения ротора относительно геометрического центра цилиндрической полости корпуса при вращении ротора образуются рабочие объемы, необходимые для образования и протекания термодинамических циклов роторного ДВС. При вращении ротора за счет перемещения разделительных пластин вдоль радиуса ротора на переменные расстояния от центра ротора происходит смещение центра масс вращения ротора с разделительными пластинами, что ведет при увеличении оборотов роторного ДВС к повышенным нагрузкам на подшипниковые узлы вращения ротора, что, в свою очередь, ограничивает обороты и, как следствие, удельную мощность ДВС.Known rotary internal combustion engine (US, No. 544245, class F02B 53/00, publ. 1970), comprising a housing with a cylindrical cavity in which a rotor is located, having dividing plates, by which due to the displacement of the axis of rotation of the rotor relative to the geometric center of the cylindrical cavity the body when the rotor rotates, the working volumes necessary for the formation and flow of thermodynamic cycles of the rotary ICE are formed. When the rotor rotates due to the movement of the separation plates along the radius of the rotor at variable distances from the center of the rotor, the center of mass of rotation of the rotor with the separation plates shifts, which leads to increased loads on the rotor rotation bearing units, which, in turn, limits revolutions and, as a result, specific power of ICE.
Известен универсальный двигатель Белашова (RU, №2126093, МПК F02В 69/02, публ. 1997.10.06), содержащий кривошипно-шатунный механизм, систему питания, систему зажигания, систему смесеобразования и размещенный в цилиндре поршень с камерой сгорания, головкой поршня и системой регулирования объема и сжатия воздушной и газообразной смеси. Головка поршня выполнена в виде цилиндра с крышкой. Внутри головки поршня размещена свеча, форсунка, устройство перепускного переключения, впускной и выпускной клапан, который взаимодействует с внутренней поверхностью камеры сгорания поршня, выполненной в виде стакана. Между цилиндром блока и головкой поршня размещена дополнительная камера, система регулирования объема и сжатия рабочей смеси, которая связана с дополнительной камерой. Наличие большого количества деталей усложняет конструкцию данного ДВС.The well-known Belashov universal engine (RU, No. 2126093, IPC F02В 69/02, publ. 1997.10.06) containing a crank mechanism, a power system, an ignition system, a mixture formation system and a piston with a combustion chamber, a piston head and a system located in the cylinder regulation of the volume and compression of the air and gaseous mixture. The piston head is made in the form of a cylinder with a cover. Inside the piston head there is a candle, a nozzle, a bypass switching device, an intake and exhaust valve, which interacts with the inner surface of the piston combustion chamber, made in the form of a glass. Between the cylinder of the block and the piston head there is an additional chamber, a system for regulating the volume and compression of the working mixture, which is connected with the additional chamber. The presence of a large number of parts complicates the design of this engine.
Известен ДВС (RU №2269661, F02D 53/02 МПК, публ. 2006.02.10), который содержит эллипсообразную камеру сгорания с параллельными торцевыми стенками и поршневой треугольный ротор. Наличие принудительного впрыска горючей смеси требует дополнительных устройств, усложняет конструкцию. При вращении треугольного ротора происходит смещение центра масс, что приводит к разбалансировке двигателя и ограничению его оборотов.Known ICE (RU No. 2269661, F02D 53/02 IPC, publ. 2006.02.10), which contains an elliptical combustion chamber with parallel end walls and a piston triangular rotor. The presence of a forced injection of a combustible mixture requires additional devices, complicates the design. When the triangular rotor rotates, the center of mass is displaced, which leads to unbalancing of the engine and limiting its speed.
Наиболее близким техническим решением по конструктивному выполнению и достигаемому результату - сбалансированности узлов, увеличению оборотов двигателя и, как следствие, повышению КПД является ДВС A.M.Суворова, усовершенствованный благодаря устранению смещения центра масс вращения ротора (RU, №2084659, МПК F02В 53/00, публ. 1997.07.02), содержащий корпус с полостью цилиндрической формы, ротор цилиндрической формы, имеющий плоские площадки, расположенные на поверхности ротора параллельно оси его вращения, попарно симметричные друг к другу, а также разделительные пластины, образующие объемы рабочий и сжатия, разделенные кольцом с перепускными окнами. При вращении ротора между корпусом, ротором, разделительными пластинами и разделительными кольцами образуются по два изменяющихся объема сжатия и рабочих объема. Наличие раздельных объемов рабочего и сжатия приводит к увеличению размеров двигателя, а конструкция ротора позволяет сжимать топливную смесь не более чем в 12 раз, что требует использования низкооктановых видов топлива. Наличие разделительных пластин, имеющих внешний привод от распределительного вала, усложняет конструкцию.The closest technical solution for the constructive implementation and the achieved result is to balance the nodes, increase the engine speed and, as a result, increase the efficiency, is the internal combustion engine AMSuvorova, improved by eliminating the displacement of the center of mass of rotation of the rotor (RU, No. 2084659, IPC F02B 53/00, publ. 1997.07.02), comprising a body with a cylindrical cavity, a cylindrical rotor having flat platforms located on the surface of the rotor parallel to the axis of rotation, pairwise symmetrical to each other, and also times elitelnye plates forming the volume of working and compression ring with a comma bypass ports. When the rotor rotates between the housing, the rotor, the separation plates and the separation rings, two variable compression volumes and working volumes are formed. The presence of separate volumes of working and compression leads to an increase in the size of the engine, and the rotor design allows compressing the fuel mixture by no more than 12 times, which requires the use of low-octane fuels. The presence of dividing plates having an external drive from the camshaft complicates the design.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса двигателя благодаря устранению внешней кинематической связи, расширение применяемых марок горючего, за счет возможности изменения степени сжатия топливной смеси в рабочем объеме, повышения КПД, достигаемое сбалансированностью подвижных элементов двигателя.The objective of the invention is to simplify the design, reduce the size and weight of the engine by eliminating the external kinematic connection, expand the applicable brands of fuel, due to the possibility of changing the degree of compression of the fuel mixture in the working volume, increasing efficiency, achieved by the balance of the moving engine elements.
Поставленная задача решается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью цилиндрической формы с впускными и выпускными отверстиями, торцевые крышки, ротор цилиндрической формы, жестко связанный с валом, согласно изобретению, имеет ротор с двумя пазами, выполненными один против другого на внешней поверхности с возможностью размещения в каждом из них поршня качения месяцеобразной формы с закрепленным на нем диском большего диаметра, имеющим зубчатое сцепление с внутренней поверхностью корпуса, на внутренней поверхности которого диаметрально расположены два разделительных выступа для формирования герметичных объемов всасывания и рабочего вместе с ротором, поршнями качения и внутренней поверхностью корпуса, в одном из разделительных выступов выполнено отверстие, в котором размещен шток с возможностью перемещения в радиальном направлении для изменения объема сжатия, в корпусе напротив штока по обе стороны разделительного выступа выполнены впускное и выпускное отверстия, на внутренней поверхности каждой торцевой крышки выполнен перепускной продольный канал, между торцевыми крышками и ротором размещены герметизирующие пластины.The problem is solved in that the rotary internal combustion engine comprising a housing with a cylindrical cavity with inlet and outlet openings, end caps, a cylindrical rotor rigidly connected to the shaft, according to the invention, has a rotor with two grooves made one against the other on the external surfaces with the possibility of placing a month-shaped rolling piston in each of them with a larger diameter disk mounted on it, having gear coupling with the inner surface of the housing, on the inside On the upper surface of which two separation protrusions are diametrically arranged to form sealed suction and working volumes together with the rotor, rolling pistons and the inner surface of the housing, an opening is made in one of the separation protrusions, in which the rod is placed with the possibility of radial movement to change the compression volume, in an inlet and an outlet are made on the opposite side of the rod on both sides of the separation protrusion; on the inner surface of each end cover, longitudinal longitudinal channel; sealing plates are placed between the end caps and the rotor.
При качении по внутренней полости корпуса поршни, огибая разделительные выступы, за счет своей месяцеобразной формы формируют малый объем камеры сгорания, что приводит к увеличению степени сжатия горючей смеси. Выполнение кинематической (зубчатой) связи поршней качения с внутренней поверхностью корпуса исключает сложную систему внешней кинематической связи, присущей прототипу.When rolling along the internal cavity of the housing, the pistons, bending around the separating protrusions, due to their monthly shape, form a small volume of the combustion chamber, which leads to an increase in the compression ratio of the combustible mixture. The implementation of the kinematic (gear) connection of the pistons with the inner surface of the housing eliminates the complex system of external kinematic communication inherent in the prototype.
Сущность изобретения поясняется схематическими чертежами, гдеThe invention is illustrated by schematic drawings, where
на фиг.1 представлено поперечное сечение роторного ДВС.figure 1 presents a cross section of a rotary engine.
На фиг.2 показано продольное сечение роторного ДВС.Figure 2 shows a longitudinal section of a rotary engine.
На фиг.3 приведен чертеж двигателя без торцевых крышек и герметизирующих пластин.Figure 3 shows a drawing of an engine without end caps and sealing plates.
На фиг.4 представлен чертеж торцевых крышек корпуса ДВС.Figure 4 presents a drawing of the end caps of the engine.
На фиг.5 приведен чертеж герметизирующих пластин: А - вид спереди, В - вид сбоку.Figure 5 shows a drawing of the sealing plates: A is a front view, B is a side view.
На фиг.6 представлено уплотнительное кольцо месяцеобразного поршня, вид в аксонометрии.Figure 6 presents the O-ring of the month-shaped piston, a perspective view.
На фиг.7 приведена схема положения поршней в момент формирования объема сжатия и воспламенения (отмечено звездочкой) горючей смеси.Figure 7 shows a diagram of the position of the pistons at the time of formation of the compression and ignition volume (marked with an asterisk) of the combustible mixture.
На фиг.8 представлена схема положения поршней в момент максимальной степени сжатия и воспламенения (отмечено звездочкой) горючей смеси.On Fig presents a diagram of the position of the pistons at the time of the maximum degree of compression and ignition (marked with an asterisk) of the combustible mixture.
На фиг.9 приведена схема положения поршней при расширении горючей смеси после воспламенения.Figure 9 shows a diagram of the position of the pistons during the expansion of the combustible mixture after ignition.
На фиг.10 представлена схема положения поршней в процессе совершения двигателем работы с одновременным выбросом отработанных газов.Figure 10 presents a diagram of the position of the pistons in the process of the engine performing work with the simultaneous emission of exhaust gases.
Двигатель содержит корпус 1 (фиг.1, 2, 3), в котором выполнена полость цилиндрической формы с разделительными выступами 2, 3, впускные и выпускные каналы 4, 5 для закачки горючей смеси и отвода отработанных газов. Цилиндрический корпус 1 имеет торцевые крышки 6 и 7 (фиг.4) с выбранными перепускными каналами 8, позволяющими полнее использовать энергию горючего, через которые проходит вал двигателя 9, крепящийся в подшипниках 10, 11. На валу фиксируется ротор 12 с выполненными в нем (по крайней мере, одной) двумя или более криволинейными полостями, в которых размещены (по крайней мере, один) месяцеобразные поршни качения 13 и 14, которые сбалансированы относительно центров вращения. С противоположных сторон поршней 13, 14 закреплены диски 15 и 16 диаметром, большим диаметра поршней 13, 14, которые имеют зубчатое сцепление 17 с внутренней поверхностью корпуса 1 (фиг.3). Диски 15, 16 размещены в пазах герметизирующих пластин 18, 19 (фиг.4) и жестко закреплены на противоположных торцах ротора 12. В герметизирующих пластинах 18, 19 выполнены сквозные отверстия 20, 21.The engine comprises a housing 1 (FIGS. 1, 2, 3), in which a cylindrical cavity with dividing
Для герметизации рабочих объемов ДВС использованы герметизирующие полукольца 22, размещенные в пазах 23 (фиг.2), выполненных в поршнях качения 13, 14 и соответственно подпружиненные (не показано на чертеже).To seal the working volumes of the internal combustion engine used sealing
Ротор 12 ДВС, герметизирующие пластины 18, 19 и вал 9 посредством крепежных элементов образуют жесткую конструкцию.
В разделительном выступе 3 выполнен паз 24, в котором помещен подвижный шток 25 с возможностью изменения высоты его выдвижения для регулирования степени сжатия горючей смеси в зависимости от используемого горючего (газ, бензин с различным октановым числом, дизельное топливо).In the separating
В стенке корпуса 1 двигателя, в зоне расширения горючей смеси, выполнен канал 26 для прокачки охлаждающей жидкости.In the wall of the
При вращении ротора 12 внутри корпуса 1 происходят термодинамические процессы, представленные на фиг.7-10.When the
Корпус 1, ротор 12 и разделительные выступы 2, 3 вместе с месяцеобразными поршнями 13, 14 образуют объемы всасывания и сжатия рабочей смеси.The
При прокручивании стартером (на чертеже не показан) ротора 12, благодаря зубчатому сцеплению 17 дисков 15, 16 с внутренней поверхностью корпуса 1, месяцеобразные поршни 13, 14 проворачиваются вокруг своей оси и перемещаются по окружности в цилиндрической полости корпуса 1, при этом за счет создаваемого разрежения происходит всасывание горючей смеси через впускной канал 4 и одновременно сжатие горючей смеси (фиг.7).When the starter (not shown) rotates the
Сопряжение внутренних поверхностей поршней качения 13, 14 с поверхностями разделительных выступов 2, 3 обеспечивается соотношением радиуса R внутренней цилиндрической полости корпуса 1 и радиуса г дисков 15, 16 (фиг.3).The coupling of the inner surfaces of the
При этом траектория движения точек окружности радиуса г, катящейся без скольжения внутри другой с радиусом R, описывается системой уравнений:In this case, the trajectory of the points of a circle of radius r, rolling without sliding inside another with a radius R, is described by the system of equations:
где угол a - угол поворота производящей окружности (см., например, М.Я.Выгодский, «Справочник по высшей математике», Изд. «Наука», Москва, 1973 г., с.811). При соотношении радиусов, как 2:1, точки окружности, катящейся без скольжения внутри другой окружности, движутся по траектории, соответствующей диаметру большей окружности, поэтому при повороте ротора 12 на 360 градусов поршни качения 13, 14 дважды проворачиваются вокруг своей оси и накатываются на разделительные выступы 2, 3 своими вогнутыми частями.where angle a is the angle of rotation of the generating circle (see, for example, M.Ya. Vygodsky, “Handbook of Higher Mathematics”, Publishing House “Science”, Moscow, 1973, p. 811). When the radius ratio is 2: 1, the points of the circle rolling without sliding inside the other circle move along the trajectory corresponding to the diameter of the larger circle, therefore, when the
Поршни 13, 14, накатываясь на разделительный выступ 3, максимально сжимают топливную смесь. В этот момент или с его опережением происходит воспламенение смеси (помечено звездочкой) от свечи зажигания в бензиновом двигателе или за счет повышения температуры в рабочем объеме в дизельном двигателе (фиг.8). При термодинамическом расширении рабочего тела в камере, образуемой поршнями 13, 14 и разделительным выступом 3, происходит формирование крутящего момента (фиг.9). По мере вращения ротора 12 образуются объемы расширяющегося рабочего тела между разделительным выступом 3 и поршнями 13, 14, а также между полостью поршней 13, 14 и ротором 12 (фиг.10), которые сообщаются между собой через перепускные каналы 8 торцевых крышек 6, 7, создавая давление на поршни качения 13, 14. Одновременно с рабочим ходом поршней 13, 14 происходит выхлоп отработанных газов через выпускной канал 5. Так как объем, формируемый в камере, образуемой поршнями качения 13, 14 при накатывании их на разделительный выступ 3, более чем в 20 раз превышает объем расширения, достигается высокая степень сжатия горючей смеси.Pistons 13, 14, rolling on the
Перемещением штока 25 в пазе 24 разделительного выступа 3 достигается регулирование сжатия рабочей смеси и тем самым возможность использование горючего различных марок, что не характерно для известных аналогов. Так как возвратно-поступательные движения отдельных элементов двигателя, присущие прототипу, заменены на вращательные движения поршней качения 13, 14, обеспечивается балансировка всех подвижных элементов и, следовательно, исключается ограничение на скорость вращения ротора, что позволяет увеличить КПД роторного ДВС.By moving the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112382/06A RU2336427C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Ice rotor engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112382/06A RU2336427C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Ice rotor engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2336427C1 true RU2336427C1 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112382/06A RU2336427C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Ice rotor engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2336427C1 (en) |
-
2007
- 2007-04-03 RU RU2007112382/06A patent/RU2336427C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4072132A (en) | Rotary internal combustion engine | |
NO20130132A1 (en) | Device by displacement type machine, control gear for the device, and use of the control gear | |
EA006410B1 (en) | Internal combustion engine and method | |
RU2478803C2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
JP3136698U (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2407899C1 (en) | Rotary piston ice | |
WO2013077776A2 (en) | Six-stroke rotary engine and operating method thereof | |
JPS6147966B2 (en) | ||
EP0734486B1 (en) | Rotary engine | |
US7621254B2 (en) | Internal combustion engine with toroidal cylinders | |
RU2336427C1 (en) | Ice rotor engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
US3934559A (en) | Anti-pollutant spherical rotary engine with automatic supercharger | |
JP2004530828A5 (en) | ||
RU2374454C2 (en) | Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle | |
RU2477377C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with one central rotary gate shared by separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2477376C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with rotary gates, separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2527808C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2441992C1 (en) | Rotary diesel engine | |
RU122445U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2410554C2 (en) | Rotor inner combustion engine | |
US3299865A (en) | Rotary combustion engine | |
RU2489582C2 (en) | Rotary piston ice | |
RU2754834C1 (en) | Rotary detonation engine | |
RU2204032C1 (en) | Heat engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130404 |