RU2680913C1 - Spherical internal combustion engine - Google Patents
Spherical internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680913C1 RU2680913C1 RU2018102448A RU2018102448A RU2680913C1 RU 2680913 C1 RU2680913 C1 RU 2680913C1 RU 2018102448 A RU2018102448 A RU 2018102448A RU 2018102448 A RU2018102448 A RU 2018102448A RU 2680913 C1 RU2680913 C1 RU 2680913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical
- internal combustion
- combustion engine
- piston
- flywheel
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/02—Pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C3/00—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
- F01C3/06—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям с качающимися поршнями.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to engines with oscillating pistons.
Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания весьма совершенны, о чем свидетельствуют высокие значения относительных КПД, достигающих 85-90%. Существенным недостатком является процесс преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала. Наличие сложного кривошипно-шатунного механизма, включающего цилиндры, поршни, шатуны, коленчатый вал приводит к усложнению конструкции, увеличению массы и объема двигателей. Данную проблему пытались решить авторы технических решений по патентам: RU 2518793 С2, RU 2247248 С2, RU 2267614 С1.Duty cycles of internal combustion engines are very perfect, as evidenced by high values of relative efficiency, reaching 85-90%. A significant drawback is the process of converting the translational motion of the piston into the rotational motion of the crankshaft. The presence of a complex crank mechanism, including cylinders, pistons, connecting rods, crankshaft, complicates the design, increases the mass and volume of engines. The authors of technical solutions for patents tried to solve this problem: RU 2518793 C2, RU 2247248 C2, RU 2267614 C1.
Однако авторы только усложнили конструкцию двигателей с качающимися рабочими органами, в основном путем создания дополнительных систем обеспечения вращения коленчатого вала, встраивая в ротор-поршень дополнительные механизмы, из-за чего увеличивалась масса и габариты, что в итоге приводило к неработоспособности двигателей.However, the authors only complicated the design of engines with oscillating working bodies, mainly by creating additional systems to ensure rotation of the crankshaft, incorporating additional mechanisms into the rotor-piston, due to which the weight and dimensions increased, which ultimately led to engine inoperability.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем патент [DE 3811760 С1, МПК F02B 53/00 (2006.01); F01C 9/00 (2006.01), опубл. 01.06.1989], основной недостаток которого неуравновешенность и неэффективность кинематической схемы преобразования движений качающегося ротора-поршня во вращательное коленвала.Known two-stroke internal combustion engine with a swinging rotor-piston patent [DE 3811760 C1, IPC F02B 53/00 (2006.01);
Известен ДВС с качающимся ротором-поршнем, жестко закрепленным на входном качающемся валу и кинематически связанным с вращающимся выходным валом кривошипно-шатунного механизма [DE 3725277 А1, МПК F01C 9/00, F02B 53/00 (2006.01), опубл. 09.02.1989].Known ICE with a swinging rotor-piston, rigidly mounted on the input swinging shaft and kinematically connected with the rotating output shaft of the crank mechanism [DE 3725277 A1, IPC F01C 9/00, F02B 53/00 (2006.01), publ. 02/09/1989].
Недостатком известного ДВС является сложная конструкция ротора-поршня, содержащая систему валов с шатунно-кривошипным механизмом привода, увеличивающим габариты, вес и, как следствие, уменьшение удельной мощности и надежности при эксплуатации.A disadvantage of the known internal combustion engine is the complex design of the rotor-piston, containing a shaft system with a connecting rod and crank drive mechanism that increases the size, weight and, as a result, a decrease in specific power and reliability during operation.
Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус со свечами зажигания и минимум как с двумя радиальными перегородками, боковые крышки, минимум как двухлопастной ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов, а также выходной вращающийся вал [RU 2528241 С2, МПК F02B 55/02 (2006.01), опубл. 10.09.2014]. Двигатель содержит стационарно установленную в центральных опорах боковых крышек опорную ось качающегося на ней ротора-поршня, в полости которого размещено устройство, выполненное подвижно с ползуном, качающимся на кривошипной шейке выходного вращающегося коленчатого вала, установленного в коренных подшипниковых опорах, смещенных относительно центральных опор боковых крышек в пределах качающегося ротора-поршня в виде кривошипно-кулисного механизма с кулисным пазом, расположенным в области ступицы качающегося ротора-поршня, сопряженным, техническое решение направлено на упрощение конструкции двигателя, снижение веса и повышение надежности эксплуатации.A known internal combustion engine with a swinging rotor-piston, comprising a housing with spark plugs and at least two radial partitions, side covers, at least a two-blade rotor piston, having a hub with recesses forming channels with the radial partitions of the housing for transferring the working mixture, and with rotor-piston blades — blower chambers and combustion chambers with windows for the inlet of the working mixture and exhaust gas, and also the output rotating shaft [RU 2528241 C2, IPC F02B 55/02 (2006.01), publ. 09/10/2014]. The engine comprises a stationary axis of the rotor-piston swinging on it in the central bearings of the side covers, in the cavity of which there is a device made movably with a slider swinging on the crank neck of the output rotating crankshaft mounted in the main bearing bearings, offset from the central bearings of the side covers within the swinging rotor-piston in the form of a crank-rocker mechanism with a rocker groove located in the region of the hub of the swinging rotor-piston, nnym, technical decision is aimed at simplifying the design of the engine, reducing weight and improving operating reliability.
К недостатку известного ДВС с качающимся ротором-поршнем является сложная конструкция ротора-поршня, содержащая систему кулис, ползун ступицу, коленчатый вал с шатуном. В результате намного усложняется кинематическая схема, увеличиваются габариты, вес и снижается надежность эксплуатации.A disadvantage of the known ICE with a swinging rotor-piston is the complex design of the rotor-piston, comprising a linkage system, a slider hub, a crankshaft with a connecting rod. As a result, the kinematic scheme is much more complicated, dimensions, weight are increased, and operational reliability is reduced.
Технической проблемой, на решение которой осуществляется при использовании ДВС, является увеличение мощности, уменьшение габаритов и повышение надежности.The technical problem to be solved when using ICE is an increase in power, a decrease in size and an increase in reliability.
Поставленная проблема решается за счет достижения технического результата, который заключается в упрощении конструкции шарового двигателя за счет применения другой кинематической схемы преобразования качающегося на валу круглого дискового поршня в двух полусферах шарового корпуса, во вращательное движение маховика и, как следствие, многократное увеличение мощности, уменьшение массы и габаритов шарового двигателя.The posed problem is solved by achieving a technical result, which consists in simplifying the design of a ball engine by using another kinematic scheme for converting a circular disk piston swinging on a shaft in two hemispheres of a ball housing into a rotational movement of the flywheel and, as a result, a multiple increase in power and weight reduction and dimensions of the ball engine.
Указанный технический результат достигается тем, что в четырехтактном шаровом двигателе содержится четыре сектора-камеры которые образуют круглый дисковый поршень в двух полусферах совместно с отсекающими пластинами шарового корпуса. В оставшихся двух шаровых секторах располагаются механизмы газораспределения и зажигания. Вал дискового поршня через дугу с шаровым пальцем на вершине соединен с шаровым пальцем вогнутого маховика путем сферической кривой. Все вышеперечисленное позволяет дважды преобразовывать энергию сгоревших газов: первое - колебательное движение диска поршня во вращательное его вала, второе - колебательно-поступательное движение сферической кривой во вращательное движение маховика.The specified technical result is achieved by the fact that the four-stroke ball engine contains four sector-chambers that form a circular disk piston in two hemispheres together with cut-off plates of the ball housing. The remaining two spherical sectors are the timing and ignition mechanisms. The shaft of the disk piston through an arc with a spherical finger at the top is connected to the spherical finger of the concave flywheel by a spherical curve. All of the above allows you to double convert the energy of burned gases: the first is the oscillatory motion of the piston disk into its rotational shaft, the second is the oscillatory-translational motion of the spherical curve into the rotational movement of the flywheel.
Новым в двигателе является изготовление корпуса двигателя в виде шара, поршня в виде круглого диска, и кинематической схемы преобразования маятникового движения круглого дискового поршня вокруг своей оси во вращательное движение маховика. Предлагаемый четырехтактный шаровой двигатель работает точно так же, как и четырехтактный поршневой ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Круглый дисковый поршень перемещается в двух шаровых -полусферах от (определять по маховику) верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ). Колебания круглого дискового поршня в секторе от одного крайнего положения в другое называется тактом. В предполагаемом четырехтактном, четырехсекторном шаровом ДВС, все четыре такта совершаются за один оборот маховика, как в двухтактных двигателях с кривошипно-шатунным механизмом. В четырехтактных поршневых ДВС с КШМ за два оборота коленчатого вала (маховика) происходят четыре такта, то есть мощность предполагаемого шарового двигателя будет как минимум в два раза больше. Можно выпускать как короткоходовые, так и длинноходовые шаровые ДВС.New in the engine is the manufacture of the engine housing in the form of a ball, a piston in the form of a round disk, and a kinematic scheme for converting the pendulum motion of a circular disk piston around its axis into rotational movement of the flywheel. The proposed four-stroke ball engine works exactly the same as the four-stroke piston ICE with a crank mechanism. The circular disc piston moves in two ball-hemispheres from (determine by the flywheel) top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC). Oscillations of a circular disk piston in a sector from one extreme position to another is called a beat. In the proposed four-stroke, four-sector spherical internal combustion engine, all four cycles are performed in one flywheel revolution, as in two-stroke engines with a crank mechanism. In a four-stroke piston ICE with a crankshaft for four turns of the crankshaft (flywheel), four cycles occur, that is, the power of the proposed ball engine will be at least twice as large. It is possible to produce both short-stroke and long-stroke spherical internal combustion engines.
Предлагаемый шаровой ДВС показан на чертежах, где:The proposed ball engine is shown in the drawings, where:
на фиг. 1 показан общий вид двигателя сбоку,in FIG. 1 shows a side view of the engine,
на фиг. 2 - поперечный разрез ДВС по А-А,in FIG. 2 - cross section of the internal combustion engine along AA
на фиг. 3 - общий вид ДВС сверху,in FIG. 3 - General view of the internal combustion engine from above,
на фиг. 4 - общий вид ДВС по Б-Б продольный разрез,in FIG. 4 is a General view of the internal combustion engine along the BB longitudinal section,
на фиг. 5, 6, 7, 8 показан принцип работы шарового ДВС, стрелками показаны направления движения горючей смеси и отработанных газов, а стрелкой над шаром - движение круглого дискового поршня.in FIG. 5, 6, 7, 8 show the principle of operation of a spherical internal combustion engine, the arrows show the directions of movement of the combustible mixture and exhaust gases, and the arrow above the ball shows the movement of a circular disk piston.
Четырехтактный шаровой двигатель внутреннего сгорания содержит шаровой корпус 1 (шар), поделенный на сектора А, Б, В, Г, круглый дискообразный (дисковой) поршень 2 и выполненную заодно с поршнем 2 дугу 3 с шаровым пальцем на вершине. Сферическая кривая 4 соединяет вогнутый маховик 5 через шаровые пальцы с дугой 3. Отсекающие пластины 10 шара 1 уплотнены компрессионными кольцами 8 и делят объем шара 1 на четыре сектора (камеры), выполняющие роль цилиндров. Клапаны 6 служат для подвода в сектора (камеры) горючей смеси или воздуха при непосредственном впрыске топлива и отвода выхлопных газов. Вал круглого дискового поршня 2 вращается в подшипниках 9 (например, скольжения). Круглый дисковый поршень 2 уплотнен компрессионными и маслосъемными кольцами 7. Система зажигания включает свечи, соединенные с генератором (на фиг. не показано).A four-stroke spherical internal combustion engine comprises a spherical housing 1 (ball) divided into sectors A, B, C, D, a circular disk-shaped (disk)
Четырехтактный шаровой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.A four-stroke spherical internal combustion engine operates as follows.
При сгорании горючей смеси в камере сгорания сектора А (фиг. 5) круглый дисковый поршень 2 за счет давления сгорающих газов начинает вращаться в подшипниках 9. При этом соединенная жестко с ним дуга 3 через два шаровых пальца и сферическую кривую 4 приводит во вращательное движение маховик 5. В секторе Б открываются выпускные клапана и начинается выпуск отработанных газов. В секторе В открываются впускные клапаны, а в секторе Г происходит такт сжатия горючей смеси. На фиг. 6 показано промежуточное положение круглого дискового поршня 2. В секторе А продолжается сгорание горючей смеси и движение круглого дискового поршня 2 вокруг оси, в секторе Б происходит выпуск сгоревшей смеси, а в секторе В - впуск и сжатие в секторе Г. На фиг. 7 отображено нахождение круглого дискового поршня 2 условно в нижней мертвой точке (НМТ) вместе со сферической кривой 4 и маховиком 5, постоянно вращающимся в одном направлении. В секторе Б происходит впуск горючей смеси и круглый дисковый поршень 2 начинает двигаться в другую сторону (против часовой стрелки) под действием сгорающих газов в секторе Г. В секторе А происходит выпуск отработавших газов. Дуга 3 вместе со сферической кривой 4 продолжает через шаровые пальцы вращать маховик 5 по часовой стрелке. В секторе В происходит сжатие горючей смеси (фиг. 8), промежуточное положение движения диска-поршня 2 в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В секторе А продолжается выпуск горючей смеси, в секторе Б - впуск свежей смеси или воздуха в дизелях, в секторе Г - рабочий ход и в секторе В - сжатие. В результате маховик 5 совершил полный оборот вокруг своей оси и вернулся в положение, изображенное на фиг. 5, в верхнюю мертвую точку. Далее осуществляется следующая последовательность процессов в секторах шарового двигателя: сектор В - рабочий ход, сектор Г - выпуск, сектор Б - сжатие, сектор А - впуск и маховик 5 совершает половину оборота вокруг своей оси. Затем происходят следующие такты в процессе вращения маховика 5: сектор В - выпуск, сектор Г - впуск, сектор Б - рабочий ход и сектор А - сжатие. В результате маховик 5 совершил полный оборот вокруг своей оси. То есть за два оборота маховика 5 в шаровом четырехтактном двигателе происходит два полных цикла, а в существующих четырехтактных ДВС с кривошипно-шатунным механизмом только один полный цикл (рабочий ход, выпуск, впуск и сжатие). Следовательно, в заявленном техническом решении обеспечивается как минимум двукратное увеличение мощности шарового ДВС.When the combustible mixture is combusted in the combustion chamber of sector A (Fig. 5), the
Предлагаемый силовой механизм дает возможность применять подшипники качения или скольжения, смазываемые под давлением, и применять эффективную систему охлаждения поршня с принудительной циркуляцией масла по замкнутому контуру. Заявляемый шаровой двигатель можно применять для компрессоров, насосов и других поршневых машин.The proposed power mechanism makes it possible to use rolling or sliding bearings, lubricated under pressure, and apply an effective piston cooling system with forced circulation of oil in a closed circuit. The inventive ball motor can be used for compressors, pumps and other reciprocating machines.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102448A RU2680913C1 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Spherical internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102448A RU2680913C1 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Spherical internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2680913C1 true RU2680913C1 (en) | 2019-02-28 |
Family
ID=65632626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018102448A RU2680913C1 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Spherical internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2680913C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3973469A (en) * | 1974-12-16 | 1976-08-10 | John Humen | Floating chamber machine |
US4371320A (en) * | 1979-07-23 | 1983-02-01 | Giulio Sacchi | Semi-rotary hydraulic pump |
US4631011A (en) * | 1985-03-07 | 1986-12-23 | Whitfield Roger R | Fluid handling device useful as a pump, compressor or rotary engine |
SU1768764A1 (en) * | 1990-06-20 | 1992-10-15 | Valerij V Astakhov | Engine-pump |
-
2018
- 2018-01-22 RU RU2018102448A patent/RU2680913C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3973469A (en) * | 1974-12-16 | 1976-08-10 | John Humen | Floating chamber machine |
US4371320A (en) * | 1979-07-23 | 1983-02-01 | Giulio Sacchi | Semi-rotary hydraulic pump |
US4631011A (en) * | 1985-03-07 | 1986-12-23 | Whitfield Roger R | Fluid handling device useful as a pump, compressor or rotary engine |
SU1768764A1 (en) * | 1990-06-20 | 1992-10-15 | Valerij V Astakhov | Engine-pump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4011842A (en) | Piston machine | |
US3690791A (en) | Rotary engine with radially shiftable rotor | |
CN206111338U (en) | Vary voltage scaling's wankel engine | |
EP0137622B1 (en) | Improvements in or relating to engines | |
RU2680913C1 (en) | Spherical internal combustion engine | |
RU2374454C2 (en) | Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle | |
US4912923A (en) | Double-rotor rotary engine and turbine | |
CN200940514Y (en) | rotary piston engine | |
RU192253U1 (en) | Four-stroke ball six-section internal combustion engine | |
RU2074967C1 (en) | Rotary engine | |
RU2606299C1 (en) | Four-stroke rotary piston engine | |
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 | |
RU93460U1 (en) | CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING PISTON | |
RU2800634C1 (en) | Turbine piston internal combustion engine | |
RU2802108C1 (en) | ”бо” rotary vane internal combustion engine | |
CN106121810A (en) | A kind of Wankel engine of Ratios | |
CN107514309B (en) | Reciprocating rotor piston for engine | |
RU2467183C1 (en) | Method of operating rotary piston engine and its design | |
RU2776612C1 (en) | Rotary free engine | |
RU209826U1 (en) | ROTARY FREE ENGINE | |
RU2528241C2 (en) | Ice with swinging rotor-piston | |
CN111441865B (en) | Rotary piston gas turbine engine | |
RU2341659C1 (en) | Sine-wave-rotor engine | |
KR20090055707A (en) | Century engine | |
EP1522675A2 (en) | Rotary internal-combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210123 |