RU2393361C2 - Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) - Google Patents
Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393361C2 RU2393361C2 RU2008127811/06A RU2008127811A RU2393361C2 RU 2393361 C2 RU2393361 C2 RU 2393361C2 RU 2008127811/06 A RU2008127811/06 A RU 2008127811/06A RU 2008127811 A RU2008127811 A RU 2008127811A RU 2393361 C2 RU2393361 C2 RU 2393361C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- piston
- cylinder
- pistons
- crank
- Prior art date
Links
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
- Transmission Devices (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular to rotary piston internal combustion engines.
Известен роторный двигатель (RU, пат. №2268368 F01С 1/077, 2006), с блоком тороидальных цилиндров и блоком тороидальных поршней, имеющих возможность совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндров и вращаться в одну сторону с блоком цилиндров от пары некруглых шестерен. К недостаткам двигателя можно отнести вращение цилиндрового блока, кроме вращения поршней, наличие обгонной муфты, использование некруглых шестерен в узле синхронизации движения цилиндров и поршней и резкие изменения угловых скоростей шестерен и соответственно инерционных нагрузок в приводимых ими устройствах.Known rotary engine (RU, US Pat. No. 2268368 F01C 1/077, 2006), with a block of toroidal cylinders and a block of toroidal pistons that can reciprocate inside the cylinders and rotate in the same direction with the cylinder block from a pair of non-circular gears. The disadvantages of the engine include the rotation of the cylinder block, in addition to the rotation of the pistons, the use of an overrunning clutch, the use of non-circular gears in the synchronization unit for the movement of cylinders and pistons, and sharp changes in the angular speeds of the gears and, accordingly, inertial loads in the devices they bring.
Известен роторный двигатель (RU, пат. №2042037 6 F02В 53/00, 1995), с кольцеобразным тороидальным цилиндром, разделенным подпружиненными заслонками с поворотными рычагами управления, дисковым ротором с поршнями и каналами подвода рабочего тела к средствам его впрыска на днищах поршней. Рабочим телом могут быть пар, сжатый воздух, продукты сгорания топлива. При всей простоте кинематической схемы двигателя в конструкции имеется ряд существенных недостатков, ограничивающих область его применения. Заслонки, пружины, рычаги с возвратно-поступательным движением и привод их от поршня требуют определенного пространства для своего размещения и только по этому уже ограничивают возможности по увеличению количества поршней на одном роторе. Кроме того, рост количества этих механизмов снижает надежность работы двигателя. Для повышения крутящего момента на валу двигателя и наращивании его мощности необходима установка дополнительных роторов. Двигатель имеет сложную систему подвода рабочего тела в рабочую камеру через движущиеся элементы конструкции.Known rotary engine (RU, US Pat. No. 2042037 6 F02B 53/00, 1995), with an annular toroidal cylinder separated by spring-loaded valves with rotary control levers, a disk rotor with pistons and channels for supplying a working fluid to its injection means on the piston bottoms. The working fluid can be steam, compressed air, fuel combustion products. Despite the simplicity of the kinematic scheme of the engine in the design, there are a number of significant drawbacks that limit the scope of its application. The dampers, springs, levers with reciprocating motion and their drive from the piston require a certain space for their placement and this alone limits the possibilities to increase the number of pistons on one rotor. In addition, an increase in the number of these mechanisms reduces the reliability of the engine. To increase the torque on the motor shaft and increase its power, additional rotors must be installed. The engine has a complex system for supplying a working fluid to the working chamber through moving structural elements.
Наиболее близкой к изобретению по устройству и кинематической схеме является объемная машина (RU, пат. №2084641 6 F01С 9/00, F03С 4/00, 1997) при работе ее в режиме 4-тактного двигателя - прототип. Машина содержит цилиндрический корпус с крышками, с всасывающими и выхлопными окнами, соосные втулки с лопастными поршнями, установленные внутри корпуса с образованием рабочих камер, механизм синхронизации движения соосных втулок с поршнями, содержащий тяги, сателлит с диаметрально расположенными кривошипами, водило, жестко соединенное с выходным валом, и солнечное колесо, соединенное с крышкой. Механизм синхронизации размещен в полости втулок.Closest to the invention in terms of device and kinematic scheme is a volumetric machine (RU, US Pat. No. 2084641 6 F01C 9/00, F03C 4/00, 1997) when operating in a 4-stroke engine mode - prototype. The machine contains a cylindrical housing with covers, with suction and exhaust windows, coaxial bushings with vane pistons installed inside the housing to form working chambers, a synchronization mechanism for the movement of coaxial bushings with pistons, containing rods, a satellite with diametrically located cranks, a carrier rigidly connected to the outlet shaft, and a sun wheel connected to the cover. The synchronization mechanism is located in the cavity of the bushings.
Недостатком прототипа является большая ширина и соответственно внешняя поверхность соосных втулок, в результате чего, при рабочем ходе, в полость рабочих втулок, через их наружные стенки, не имеющих охлаждения, проникает значительный тепловой поток, способный привести к нарушению теплового режима работы механизма синхронизации и его смазки.The disadvantage of the prototype is the large width and, accordingly, the outer surface of the coaxial bushings, as a result of which, during the working stroke, a significant heat flow penetrates into the cavity of the working bushings through their outer walls without cooling, which can lead to a violation of the thermal regime of the synchronization mechanism and its grease.
Недостатком прототипа является длинный периметр уплотнения прямоугольных поршней и торцев соосных втулок. Уплотнение прямоугольных поршней в двигателях внутреннего сгорания более сложно и менее надежно, чем уплотнение круглых поршней обычными компрессионными кольцами.The disadvantage of the prototype is the long perimeter of the seal of the rectangular pistons and ends of the coaxial bushings. The sealing of rectangular pistons in internal combustion engines is more complicated and less reliable than the sealing of round pistons with conventional compression rings.
Недостатком прототипа является то, что соосные втулки с лопастными поршнями, приводимые в движение диаметрально расположенными своими кривошипами через тяги, имеют колебательные движения относительно друг друга. При вращении вала двигателя они имеют разные ускорения при прохождении концов кривошипов через линии радиуса цилиндрического корпуса (один ближе к оси, другой - к втулке, что образует разные и противоположно направленные окружные скорости в точках соединения с тягами). Это вызывает ни чем не уравновешенные, инерционные колебательные нагрузки на движущиеся детали механизмов.The disadvantage of the prototype is that the coaxial bushings with vane pistons, driven by diametrically arranged cranks through the rods, have oscillatory movements relative to each other. When the motor shaft rotates, they have different accelerations when the ends of the cranks pass through the radius lines of the cylindrical body (one is closer to the axis, the other to the sleeve, which forms different and oppositely directed circumferential speeds at the points of connection with the rods). This causes an unbalanced, inertial vibrational load on the moving parts of the mechanisms.
Недостатком прототипа является соединение солнечного колеса с неподвижной крышкой цилиндрического корпуса через неподвижный вал, соосный с выходным, что не позволяет сделать двухсторонний выход выходного вала. Это накладывает определенные ограничения на компановку и расположение внешних агрегатов, необходимых для работы двигателя.The disadvantage of the prototype is the connection of the solar wheel with a fixed cover of the cylindrical body through a fixed shaft, coaxial with the output, which does not allow a two-way output of the output shaft. This imposes certain restrictions on the layout and location of external units necessary for the operation of the engine.
В прототипе не определены базовые конструктивные элементы и их параметры для модификации мощностных характеристик двигателя на стадии его проектирования.The prototype does not define the basic structural elements and their parameters for modifying the power characteristics of the engine at the design stage.
Предлагаемым изобретением решаются задачи:The proposed invention solves the problems:
повышения надежности работы двигателя, уменьшения числа механизмов синхронизации и, соответственно, поперечных габаритов двигателя, устройства двухстороннего выхода выходного вала, выделения базовых конструктивных элементов двигателя для модификации мощности и вращающего момента на выходном валу двигателя при его проектировании.improving the reliability of the engine, reducing the number of synchronization mechanisms and, accordingly, the transverse dimensions of the engine, the device of the two-sided output of the output shaft, highlighting the basic structural elements of the engine to modify the power and torque on the output shaft of the engine during its design.
Поставленные задачи решаются тем, что одноцилиндровый многопоршневой двигатель внутреннего сгорания имеет тороидальный круговой цилиндр с окнами всасывания и выхлопа с охлаждаемой гильзой и два плавающих в ней кинематически связанных поршневых блока с образованием рабочих камер. Поршни представляют собой сегменты тора и уплотнены компрессионными кольцами, показавшими свою надежность в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Движения поршневых блоков выводятся в картер двигателя для связи с маховиком и механизмами синхронизации тонкими соединительными кольцами сквозь щель в охлаждаемой гильзе цилиндра, что значительно снижает тепловой поток из рабочих камер в полость картера. Ведомый поршневой блок с помощью зубчатой полумуфты непосредственно соединен с маховиком двигателя и вращается с ним равномерно, что исключает необходимость в одном из диаметрально расположенных кривошипов прототипа. Соответственно упрощается и водило - в нем исключается один из двух выходов оси сателлита к кривошипам и стенка, содержащая этот выход. Функция водила возлагается на маховик, путем размещения в нем оставшейся оси кривошипа, что дополнительно позволяет сместить неподвижное зубчатое колесо (солнечное колесо) к стенке корпуса двигателя и соединить его непосредственно, без вала, с корпусом. Это открывает возможность для создания конструкции корпуса двигателя с двухсторонним выходом выходного вала.The tasks are solved in that the single-cylinder multi-piston internal combustion engine has a toroidal circular cylinder with intake and exhaust windows with a cooled sleeve and two kinematically connected piston blocks floating in it with the formation of working chambers. Pistons are torus segments and are sealed with compression rings, which have proven their reliability in automotive internal combustion engines. The movements of the piston blocks are output to the engine crankcase for communication with the flywheel and synchronization mechanisms with thin connecting rings through the slot in the cooled cylinder liner, which significantly reduces the heat flux from the working chambers to the crankcase. The driven piston unit is directly connected to the engine flywheel and rotates uniformly with the help of a gear coupling half, which eliminates the need for one of the prototype diametrically located cranks. Accordingly, the carrier is also simplified - it excludes one of the two outputs of the satellite axis to the cranks and the wall containing this output. The function of the carrier is assigned to the flywheel by placing the remaining axis of the crank in it, which additionally allows you to move the stationary gear wheel (sun wheel) to the wall of the motor housing and connect it directly, without a shaft, to the housing. This opens up the possibility of creating a motor housing design with two-way output shaft output.
Для изменения величины мощности и крутящего момента на выходном валу двигателя при его разработке или модификации задаются базовые характеристики двух элементов: число поршней в поршневом блоке - n; передаточное отношение зубчатой передачи: неподвижное зубчатое колесо - сателлит i=Z2/Z1, которое должно быть целым и четным, где Z1 - число зубьев сателлита, Z2 - число зубьев неподвижного зубчатого колеса.To change the value of power and torque on the output shaft of the engine during its development or modification, the basic characteristics of two elements are set: the number of pistons in the piston block - n; gear ratio: fixed gear - satellite i = Z 2 / Z 1 , which should be integer and even, where Z 1 is the number of teeth of the satellite, Z 2 is the number of teeth of the fixed gear.
Эти параметры определяют следующие характеристики двигателя: число групп окон всасывания - выхлопа WG=i/2; число рабочих ходов, происходящих в двигателе одновременно KS=i/2; число рабочих ходов за один оборот выходного вала двигателя К1=(i/2)*n.These parameters determine the following engine characteristics: the number of groups of windows suction - exhaust W G = i / 2; the number of working strokes occurring in the engine at the same time K S = i / 2; the number of working strokes per revolution of the output shaft of the engine K 1 = (i / 2) * n.
Таким образом одноцилиндровый многопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий дискообразный охлаждаемый корпус, с боковыми крышками, с тороидальным круговым цилиндром с окнами всасывания и выхлопа, двумя блоками поршней, размещенных в цилиндре с образованием рабочих камер и возможностью вращения и колебания, кинематически связанных между собой посредством механизма синхронизации, включающего шатунно-кривошипные механизмы с сателлитами и неподвижным зубчатым колесом, непосредственно закрепленным на корпусе двигателя, вал двигателя имеет двухсторонний выход из корпуса двигателя, отличается тем, что окна выхлопа, имеющие форму продольных щелей в стенке цилиндра, на начальном участке имеют увеличенную площадь, ведомый и ведущий поршневые блоки выполнены плавающими в цилиндре без подшипниковых опор на вал двигателя или его корпус, поршни, круглые в своем поперечном сечении и уплотненные компрессионными кольцами, соединены в поршневые блоки с помощью тонких соединительных колец, которые выведены в картер двигателя через щель в охлаждаемой гильзе цилиндра, соединительные кольца с внешней стороны имеют тороидальную поверхность, сопрягающуюся с внутренней поверхностью гильзы цилиндра и боковой поверхностью поршней, ведомый поршневой блок прямо соединен с маховиком своим соединительным кольцом через зубчатую полумуфту с бочкообразным зубом и вращается с ним равномерно, ведущий блок поршней через свое соединительное кольцо и шатуны связан со штырями кривошипов и совершает вращательно-колебательное движение, шатунно-кривошипные механизмы синхронизации равномерно расположены на орбите своего движения в картере двигателя, симметрично относительно оси выходного вала, а движения их элементов оппозитны, валы кривошипов, соединенные с сателлитами, проходят сквозь отверстия в маховике, связанном с выходным валом.Thus, a single-cylinder multi-piston internal combustion engine containing a disk-shaped cooled case, with side covers, with a toroidal circular cylinder with suction and exhaust windows, two piston blocks placed in the cylinder with the formation of working chambers and the possibility of rotation and oscillation kinematically connected by a mechanism synchronization, including connecting rod and crank mechanisms with satellites and a fixed gear wheel, directly mounted on the motor housing, the engine has a two-way exit from the engine housing, characterized in that the exhaust windows, having the form of longitudinal slots in the cylinder wall, have an enlarged area in the initial section, the driven and driving piston blocks are floating in the cylinder without bearing bearings on the engine shaft or its housing, pistons round in their cross section and sealed with compression rings are connected to the piston blocks by means of thin connecting rings, which are brought into the engine crankcase through a slot in the cooled cylinder liner, connecting rings on the outside have a toroidal surface that mates with the inner surface of the cylinder liner and the lateral surface of the pistons, the driven piston unit is directly connected to the flywheel by its connecting ring via a gear half-coupling with a barrel-shaped tooth and rotates uniformly with it, the leading piston block through its connecting ring and the connecting rods are connected to the pins of the cranks and performs a rotational-vibrational movement, the connecting rod and crank synchronization mechanisms are uniformly located in the orbit of the This movement in the crankcase is symmetrical about the axis of the output shaft, and the movements of their elements are opposite, the crank shafts connected to the satellites pass through the holes in the flywheel associated with the output shaft.
Работа двигателя происходит в режиме 4-тактного цикла в соответствии с базовыми характеристиками: n - число поршней в поршневом блоке, i - передаточное отношение зубчатой передачи: неподвижное зубчатое колесо - сателлит, а модификации двигателя различаются: числом рабочих ходов, происходящих в двигателе одновременно KS=i/2, числом рабочих ходов, происходящих за один оборот выходного вала K1=(i/2)*n, числом групп окон всасывания - выхлопа WG=i/2.The engine operates in a 4-cycle cycle in accordance with the basic characteristics: n is the number of pistons in the piston block, i is the gear ratio: the stationary gear is the satellite, and engine modifications differ: by the number of working strokes occurring in the engine at the same time K S = i / 2, by the number of working strokes occurring per revolution of the output shaft K 1 = (i / 2) * n, by the number of groups of suction-exhaust windows W G = i / 2.
Иллюстрации. На Фиг.1 изображен вид сбоку на двигатель, его детали и механизмы. На Фиг.2 показан разрез А-А на Фиг.1. На Фиг.3 изображен вид сбоку на ведомый поршневой блок. На Фиг.4 изображен вид сбоку на ведущий поршневой блок. На Фиг.5 схематически показаны положения двух взаимодействующих поршней 5 и 8 из ведомого и ведущего поршневых блоков на конец каждого такта 4-тактного цикла работы двигателя при частичном мультицикле.Illustration. Figure 1 shows a side view of the engine, its parts and mechanisms. Figure 2 shows a section aa in figure 1. Figure 3 shows a side view of a driven piston unit. Figure 4 shows a side view of the leading piston block. Figure 5 schematically shows the positions of two interacting
На Фиг.6 представлен график в координатах t-0-ω изменения угловых скоростей (ω1) ведомого и (ω2) ведущего поршневых блоков во времени (t) за один 4-тактный цикл работы рабочей камеры двигателя. На Фиг.7 показана схема звеньев замыкания силовой цепи ведомого и ведущего поршневых блоков при рабочем ходе. На Фиг.8 показана схема расположения поршней и окон всасывания - выхлопа 4-х поршневых блоков в цилиндре на момент зажигания рабочей смеси при полном мультицикле.Figure 6 shows a graph in coordinates t-0-ω of the change in the angular velocities (ω1) of the driven and (ω2) leading piston blocks in time (t) for one 4-cycle cycle of the working chamber of the engine. Figure 7 shows a diagram of the links of the power circuit of the driven and leading piston blocks during the stroke. On Fig shows the arrangement of the pistons and windows of the suction - exhaust of 4 piston blocks in the cylinder at the time of ignition of the working mixture with a full multicycle.
В состав двигателя входят следующие элементы:The engine includes the following elements:
дискообразный охлаждаемый корпус с левой литой частью 1 и правой литой частью 2, с каналами охлаждения, с окнами всасывания и выхлопа, крышками 20, 21 подшипников.a disk-shaped cooled case with a left cast part 1 and a
Тороидальный круговой цилиндр с тороидальной внутренней поверхностью, состоящий из двух частей 3 и 4, с группами окон 25 и 26 выхлопа и всасывания, совпадающими с аналогичными отверстиями в корпусе двигателя, с плоской щелью с внутренней стороны гильзы цилиндра для выхода соединительных колец 6 и 9 блоков поршней в картер двигателя 31.A toroidal circular cylinder with a toroidal inner surface, consisting of two
Два поршневых блока, ведомого и ведущего, поршни 5 и 8 которых, круглые в поперечном сечении, связаны в блоки с помощью соединительных колец 6 и 9 с проушинами и поршневых пальцев 7 и 10, имеют гибкую связь с валом двигателя и связанно плавают в тороидальном цилиндре.Two piston blocks, driven and leading,
Поршни представляют собой сегменты тора, по боковой поверхности совпадающие с поверхностью торообразного цилиндра. Головки поршней 5 и 8 имеют сферические выемки для образования камер сгорания рабочей смеси, круглые компрессионные кольца 23, а с противоположной стороны, у юбок поршней, установлены маслосъемные кольца 24.Pistons are torus segments coinciding along the side surface with the surface of a toroidal cylinder. The
Соединительные кольца с внешней стороны имеют тороидальную поверхность, сопрягающуюся с внутренней поверхностью гильзы цилиндра, и проушины для соединения их с помощью поршневых пальцев 7 и 10 с поршнями. Соединительные кольца также воспринимают центробежные силы, действующие на поршни при их вращении в цилиндре, уменьшая износ трущихся поверхностей поршней и цилиндра.The connecting rings on the outside have a toroidal surface that mates with the inner surface of the cylinder liner, and eyelets for connecting them using the
Для обеспечения некоторой свободы и самоустановки поршней при движении их в цилиндре они имеют возможность поперечного перемещения с пальцами 7 и 10 в проушинах соединительных колец. Кольцо ведущего поршневого блока на боковой поверхности имеет оси 11 для соединения с головками шатунов.To ensure some freedom and self-installation of the pistons when moving them in the cylinder, they have the possibility of lateral movement with
Динамические рабочие камеры 22. Взаимодействующие элементы двигателя - головки поршней 5 и 8, из ведомого и ведущего блоков поршней со встречными сферическими выемками на торцах и внутренние поверхности частей 3, 4 цилиндра образуют динамические, перемещающиеся по кругу рабочие камеры, в которых происходят рабочие процессы двигателя.
Орбитальные шатунно-кривошипные механизмы с шатунами 12, кривошипами 13 с валами, проходящими сквозь маховик, и соединенными с ними сателлитами 16 с числом зубьев Z1. Одна головка шатуна с помощью оси 11 связана с соединительным кольцом 9 ведущего блока поршней, а другая - со штырем 14 кривошипа 13. Сателлиты 16 находятся в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 17. Шатунно-кривошипные механизмы вращаются на орбите движения внутренних частей соединительных колец поршневых блоков и зубчатой полумуфты, находящихся в картере двигателя. Механизмы располагаются равномерно на орбите своего движения, симметрично относительно оси вала двигателя, а движения их элементов оппозитны, что позволяет уравновешивать центробежные силы от движения и колебаний их элементов. Количество механизмов может быть четным или не четным (но более одного) и зависит от мощности и габаритов двигателя. Шатунно-кривошипные механизмы являются механизмами синхронизации движения поршневых блоков в тороидальном круговом цилиндре для создания 4-тактного мультицикла работы двигателя. Эксцентриситет штырей кривошипов влияет на колебательный ход поршней ведущего поршневого блока и степень сжатия рабочей смеси.Orbital crank mechanisms with connecting
Неподвижное зубчатое колеса 17 с числом зубьев Z2, закрепленное на левой части 1 корпуса двигателя.A fixed
Зубчатая полумуфта для передачи мощности двигателя на маховик 15 и выходной вал 18, состоящая из зубьев на внутренней части соединительного кольца 6 ведомого блока поршней и зубьев 29 бочкообразной формы на наружной части маховика 15. Такое соединение кольца ведомого блока с маховиком допускает небольшие боковые и радиальные биения и перекосы кольца, вызванные силовыми и тепловыми деформациями кольца при работе двигателя, кроме того, зубчатая муфта позволяет проводить начальную установку и регулировку поршневых блоков и шатунно-кривошипных механизмов.A gear coupling for transmitting engine power to the
Маховик 15, закрепленный на выходном валу 18.
Двухсторонний выходной вал 18, с подшипниками 19.Double-
Картер 31.
Форсунки 27 подачи топлива.Injectors 27 for supplying fuel.
Свечи 28 зажигания (при необходимости).Spark plugs 28 (if necessary).
С помощью шатунно-кривошипных механизмов, сателлитов 16 и неподвижного зубчатого колеса 17 осуществляется синхронизация движения поршневых блоков таким образом, что в определенных, фиксированных участках тора в рабочих камерах выполняются такты 4-тактного цикла двигателя. 4-тактный цикл в рабочей камере выполняется за 2 оборота кривошипа. Положение этих участков и их количество могут изменяться в зависимости от числа поршней в поршневых блоках и передаточного отношения числа зубьев Z2 колеса к числу зубьев Z1 сателлита.Using the connecting rod and crank mechanisms,
Для описания работы данного изобретения необходимо ввести понятия работы двигателя внутреннего сгорания в целом в режимах 4-тактного частичного или полного мультицикла.To describe the operation of this invention, it is necessary to introduce the concepts of the operation of the internal combustion engine as a whole in 4-cycle partial or full multicycle modes.
Частичный мультицикл: 4-тактный цикл работы многопоршневого двигателя внутреннего сгорания с тороидальным круговым цилиндром (Фиг.1, Фиг.2) и базовыми характеристиками, например, n=4 и i=4. При данных характеристиках в рабочих камерах 22 цилиндра за каждые 2 оборота кривошипа одновременно выполняются по 2 пары одинаковых тактов 4-тактного цикла в последовательности: 2 рабочих хода и 2 всасывания, 2 выхлопа и 2 сжатия.Partial multicycle: 4-cycle operation cycle of a multi-piston internal combustion engine with a toroidal circular cylinder (Fig. 1, Fig. 2) and basic characteristics, for example, n = 4 and i = 4. With these characteristics, in the working chambers of the 22 cylinder for every 2 turns of the crank, 2 pairs of identical 4-cycle cycles are simultaneously performed in the sequence: 2 working strokes and 2 suction, 2 exhaust and 2 compression.
Конструкция двигателя, представленная на Фиг.1, Фиг.2, имеет следующие базовые и мощностные характеристики: число поршней в поршневых блоках n=4; передаточное отношение неподвижного зубчатого колеса и сателлита i=4; число групп окон всасывания - выхлопа WG=2; число рабочих ходов, происходящих в двигателе одновременно KS=2; число рабочих ходов за один оборот выходного вала K1=8; режим работы - частичный мультицикл.The engine design shown in FIG. 1, FIG. 2 has the following basic and power characteristics: the number of pistons in the piston blocks n = 4; gear ratio of a fixed gear and satellite i = 4; the number of groups of windows suction - exhaust W G = 2; the number of working strokes occurring in the engine at the same time K S = 2; the number of working strokes per revolution of the output shaft K 1 = 8; operating mode - partial multicycle.
Работа двигателя происходит следующим образом: при вращении вала 18 по часовой стрелке (Фиг.1) вращается маховик 15 (Фиг.1, Фиг.2) и соединенный с ним через кольцо 6 ведомый поршневой блок 5. Проходящий через маховик вал кривошипа 13 и сателлит 16 обкатываются по неподвижному зубчатому колесу 17, вызывая вращение кривошипа и колебания шатуна 12. Вращение маховика и колебания шатуна создают вращательно-колебательное движение соединительного кольца 9 ведущего поршневого блока 8 в цилиндре двигателя, выполняя совместно с равномерным вращением поршней 5 ведомого блока в рабочих камерах 22 четыре такта рабочего процесса двигателя за 2 оборота кривошипа. За каждый оборот кривошипа ведущий поршневой блок проходит два положения, в которых его угловая скорость равна угловой скорости ведомого блока поршней (точки пересечения прямой ω1 и кривой ω2 на Фиг.6). Первое положение, в котором объем рабочих камер 22 минимальный, будем называть задней мертвой точкой (ЗМТ), а второе положение, в котором объем рабочих камер максимальный - передней мертвой точкой (ПМТ). На Фиг.1 изображено положение поршневых блоков в середине тактов "Рабочий ход (Рх)" для верхней камеры 22 (по положению на Фиг.1) и диаметрально ей противоположной и "Всасывание (Вс)" для нижней камеры 22 и диаметрально ей противоположной. Скорость ведущего поршневого блока в этот момент имеет максимальное значение (кривые "Рх" и "Вс", Фиг.6). При дальнейшем расширении продуктов сгорания рабочей смеси происходит увеличение объема рабочих камер 22 и движение поршневых блоков по часовой стрелке с разными скоростями. По достижению штырем 14 кривошипа 13 ПМТ, а рабочими камерами своего максимального значения, в верхней рабочей камере и ей противоположной головками поршней 8 ведущего блока открываются отверстия 25 выхлопа в части увеличенного их сечения на начальном участке и начинается процесс выхлопа отработанных газов под давлением рабочей среды, в нижней камере и ей противоположной головками поршней 5 ведомого блока закрываются отверстия 26 всасывания и начинается процесс сжатия воздушной смеси. После прохождения штырем кривошипа ПМТ угловая скорость движения ведущего блока становится меньше угловой скорости ведомого блока (кривые "Вых" (такт "Выхлоп") и "Сж" (такт "Сжатие") Фиг.6). Головки поршней блоков начинают сближаться, выталкивая в двух рабочих камерах отработанные газы в выхлопные отверстия, а в двух других рабочих камерах сжимая воздушную смесь. За некоторое время до достижения ведущим блоком ЗМТ в камеры со сжатой воздушной смесью через форсунки 27 впрыскивается топливо, а в двух других камерах заканчивается процесс выхлопа отработанных газов и головками поршней 5 закрываются отверстия 25 выхлопа. Вблизи ЗМТ в двух рабочих камерах со сжатой воздушно-топливной смесью свечами 28 производится ее воспламенение и начинается такт "Рабочий ход", а в двух других рабочих камерах такт "Всасывание", далее термодинамический цикл работы двигателя повторяется. Таким образом, в режиме частичного мультицикла в двух рабочих камерах двигателя из 4 за 2 оборота кривошипа одновременно происходят такты "Рабочий ход", а в двух других камерах - такты "Всасывание" воздушной смеси. За следующие 2 оборота кривошипа в двух рабочих камерах из 4 одновременно происходят такты "Выхлоп" отработанных газов и в двух других камерах - такты "Сжатие" воздушной смеси. Не рабочие камеры 30, образуемые юбками поршней поршневых блоков, вентилируются через всасывающие, выхлопные или специальные отверстия.The engine operates as follows: when the
Схема замыкания звеньев силовой цепи ведомого и ведущего поршневых блоков при рабочем ходе показана на Фиг.7. Силы F, действующие на поршень 5 через соединительное кольцо и маховик 15, действуют в виде силы F1 на центр 32, оси кривошипа 13, а силы F, действующие на поршень 8, через соединительное кольцо, шатун 12 (сила F2), штырь кривошипа создают вращательный момент на сателлите 16. В результате действия сил F1 и F2 сателлит обкатывается по часовой стрелке вокруг неподвижного зубчатого колеса 17, вращая в том же направлении маховик.The circuit circuit of the links of the power circuit of the driven and leading piston units during the stroke is shown in Fig.7. The forces F acting on the
Смазка трущихся поверхностей соединительных колец поршневых блоков и поверхностей поршней с цилиндром может осуществляться маслом из картера двигателя под напором центробежных сил через специальные канавки в поверхностях трения соединительных колец и внутрипоршневые каналы.Lubrication of the rubbing surfaces of the connecting rings of the piston blocks and the surfaces of the pistons with the cylinder can be carried out by oil from the crankcase under the pressure of centrifugal forces through special grooves in the friction surfaces of the connecting rings and the piston channels.
Двигатель (Фиг.1, Фиг.2) может также работать в режиме полного мультицикла при изменении передаточного отношения i и соответственно WG.The engine (FIG. 1, FIG. 2) can also operate in a full multi-cycle mode when changing the gear ratio i and, accordingly, W G.
Полный мультицикл: 4-тактный цикл работы многопоршневого двигателя внутреннего сгорания с тороидальным круговым цилиндром и базовыми характеристиками, например, n=4 и i=8. При подобных базовых характеристиках во всех 4 рабочих камерах 22 цилиндра за каждые два оборота кривошипа одновременно выполняются 4 одинаковые такта 4-тактного цикла в последовательности: 4 рабочих хода, 4 выхлопа, 4 всасывания, 4 сжатия.Full multi-cycle: 4-cycle cycle of a multi-piston internal combustion engine with a toroidal circular cylinder and basic characteristics, for example, n = 4 and i = 8. With similar basic characteristics, in all 4 working chambers of the 22 cylinder, for every two turns of the crank, 4 identical 4-cycle cycles are simultaneously performed in the sequence: 4 working strokes, 4 exhausts, 4 suction, 4 compression.
При данном режиме работы двигатель будет иметь следующие характеристики:In this operating mode, the engine will have the following characteristics:
- число поршней в поршневых блоках n=4;- the number of pistons in the piston blocks n = 4;
- передаточное отношение зубчатого колеса и сателлита i=8;- gear ratio of gear and satellite i = 8;
- число групп окон всасывания - выхлопа WG=4;- the number of groups of windows suction - exhaust W G = 4;
- число рабочих ходов, происходящих в двигателе одновременно KS=4;- the number of working strokes occurring in the engine at the same time K S = 4;
- число рабочих ходов за один оборот выходного вала K1=16.- the number of working strokes per revolution of the output shaft K 1 = 16.
На Фиг.8 показана схема расположения поршней 4-х поршневых блоков и окон всасывания - выхлопа в тороидальном цилиндре на момент зажигания рабочей смеси при полном мультицикле.On Fig shows the arrangement of the pistons of the 4 piston blocks and the windows of the suction - exhaust in the toroidal cylinder at the time of ignition of the working mixture with a full multicycle.
Представленные материалы показывают технические преимущества данного изобретения по сравнению с аналогами и прототипом, а также принципиально новые технические решения для создания и модернизации многопоршневых двигателей внутреннего сгорания с тороидальным круговым цилиндром.The presented materials show the technical advantages of this invention in comparison with analogues and prototype, as well as fundamentally new technical solutions for creating and upgrading multi-piston internal combustion engines with a toroidal circular cylinder.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127811/06A RU2393361C2 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008127811/06A RU2393361C2 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008127811A RU2008127811A (en) | 2010-01-20 |
| RU2393361C2 true RU2393361C2 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=42120163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008127811/06A RU2393361C2 (en) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2393361C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468223C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Ё-АВТО" | Piston of double action, mainly for internal combustion engine |
-
2008
- 2008-07-10 RU RU2008127811/06A patent/RU2393361C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468223C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Ё-АВТО" | Piston of double action, mainly for internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008127811A (en) | 2010-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2233691B1 (en) | Volume expansion rotary piston machine | |
| US3256866A (en) | Internal combustion engine | |
| US9920687B2 (en) | Rotary engine and rotary unit thereof | |
| EA006410B1 (en) | Internal combustion engine and method | |
| US20070062469A1 (en) | Rotary radial internal combustion piston engine | |
| CN101205812A (en) | Four-piston cylinder engine | |
| JPS6147966B2 (en) | ||
| CN102606291A (en) | Engine | |
| RU2472017C2 (en) | Rotary engine | |
| US3514236A (en) | Rotary engine with epicyclic rotor | |
| JPS5914612B2 (en) | rotary engine | |
| RU2393361C2 (en) | Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) | |
| JP4521785B1 (en) | Rotating piston machine | |
| US2503894A (en) | Valveless type rotary power unit | |
| CN102996236B (en) | Torus sample cylinder ring turns piston engine | |
| RO117931B1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
| RU2140544C1 (en) | Machine | |
| RU154633U1 (en) | ROTARY DEVICE | |
| RU2467183C1 (en) | Method of operating rotary piston engine and its design | |
| RU2539412C1 (en) | Rotary two-chamber internal combustion engine | |
| RU2664725C1 (en) | Rotary piston engine | |
| RU2299990C1 (en) | Rotary piston machine | |
| RU2464432C2 (en) | Operating method of rotary engine, and rotary engine by kholodny | |
| RU2374454C2 (en) | Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle | |
| RU2042036C1 (en) | Rotor internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170711 |