RU2056513C1

RU2056513C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2056513C1
Application number: RU93050399A
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Скорубский
Original assignee: Вадим Николаевич Скорубский
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: manufacture of engines. SUBSTANCE: engine housing 1 is made in form of torus inside which two circular chambers 2 and 4 are located. These chambers are filled with heated compressed gases 7 and liquid, that is melt 6 of metal or alloy with particles of ferromagnetic material 8 added to it. Wall 9 which divides circular chambers 2 and 4 is provided with passages 10 having adjustable throughput. Passages 10 are located tangentially relative to generatrix 5 of internal circular chamber 4. Low-volume combustion chambers 11 are evenly located in external circular chamber 2 and are located tangentially relative to generatrix 3 of external circular chamber. Combustible chambers are connected with intake fuel passage 15 and air intake passage 13 having adjustable throughput. Exhaust passages 17 having adjustable throughput are arranged in internal circular chamber 4. Wound on housing 1 is electric winding 19 in which electric current is induced during motion of melt 6 with particles of ferromagnetic material 8 added to it through circular chambers 2 and 4. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to internal combustion engines.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеры сгорания, ограниченные корпусом с намотанной на него электрической обмоткой, впускные и выпускные устройства, поршни из ферромагнитного материала. Known internal combustion engines containing combustion chambers bounded by a housing with an electric winding wound thereon, inlet and outlet devices, pistons made of ferromagnetic material.

Недостатки их в том, что они отличаются надежностью уплотнения пары поршень-цилиндры и неоптимальным процессом сгорания горючей смеси. Their disadvantages are that they are distinguished by the reliability of sealing the piston-cylinder pair and the non-optimal process of combustion of the combustible mixture.

Сущность изобретения заключена в том, что, корпус двигателя внутреннего сгорания выполнен в форме тора, внутри которого расположены как минимум две кольцевые полости, причем внешняя кольцевая полость проходит вдоль образующей внешней части тора, а внутренняя кольцевая полость вдоль образующей внутренней части тора, полости заполнены нагретыми, сжатыми газами и жидкость или же вместо жидкости расплавом какого-либо металла или сплава, с добавленными в него (расплав, сплав или жидкость) частицами ферромагнитного материала, причем в стенке корпуса, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости, выполнены регулируемые по пропускной способности каналы, расположенные по касательной к образующей внутренней кольцевой полости, а камеры сгорания малого объема равномерно размещены во внешней кольцевой полости, расположены по касательной к образующей внешней кольцевой полости и соединены с регулируемыми по пропускной способности выпускными каналами, раздельными для горючего и для воздуха, из которых в камерах образуется горючая смесь, причем степень сжатия воздуха можно регулировать при подаче, а камеры сгорания заполнять только одним воздухом, без впуска горючего и образования горючей смеси, а регулируемые по пропускной способности выпускные каналы размещены во внутренней полости. The essence of the invention lies in the fact that the body of the internal combustion engine is made in the form of a torus, inside of which at least two annular cavities are located, the outer annular cavity running along the generatrix of the outer part of the torus, and the inner annular cavity along the generatrix of the inner part of the torus, the cavities are filled with heated compressed gases and liquid, or instead of liquid with a melt of any metal or alloy, with particles of ferromagnetic material added to it (melt, alloy or liquid), moreover, in the wall of the housing that separates the outer and inner annular cavities, throughput-controlled channels are arranged that are tangent to the generatrix of the inner annular cavity, and the small-volume combustion chambers are evenly placed in the outer annular cavity, are tangent to the generatrix of the outer annular cavity and connected to adjustable in terms of capacity, exhaust channels separate for fuel and for air, from which a combustible mixture is formed in the chambers, and the degree of air compression You can be adjusted at the pitch, and the combustion chamber to fill only one air inlet without fuel and form a combustible mixture, and adjustable bandwidth outlet channels are arranged in the inner cavity.

Достигаемый при этом технический результат заключен в получении надежного, безисносного поршня, оптимизации сжигания горючей смеси, увеличения моторесурса двигателя. The technical result achieved in this case is to obtain a reliable, lifeless piston, optimize the combustion of the combustible mixture, and increase the engine's engine life.

На фиг. 1 изображен двигатель внутреннего сгорания план; сверху; на фиг. 2 то же, вид сбоку. In FIG. 1 shows an internal combustion engine plan; from above; in FIG. 2 same side view.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит корпус 1, который выполнен в форме тора произвольного размера. Внутри корпуса расположены две кольцевые полости-внешняя кольцевая полость 2, которая проходит вдоль образующей 3 внешней части тора, и внутренняя кольцевая полость 4, которая проходит вдоль образующей 5 внутренней части тора. Обе полости заполнены расплавом 6 какого-либо металла или сплава и сжатыми, нагретыми газами 7 (вместо металла или сплава может быть использована жидкость). Причем расплав содержит добавленные в него частицы ферромагнитного материала 8. В стенке 9 корпуса, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости, выполнены регулируемые по пропускной способности каналы 10. Последние расположены по касательной к образующей 5 внутренней кольцевой полости 4 и предназначены для прохождения нагретых, сжатых газов 7 из внешней полости 2 во внутреннюю полость 4. The internal combustion engine (Fig. 1) contains a housing 1, which is made in the form of a torus of arbitrary size. Two annular cavities are located inside the casing — an outer annular cavity 2, which extends along a generatrix 3 of the outer part of the torus, and an inner annular cavity 4, which extends along a generatrix 5 of the inner part of the torus. Both cavities are filled with a melt 6 of any metal or alloy and compressed, heated gases 7 (liquid can be used instead of metal or alloy). Moreover, the melt contains added particles of ferromagnetic material 8. In the wall 9 of the housing, which separates the outer and inner annular cavities, channels 10 are configured in terms of throughput. The latter are arranged tangentially to the generatrix 5 of the inner annular cavity 4 and are intended for passing heated, compressed gases 7 from the outer cavity 2 to the inner cavity 4.

Небольшие по объему камеры сгорания 11 равномерно размещены во внешней кольцевой полости 2, они соединены с регулируемым по пропускной способности впускными каналами 12 для подачи сжатого воздуха 13 и с регулируемыми по пропускной способности выпускными каналами 14 для подачи горючего 15. Причем камеры сгорания 11 расположены по касательной к образующей 3 внешней кольцевой полости 2. Small-volume combustion chambers 11 are evenly placed in the outer annular cavity 2, they are connected to inlet channels 12 for supplying compressed air 13, adjustable in capacity and with outlet channels 14 for supplying fuel 15, adjustable in capacity. Moreover, the combustion chambers 11 are tangent to the generatrix 3 of the outer annular cavity 2.

Нагретые, сжатые газы 7, образующиеся вследствие сгорания в камерах сгорания 11 горючей смеси 16, состоящей из сжатого воздуха 13 и горючего 15, приводят в движение расплав 6, который движется по внутренней и внешней кольцевым полостям. Регулируемые по пропускной способности выпускные каналы 17 предназначены для отвода отработанных газов 18 из двигателя и равномерно размещены во внутренней кольцевой полости 3. На корпусе 1 намотана электрическая обмотка 19, в которой наводится электрический ток при движении по кольцевым полостям расплава 6 с добавленными в него частицами ферромагнитного материала 8. Heated, compressed gases 7, resulting from combustion in the combustion chambers 11 of the combustible mixture 16, consisting of compressed air 13 and fuel 15, drive the melt 6, which moves along the inner and outer annular cavities. The outlet channels 17, adjustable in capacity, are designed to exhaust the exhaust gases 18 from the engine and are evenly placed in the inner annular cavity 3. An electric winding 19 is wound on the housing 1, in which an electric current is induced when moving along the annular cavities of the melt 6 with ferromagnetic particles added to it material 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Пусть в начальный момент времени в кольцевых полостях корпуса 1, который может быть изготовлен из керамических материалов, уже находится расплав 6. Его можно получить нагревом металла или сплава, пропуская ток по электрической обмотке 19 (возможны и другие варианты разогрева). Каналы 10 выполненные в стенке 9, закрыты и расплав 6 не проникает из полости в полость. В камеры сгорания 11, занимающие небольшой объем, подают по впускным каналам 12 и 14 сжатый воздух 13 и горючее 15. Степень сжатия воздуха 13 при его подаче в камеры сгорания можно регулировать в больших пределах. Таким образом он может быть нагрет до высокой температуры, достаточной для воспламенения впрыснутого в камеры сгорания 11 горючего 15, либо только в процессе сжатия, либо только в результате контакта с горячими стенками камер сгорания 11 и расплавом 6, либо по той и другой причине вместе. Suppose that at the initial time in the annular cavities of the housing 1, which can be made of ceramic materials, there is already a melt 6. It can be obtained by heating a metal or alloy, passing current through an electric winding 19 (other heating options are possible). The channels 10 made in the wall 9 are closed and the melt 6 does not penetrate from the cavity into the cavity. Compressed air 13 and fuel 15 are supplied to the combustion chambers 11, which occupy a small volume, through the inlet channels 12 and 14. The degree of compression of the air 13 when it is supplied to the combustion chambers can be controlled to a large extent. Thus, it can be heated to a temperature sufficient to ignite the fuel 15 injected into the combustion chambers 11, either only during compression, or only as a result of contact with the hot walls of the combustion chambers 11 and melt 6, or for both reasons together.

В результате: можно сжигать горючую смесь мгновенно, с детонацией, воспламеняя всю ее массу одновременно; можно некоторое время после зажигания горючей смеси, поддерживать величину давления в камерах сгорания постоянной, впрыскивая во время горения горючей смеси дополнительные порции горючего; можно заполнять объем камер сгорания воздухом (сжатым или не сжатым) с низкой температурой и впрыскивать горючее только после нагрева воздуха, в результате его контакта с горячими стенками камер сгорания 11 и расплавом 6; можно охлаждать двигатель, впуская в камеры сгорания только воздух (сжатый или не сжатый), который будет нагреваться в результате контакта с горячими стенками камер сгорания и расплавом, расширяться и помимо охлаждения выполнять полезную работу заставляя двигатель расплав 6 по кольцевым полостям 2, 4; можно комбинировать эти режимы или применить другие. As a result: it is possible to burn a combustible mixture instantly, with detonation, igniting its entire mass at the same time; it is possible for some time after ignition of the fuel mixture to maintain the pressure in the combustion chambers constant by injecting additional portions of fuel during the combustion of the fuel mixture; you can fill the volume of the combustion chambers with air (compressed or uncompressed) with a low temperature and inject fuel only after heating the air, as a result of its contact with the hot walls of the combustion chambers 11 and melt 6; it is possible to cool the engine by letting only air (compressed or uncompressed) into the combustion chambers, which will heat up as a result of contact with the hot walls of the combustion chambers and the melt, expand and, in addition to cooling, perform useful work forcing the engine to melt 6 along the annular cavities 2, 4; You can combine these modes or apply others.

Небольшие по объему камеры сгорания 11 позволяют получить однородную по составу горючую смесь 16 к моменту ее воспламенения (нет нужды в перемешивании больших количеств сжатого воздуха и горючего для получения однородной смеси). В результате однородная смесь сгорает полностью. Образующиеся при этом нагретые, сжатые газы обладают высокими температурой и давлением. При расширении они выходят из камер сгорания по касательной к образующей 3 внешней кольцевой полости 2 и приводят в движение расплав, который начинает круговое движение по кольцевой полости 2, а выполнившие работу нагретые, сжатые газы вытесняются более тяжелым расплавом на периферию, к стенке, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости. Small in volume of the combustion chamber 11 make it possible to obtain a uniform composition of the combustible mixture 16 by the time of its ignition (there is no need to mix large quantities of compressed air and fuel to obtain a homogeneous mixture). As a result, a homogeneous mixture burns completely. The resulting heated, compressed gases have a high temperature and pressure. When expanding, they exit the combustion chambers tangentially to the generatrix 3 of the outer annular cavity 2 and drive the melt, which starts circular motion along the annular cavity 2, and the heated, compressed gases that have completed the work are forced out by the heavier melt to the periphery, to the wall that separates external and internal annular cavities.

Когда давление газов, которые находятся у стенки 9 в полости 2, из-за образования все новых его порций в процессе непрерывно продолжающегося сгорания горючих смесей 16 в камерах сгорания 11 превысит давление на эту стенку расплава, находящегося в кольцевой полости 4, открываются каналы 10. При этом все еще нагретые, сжатые газы 7 устремляются через каналы 10 из полости 2 в полость 4. А так как каналы 10 расположены по касательной к образующей 5 полости 4, то газами 7 приводится в движение и расплав 6, который находится в этой полости. Таким образом энергия нагретых, сжатых газов 7 используется более эффективно (при необходимости можно использовать несколько таких кольцевых полостей с расплавом). Отработанные газы 18 вытесняются расплавом, движущимся по кольцевой полости на периферию, к выпускным каналам 17, а через них наружу, в атмосферу. В итоге работа нагретых, сжатых газов преобразуется в электрический ток, который наводится в электрической обмотке 19, намотанной на корпусе 1 двигателя, при движении расплава с добавленными в него частицами ферромагнитного материала 8 по кольцевым полостям 2, 4. When the pressure of the gases that are at the wall 9 in the cavity 2, due to the formation of new portions of it during the continuous burning of combustible mixtures 16 in the combustion chambers 11, will exceed the pressure on this wall of the melt located in the annular cavity 4, channels 10 open. In this case, the still heated, compressed gases 7 rush through the channels 10 from the cavity 2 into the cavity 4. And since the channels 10 are tangential to the generatrix 5 of the cavity 4, the melt 6, which is in this cavity, is also driven by the gases 7. Thus, the energy of heated, compressed gases 7 is used more efficiently (if necessary, you can use several of these annular cavities with a melt). The exhaust gases 18 are displaced by the melt, moving along the annular cavity to the periphery, to the exhaust channels 17, and through them out into the atmosphere. As a result, the work of heated, compressed gases is converted into electric current, which is induced in the electric winding 19 wound on the motor housing 1, when the melt moves with the particles of ferromagnetic material 8 added to it along the annular cavities 2, 4.

Процессы образования горючей смеси 16, ее сгорания, совершения работы нагретыми, сжатыми газами при расширении идут с большой скоростью, беспрерывно. Это объясняется, малыми объемами сжигаемых горючих смесей, возможностью управления степенью сжатия воздуха и степенью его нагрева, управлением скоростью и временем подачи горючего 15, а следовательно, и горением всей массы горючей смеси. Причем из-за высоких температур расплава 6 и корпуса 1 (они зависят от выбранных материалов) их теплообмен с нагретыми, сжатыми газами 7 невелик (корпус 1 и расплав 6 не нуждаются в охлаждении в большом диапазоне температур). А значит энергия нагретых, сжатых газов 7 используется эффективно. The processes of formation of a combustible mixture 16, its combustion, the performance of work by heated, compressed gases during expansion are at a high speed, continuously. This is explained by the small volumes of combustible combustible mixtures, the ability to control the degree of air compression and the degree of its heating, control the speed and time of supply of fuel 15, and therefore the combustion of the entire mass of the combustible mixture. Moreover, due to the high temperatures of melt 6 and casing 1 (they depend on the selected materials), their heat exchange with heated, compressed gases 7 is small (casing 1 and melt 6 do not need to be cooled in a wide temperature range). And that means the energy of heated, compressed gases 7 is used efficiently.

В случае превышения допустимых температур нагрева корпуса и расплава в камеры сгорания 11 подают только холодный воздух 13 (сжатый или не сжатый), без впрыскивания горючего. Холодный воздух 13 в результате контакта со стенками корпуса и расплавом нагревается, расширяется и выполняет работу по приведению в движение расплава. При этом он отбирает тепло у корпуса 1 и расплава, охлаждая их. Нагретый, сжатый воздух 13 проходит тот же путь, что и нагретые, сжатые газы 7 образующиеся в результате сгорания горючей смеси. Режим нагрева, охлаждения двигателя можно чередовать или же применять одновременно, используя для этого разные камеры сгорания. If the permissible heating temperatures of the housing and the melt are exceeded, only cold air 13 (compressed or not compressed) is supplied to the combustion chambers 11, without injecting fuel. Cold air 13 as a result of contact with the walls of the housing and the melt heats up, expands and performs the work of driving the melt. At the same time, he takes heat from the housing 1 and the melt, cooling them. Heated, compressed air 13 goes the same way as heated, compressed gases 7 formed as a result of combustion of a combustible mixture. The mode of heating, cooling the engine can be alternated or used simultaneously using different combustion chambers.

Claims

INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising combustion chambers bounded by a corpus with an electric winding wound on it, inlet and outlet channels, pistons made of ferromagnetic material, characterized in that the casing is made in the form of a torus, inside of which at least two annular cavities are formed - external and internal filled with a mixture of heated compressed gas with a liquid, in particular, a melt of any metal or alloy with particles of ferromagnetic material added to it, the outer annular cavity extends into For the generatrix of the outer part of the torus, the inner annular cavity extends along the generatrix of the inner part of the torus, the annular cavities are separated by a wall in which bypass channels are adjustable in throughput, arranged tangentially to the generatrix of the inner annular cavity, and the small-volume combustion chambers are uniformly located in the outer annular cavity and are located tangentially to the generatrix of the outer annular cavity, the inlet channels are connected to the combustion chambers and are separate for the fuel and air and adjustable in bandwidth and pressure with the possibility of supplying a combustible mixture or clean air, and the outlet channels are located in the inner annular cavity and are also made adjustable in bandwidth.