RU2268368C2 - Birotational internal combustion engine with toroidal pistons - Google Patents

Birotational internal combustion engine with toroidal pistons Download PDF

Info

Publication number
RU2268368C2
RU2268368C2 RU2003103942/06A RU2003103942A RU2268368C2 RU 2268368 C2 RU2268368 C2 RU 2268368C2 RU 2003103942/06 A RU2003103942/06 A RU 2003103942/06A RU 2003103942 A RU2003103942 A RU 2003103942A RU 2268368 C2 RU2268368 C2 RU 2268368C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pistons
block
shaft
cylinder block
cylinders
Prior art date
Application number
RU2003103942/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003103942A (en
Inventor
Анатолий Иванович Дудин (RU)
Анатолий Иванович Дудин
Алексей Александрович Козик (RU)
Алексей Александрович Козик
Наталь Анатольевна Дудина-Вовчок (UA)
Наталья Анатольевна Дудина-Вовчок
Николай Андреевич Цыганок (UA)
Николай Андреевич Цыганок
Original Assignee
Анатолий Иванович Дудин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Иванович Дудин filed Critical Анатолий Иванович Дудин
Priority to RU2003103942/06A priority Critical patent/RU2268368C2/en
Publication of RU2003103942A publication Critical patent/RU2003103942A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2268368C2 publication Critical patent/RU2268368C2/en

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

  • Friction Gearing (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines.
SUBSTANCE: invention relates to rotary internal combustion engines with nonuniform movement of pistons. Proposed birotational engine with toroidal pistons contains block of toroidal cylinders with pistons. Cylinders are arranged over circumference, and pistons united into piston block are also arranged over circumference. Piston reciprocate inside cylinders and rotate in one direction with cylinder block by means of pair of nonround gears of two-shaft reduction gear with variable gear ratio. One of shafts of reduction gear is rigidly connected with cylinder block, and the other, with piston block. Engine is furnished with overrunning clutch preventing shaft of cylinder block and shaft of piston block from turning in opposite direction.
EFFECT: improved efficiency of engine operation.
3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to internal combustion engines.

Широко известны ДВС с кривошипно-шатунным механизмом привода поршней.Widely known ICE with a crank mechanism for driving pistons.

Общим недостатком таких ДВС является болтанка поршня в цилиндре при выполнении рабочих ходов тактов. В результате чего поршень трется своей юбкой о зеркало цилиндра, что приводит к потере полезной мощности и требует усиленной смазки трущихся поверхностей.A common drawback of such internal combustion engines is the piston chatter in the cylinder when performing stroke strokes. As a result, the piston rubs its skirt on the cylinder mirror, which leads to a loss of net power and requires enhanced lubrication of the rubbing surfaces.

Вторым недостатком является кинематика движения поршня. Поршень при смене тактов резко меняет направление своего движения, находясь в верхней и нижней мертвой точке. Возникают большие инерционные нагрузки, что приводит к вибрации двигателя и большим инерционным нагрузкам на шатуны.The second disadvantage is the kinematics of the piston movement. When changing cycles, the piston sharply changes the direction of its movement, being at the top and bottom dead center. Large inertial loads occur, which leads to engine vibration and large inertial loads on the connecting rods.

Наиболее близким к заявленному является роторный двигатель внутреннего сгорания биротативный с тороидальными поршнями, содержащий систему образования рабочей смеси, систему газораспределения, систему зажигания, систему смазки, блок цилиндров с поршнями, имеющими возможность возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, причем цилиндры тороидального типа объединены в блок цилиндров, расположены по окружности, поршни размещены внутри цилиндров и объединены в блок поршней, расположены по окружности с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндров и вращаться в одну сторону с блоком цилиндров от пары некруглых шестерен двухвального с коаксиально расположенными валами асинхронного шестеренчатого редуктора с переменным передаточным отношением, один вал которого жестко соединен с блоком цилиндров, а второй - с блоком поршней (заявка ФРГ №3444023, опуб. 13.06.1985).Closest to the claimed one is a rotary internal combustion engine with toroidal pistons, containing a mixture formation system, a gas distribution system, an ignition system, a lubrication system, a cylinder block with pistons that can reciprocate inside the cylinder, and the toroidal type cylinders are combined into a block cylinders are arranged around the circumference, pistons are placed inside the cylinders and combined into a piston block, arranged around the circumference with the possibility of reciprocating movements inside the cylinders and rotate in the same direction with the cylinder block from a pair of non-circular twin-shaft gears with coaxially located shafts of an asynchronous gear reducer with a variable gear ratio, one shaft of which is rigidly connected to the cylinder block, and the second to the piston block (application FRG No. 3444023, publ. 06/13/1985).

Недостатком известного двигателя является малая надежность работы механизма.A disadvantage of the known engine is the low reliability of the mechanism.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы двигателя.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the engine.

Поставленная задача достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания биротативный с тороидальными поршнями, содержащий систему образования рабочей смеси, систему газораспределения, систему зажигания, систему смазки, блок цилиндров с поршнями, имеющими возможность возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, причем цилиндры тороидального типа объединены в блок цилиндров, расположены по окружности, поршни размещены внутри цилиндров и объединены в блок поршней, расположены по окружности с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндров и вращаться в одну сторону с блоком цилиндров от пары некруглых шестерен двухвального с коаксиально расположенными валами асинхронного шестеренчатого редуктора с переменным передаточным отношением, один вал которого жестко соединен с блоком цилиндров, а второй - с блоком поршней, согласно изобретению, он дополнительно снабжен обгонной муфтой, предохраняющей вал блока цилиндров и вал блока поршней от проворачивания в обратную сторону.The problem is achieved in that the rotary internal combustion engine is bi-rotational with toroidal pistons, comprising a working mixture formation system, a gas distribution system, an ignition system, a lubrication system, a cylinder block with pistons that can reciprocate inside the cylinder, and the toroidal type cylinders are combined into cylinder block, arranged in a circle, pistons placed inside the cylinder and integrated into a piston block, arranged in a circle with the possibility of reciprocating movements inside the cylinders and rotate in the same direction with the cylinder block from a pair of non-circular twin-shaft gears with coaxially located shafts of an asynchronous gear reducer with a variable gear ratio, one shaft of which is rigidly connected to the cylinder block, and the second to the piston block, according to the invention, it is additionally equipped with an overrunning clutch protecting the cylinder block shaft and the piston block shaft from turning in the opposite direction.

Поршни при выполнении рабочих ходов тактов не трутся о зеркало цилиндра, а строго следуют по оси цилиндра. После выполнения такта всасывания поршень не возвращается "назад" и продолжает вращаться в том же направлении, поскольку такт сжатия выполняет цилиндр, надвигающийся днищем на поршень. В следующем такте поршень снова отходит от днища цилиндра, но при этом и блок цилиндров и блок поршней вращаются в одну сторону постоянно, то есть никогда не меняют направления своего вращения (см. фиг.4).When performing stroke strokes, the pistons do not rub against the cylinder mirror, but strictly follow the cylinder axis. After completing the suction stroke, the piston does not return "back" and continues to rotate in the same direction, since the compression stroke is performed by a cylinder, which slides on the piston with its bottom. In the next stroke, the piston again departs from the bottom of the cylinder, but at the same time both the cylinder block and the piston block rotate in the same direction constantly, that is, they never change their direction of rotation (see figure 4).

Поскольку поршень после выполнения очередного такта назад не возвращается, инерционные нагрузки уменьшаются, что улучшает работу ДВС.Since the piston does not return back after the next stroke, inertial loads are reduced, which improves the performance of the internal combustion engine.

На фиг.1 представлен продольный разрез двигателя.Figure 1 presents a longitudinal section of the engine.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

На фиг.3 показана схема редуктора с переменным передаточным отношением.Figure 3 shows a diagram of a gearbox with a variable gear ratio.

На фиг.4 изображены графики угловых скоростей шестерен Z1 и Z2.Figure 4 shows graphs of the angular velocities of gears Z 1 and Z 2 .

Гильзы цилиндров 1, имеющие вид сегментов тора, отлиты в один блок 2 совместно с полым валом 3, на котором жестко закреплена круглая шестерня Z4, входящая в зацепление с другой круглой шестерней Z3, сидящей на промежуточном валу 20, причем Z3=Z4. Тогда передаточное отношение пары i=Z3/Z4=1. Внутри полого вала 3 вращается вал 4, на котором закреплены рабочий шкив 6, блок поршней 5, некруглая (эллиптическая или овальная) шестерня Z1, входящая в зацепление с некруглой шестерней Z2, закрепленной на промежуточном валу 20. Причем Z1=Z2, но придаточное отношение i=Z1/Z2≠const (фиг.3).The cylinder liners 1, having the form of torus segments, are molded into one block 2 together with a hollow shaft 3, on which the round gear Z 4 is fixed, which engages with another round gear Z 3 sitting on the intermediate shaft 20, and Z 3 = Z 4 . Then the gear ratio of the pair i = Z 3 / Z 4 = 1. Inside the hollow shaft 3, the shaft 4 rotates, on which the working pulley 6, the piston block 5 are fixed, the non-circular (elliptical or oval) gear Z 1 , which engages with the non-circular gear Z 2 fixed on the intermediate shaft 20. Moreover, Z 1 = Z 2 , but the relative ratio i = Z 1 / Z 2 ≠ const (Fig.3).

На втором конце вала 4 закреплен блок поршней 5, имеющих вид сегментов тора, входящих в цилиндры 1 и совершающих внутри цилиндров возвратно-поступательные движения при вращении валов 3 и 4.At the second end of the shaft 4, a piston block 5 is fixed, having the form of torus segments included in the cylinders 1 and reciprocating inside the cylinders when the shafts 3 and 4 rotate.

Рабочая смесь образуется в карбюраторе 9, по каналам в теле полого вала 2 поступает во внутреннюю полость диафрагмы 10 и попадает в картер рабочей смеси 11, образованный внутренней полостью блока цилиндров 2 и диафрагмой 10. Оттуда рабочая смесь через окна 12 в гильзе цилиндров засасывается в камеру сгорания 13. Для наддува рабочей смеси ротор блока цилиндров снабжен крыльчаткой 17. Воспламенение смеси происходит от искровой свечи 15 через неподвижный контакт 14 системы зажигания в момент их совмещения при вращении ротора цилиндров. Двигатель охлаждается проточным воздухом, прокачиваемым под кожухом 16 дополнительной крыльчаткой 18 на наружной стороне диафрагмы 10.The working mixture is formed in the carburetor 9, through the channels in the body of the hollow shaft 2 enters the internal cavity of the diaphragm 10 and enters the crankcase of the working mixture 11, formed by the internal cavity of the cylinder block 2 and the diaphragm 10. From there, the working mixture is sucked into the chamber through the windows 12 in the cylinder liner combustion 13. To pressurize the working mixture, the rotor of the cylinder block is equipped with an impeller 17. Ignition of the mixture occurs from the spark plug 15 through the fixed contact 14 of the ignition system at the moment of their combination during rotation of the cylinder rotor. The engine is cooled by running air pumped under the casing 16 by an additional impeller 18 on the outside of the diaphragm 10.

На фиг.2 изображена схема расположения тороидальных поршней в тороидальных цилиндрах. С целью увеличения плавности работы ДВС цилиндры попарно развернуты друг к другу, а поршни попарно жестко связаны траверсой 19. Когда в одном цилиндре происходит такт сжатия, то в парном цилиндре идет всасывание. При взрыве рабочей смеси в камере сгорания 13 давление газов проворачивает поршень на угол φ. Он отходит от днища цилиндра, совершая рабочий ход, вращая при этом вал 4 с рабочим шкивом 6 и некруглой шестерней Z1, которая через систему шестерен Z2, Z3, и Z4 поворачивает цилиндр в том же направлении, что и вал блока поршней, возвращая цилиндропоршневую группу в исходное положение. При использовании овала в контуре шестерен Z1 и Z2 φ=30° (фиг.2). В точках а', b', с', d' (фиг.4) Wz1>=Wz2, поэтому взаимное перемещение поршней и цилиндров отсутствует и происходит смена тактов. Т.е. это "виртуальные" мертвые точки, поскольку возврата поршней "назад" не происходит, а они продолжают вращаться.Figure 2 shows the location of the toroidal pistons in the toroidal cylinders. In order to increase the smoothness of the internal combustion engine, the cylinders are deployed in pairs to each other, and the pistons are pairwise rigidly connected by a traverse 19. When a compression stroke occurs in one cylinder, then absorption occurs in the twin cylinder. When the working mixture explodes in the combustion chamber 13, the gas pressure rotates the piston through an angle φ. He moves away from the bottom of the cylinder, making a working stroke, while rotating the shaft 4 with the working pulley 6 and non-circular gear Z 1 , which through the gear system Z 2 , Z 3 , and Z 4 rotates the cylinder in the same direction as the shaft of the piston block , returning the cylinder-piston group to its original position. When using an oval in the contour of gears Z 1 and Z 2 φ = 30 ° (figure 2). At points a ', b', c ', d' (Fig. 4) Wz 1 > = Wz 2 , therefore, the mutual movement of the pistons and cylinders is absent and the cycle changes. Those. these are "virtual" dead spots, since the pistons do not "back" back, but they continue to rotate.

Поскольку поршень не меняет направления своего движения и даже останавливается в своем вращении при смене тактов, а его «догоняет» цилиндр, имеющий в этот момент большую скорость, чем поршень. То в описываемом ДВС инерционные силы и вибрация значительно меньше, чем в ДВС с кривошипно-шатунным приводом поршней.Since the piston does not change the direction of its movement and even stops in its rotation when changing cycles, it is “catching up” with the cylinder, which at this moment has a greater speed than the piston. That in the internal combustion engine described, the inertial forces and vibration are much less than in the internal combustion engine with the crank drive of the pistons.

От проворачивания валов 3 и 4 в обратную сторону предохраняет обгонная храповая муфта 8. Слив масла из масляного картера производится через сливную пробку 19.From turning the shafts 3 and 4 in the opposite direction protects the overtaking ratchet clutch 8. Oil is drained from the oil sump through the drain plug 19.

На (фиг.2) изображен двигатель двухтактного исполнения. При четырехтактном исполнении вместо окон впуска и продувки цилиндров 12 конструктивно предусматриваются впускные и выпускные клапаны с принудительным открытием.Figure (2) shows a two-stroke engine. In a four-stroke design, instead of the intake and purge windows of the cylinders 12, forced-inlet and exhaust valves are structurally provided.

Claims (1)

Роторный двигатель внутреннего сгорания биротационный с тороидальными поршнями, содержащий систему образования рабочей смеси, систему газораспределения, систему зажигания, систему смазки, блок цилиндров с поршнями, имеющими возможность возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, причем цилиндры тороидального типа объединены в блок цилиндров, расположены по окружности, поршни размещены внутри цилиндров и объединены в блок поршней, расположены по окружности с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндров и вращаться в одну сторону с блоком цилиндров от пары некруглых шестерен двухвального с коаксиально расположенными валами асинхронного шестеренчатого редуктора с переменным передаточным отношением, один вал которого жестко соединен с блоком цилиндров, а второй - с блоком поршней, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен обгонной муфтой, предохраняющей вал блока цилиндров и вал блока поршней от проворачивания в обратную сторону.Birotational rotary internal combustion engine with toroidal pistons, comprising a working mixture formation system, a gas distribution system, an ignition system, a lubrication system, a cylinder block with pistons capable of reciprocating movement inside the cylinder, the toroidal type cylinders being combined into a cylinder block, arranged in a circle , the pistons are placed inside the cylinders and combined into a piston block, located around the circumference with the ability to make reciprocating movements inside cylinders and rotate in the same direction with the cylinder block from a pair of non-circular twin-shaft gears with coaxially located shafts of an asynchronous gear reducer with a variable gear ratio, one shaft of which is rigidly connected to the cylinder block, and the second one with the piston block, characterized in that it is additionally equipped with overtaking a clutch protecting the cylinder block shaft and the piston block shaft from turning in the opposite direction.
RU2003103942/06A 2003-02-11 2003-02-11 Birotational internal combustion engine with toroidal pistons RU2268368C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103942/06A RU2268368C2 (en) 2003-02-11 2003-02-11 Birotational internal combustion engine with toroidal pistons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103942/06A RU2268368C2 (en) 2003-02-11 2003-02-11 Birotational internal combustion engine with toroidal pistons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003103942A RU2003103942A (en) 2005-01-27
RU2268368C2 true RU2268368C2 (en) 2006-01-20

Family

ID=35138128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103942/06A RU2268368C2 (en) 2003-02-11 2003-02-11 Birotational internal combustion engine with toroidal pistons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2268368C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2003103942A (en) 2005-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2261596C (en) Opposed piston combustion engine
US4011842A (en) Piston machine
JP2005521828A (en) Internal combustion engine and method of operating the same
US6976467B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
WO2001046574A2 (en) Reciprocating internal combustion engine with balancing and supercharging
CN101205812A (en) Four-piston cylinder engine
RU2580191C1 (en) Internal combustion engine
DE69019357D1 (en) Rotary piston motor, pump or compressor, with a triangular cylinder.
JP2001522962A (en) Radial pump or motor
KR20160089385A (en) Internal combustion engine
RU2268368C2 (en) Birotational internal combustion engine with toroidal pistons
JPH08177511A (en) Cam type engine
RU2084665C1 (en) Internal combustion engine
JP3172366B2 (en) Cam type engine
RU2122662C1 (en) Crankshaft of two-stroke internal combustion engine
KR19980013598A (en) Double acting engine
KR200389358Y1 (en) double acting engine
JP2632510B2 (en) Piston / cylinder machine that uses continuous spin rotation for reciprocation
JPH04116231A (en) Two cycle internal combustion engine
JPH084553A (en) Cam type engine
KR970075258A (en) Crankless piston engines
EP2312121A1 (en) Internal combustion engine with rotating cylinders
EP0838581A1 (en) Internal combustion engine
AU6349696A (en) Opposed piston combustion engine
RU97116459A (en) FOUR STROKE COMBINED INTERNAL COMBUSTION ENGINE - 3 (DIESEL)

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20050112

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20050221

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060212

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060212

RZ4A Other changes in the information about an invention