UA98418C2 - Rotary hybrid engine - Google Patents
Rotary hybrid engine Download PDFInfo
- Publication number
- UA98418C2 UA98418C2 UAA201104742A UAA201104742A UA98418C2 UA 98418 C2 UA98418 C2 UA 98418C2 UA A201104742 A UAA201104742 A UA A201104742A UA A201104742 A UAA201104742 A UA A201104742A UA 98418 C2 UA98418 C2 UA 98418C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- rotor
- engine
- pistons
- guide grooves
- impeller
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Винахід належить до двигунобудування, зокрема до роторно-поршневих двигунів внутрішнього згоряння, і може бути використаний як силова установка в різних машинах, зокрема для транспортних засобів.The invention belongs to engine construction, in particular to rotary-piston internal combustion engines, and can be used as a power plant in various machines, in particular for vehicles.
Відомо про роторний двигун (патент РФ Мо 2158375, Б02857/00, г02853/00, 2000) ГІ, який містить корпус, що складається з утворюючих порожнину кільця й бічних кришок з напрямними канавками й впускними й випускними вікнами. У порожнині корпуса розміщений циліндричний ротор, на торцях якого встановлені диски із прорізами, орієнтованими - радіально. Диски мають у площині обертання ротора дугоподібну форму, своєю опуклістю звернені у бік обертання ротора. Робочі циліндри у вигляді прорізів фігурного профілю й поршні, поміщені в циліндри й, які мають напрямні пальці, установлені з можливістю взаємодії з напрямними канавками. У цьому двигуні поршні виконані у вигляді лопаток і встановлені з можливістю повороту в циліндрі навколо фіксуючих пальців, зафіксованих у дисках ротора. Напрямні пальці пропущені крізь дугоподібні прорізи дисків ротора з можливістю зворотно-поступального переміщення в них.It is known about the rotary engine (patent RF Mo 2158375, B02857/00, g02853/00, 2000) GI, which contains a body consisting of cavity-forming rings and side covers with guide grooves and inlet and outlet windows. A cylindrical rotor is placed in the body cavity, on the ends of which discs with radially oriented slots are installed. The disks have an arc-shaped shape in the plane of rotation of the rotor, their convexity is turned in the direction of rotation of the rotor. Working cylinders in the form of slots of a shaped profile and pistons placed in the cylinders and having guide fingers are installed with the possibility of interaction with the guide grooves. In this engine, the pistons are made in the form of blades and are installed with the possibility of rotation in the cylinder around the locking fingers fixed in the rotor disks. The guide fingers are passed through the arc-shaped slots of the rotor disks with the possibility of reciprocating movement in them.
Зазор між внутрішніми поверхнями бічних кришок ротора, кромок порожнин, які утворюють циліндри й поверхнею поршня перекритий ущільненнями. Відомий роторний двигун дозволяє підвищити надійність ущільнення робочих циліндрів.The gap between the inner surfaces of the side covers of the rotor, the edges of the cavities that form the cylinders and the surface of the piston is covered by seals. The well-known rotary engine makes it possible to increase the reliability of the sealing of the working cylinders.
Використовування на пальці ролика обумовлює низький моторесурс двигуна, відсутність ущільнень між ротором і корпусом обумовлює низький ККД.The use of the roller on the finger leads to a low motor life of the engine, the lack of seals between the rotor and the housing leads to a low efficiency.
Відомий ротативний двигун (авт. свід. СРСР Мо 1455007, Е02857/00, 1989) |2І, який містить корпус, що складається з кільця й бічних кришок, утворюючих порожнину. Бічні кришки мають напрямні канавки й впускні й випускні вікна. У порожнині корпуса розміщений циліндричний ротор у вигляді дисків із прорізами, у яких з можливістю руху встановлені вставки фігурного профілю з робочими циліндрами й поршнями двосторонньої дії, поміщеними в циліндри.A known rotary engine (auth. certificate USSR Mo 1455007, E02857/00, 1989) |2I, which contains a body consisting of a ring and side covers forming a cavity. The side covers have guide grooves and intake and exhaust windows. A cylindrical rotor is placed in the cavity of the body in the form of discs with slots, in which, with the possibility of movement, inserts of a shaped profile with working cylinders and double-acting pistons placed in the cylinders are installed.
Вставки мають пальці, установлені з можливістю взаємодії з напрямними канавками. Вставки виконані циліндричними з можливістю повороту навколо своєї осі. Наявність поршнів двобічного дії дозволяє підвищити плавність перетворення поворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух ротора за рахунок зменшення динамічних навантажень на пару "палець - канавка", що веде до деякого підвищення моторесурсу двигуна. Завдяки поршням двобічного дії збільшується потужність.Inserts have fingers installed with the possibility of interaction with guide grooves. Inserts are made cylindrical with the possibility of rotation around its axis. The presence of two-way pistons allows to increase the smoothness of the transformation of the reciprocating movement of the pistons into the rotational movement of the rotor due to the reduction of dynamic loads on the "finger - groove" pair, which leads to a certain increase in the motor resource of the engine. Thanks to the double action pistons, the power increases.
Зо Проте, так само, як і у рішенні (1), використовування на пальці ролика обумовлює низький моторесурс двигуна, відсутність ущільнень між ротором і корпусом обумовлює низький ККД.However, just as in solution (1), the use of a roller on the finger causes a low motor life of the engine, the lack of seals between the rotor and the housing causes a low efficiency.
Розміщення циліндрів із поршнями в циліндричних вставках обмежує число циліндрів в роторі, і створює проблеми механічного резонансу між частотою обертання ротора і власною частотою циліндрових вставок, що обмежує зростання питомої потужності двигуна.Placement of cylinders with pistons in cylindrical inserts limits the number of cylinders in the rotor, and creates problems of mechanical resonance between the frequency of rotation of the rotor and the natural frequency of the cylinder inserts, which limits the growth of the specific power of the engine.
Відомий ротативний гібридний двигун, вибраний як прототип (патент України Мо 76678ЦА,The well-known rotary hybrid engine, selected as a prototype (patent of Ukraine Mo 76678ЦА,
Е02857/00, 2006) ІЗ). Двигун містить корпус, що складається з виконаних з металокерамічного матеріалу кільця й бічних кришок, які утворюють порожнину, в кришках виконані напрямні канавки та впускні і випускні вікна. В порожнині корпусу розміщений циліндричний ротор у вигляді дисків із прорізами. В прорізах установлені дугоподібні вставки із робочими циліндрами і поршнями двобічного дії, поміщеними в циліндри і забезпеченими пальцями, встановленими із можливістю взаємодії із напрямними канавками. Бічні кришки корпусу виконані (із металокерамічного матеріалу, прорізи в дисках ротора орієнтовані радіально і мають в площині ротора дугоподібну форму, а на пальці поршнів установлені повзуни, і в напрямних канавках між повзунами поршнів установлені додаткові повзуни. Кільце корпусу забезпечено пристроєм регулювання зазору між ротором і бічними кришками корпусу. Виконання бічних кришок корпусу із металокерамічного матеріалу дозволяє підвищити температуру поверхні бічних кришок в області робочого ходу поршнів без підвищення температури в інших областях, і відповідно підвищити ККД двигуна. Виконання вставок в дисках ротора орієнтованими радіально, що мають в площині обертання ротора дугоподібну форму, своєю опуклістю звернуті у бік обертання ротора, дозволяє знизити динамічні навантаження і збільшити моторесурс, а також збільшити число циліндрів в роторі, що веде до підвищення питомої потужності і обертаючого моменту, оскільки одночасно декілька поршнів здійснюють робочий хід як до центру ротора, так і від нього. Розташування постійних магнітів в периферійній частині ротору та електричних обмоток навколо них поєднують тепловий та електричний двигун в одному корпусі, тобто створюють гібридний двигун. Електрична частина двигуна виконує функції стартера, генератора, електродинамічного гальма та двигуна при непрацюючим тепловому двигуні.E02857/00, 2006) IZ). The engine contains a body consisting of rings and side covers made of metal-ceramic material, which form a cavity, the covers have guide grooves and intake and exhaust windows. A cylindrical rotor in the form of discs with slots is placed in the body cavity. Arc-shaped inserts with working cylinders and double-action pistons placed in the cylinders and provided with fingers installed with the possibility of interaction with the guide grooves are installed in the slots. The side covers of the housing are made of metal-ceramic material, the slots in the rotor disks are oriented radially and have an arc-shaped shape in the rotor plane, and sliders are installed on the piston fingers, and additional sliders are installed in the guide grooves between the piston sliders. The housing ring is equipped with a device for adjusting the gap between the rotor and side covers of the body. Making the side covers of the body from metal-ceramic material allows you to increase the temperature of the surface of the side covers in the area of the working stroke of the pistons without increasing the temperature in other areas, and accordingly increase the efficiency of the engine. shape, with its convexity facing the direction of rotation of the rotor, allows to reduce dynamic loads and increase the motor resource, as well as to increase the number of cylinders in the rotor, which leads to an increase in specific power and torque, since at the same time several pistons carry out a working stroke of up to cents ru of the rotor, and from it. The arrangement of permanent magnets in the peripheral part of the rotor and the electrical windings around them combine the heat and electric motor in one housing, that is, they create a hybrid motor. The electric part of the engine performs the functions of starter, generator, electrodynamic brake and engine when the heat engine is not working.
Недоліком двигуна-прототипу є те, що повзуни поршнів двигуна-прототипу під час робочого ходу поршнів зазнають значне питоме навантаження на поверхню, яка взаємодіє з поверхнею напрямної канавки, що створює ризик передчасного руйнування. Суттєвим недоліком також є 60 неможливість роботи електричного двигуна без обертання ротора теплового двигуна, що призводить до втрат енергії на переміщення поршнів в циліндрах ротора. В деяких випадках інерційні властивості двигуна, обумовлені суттєвою масою ротора, що обертається на великих обертах, є негативними через утворення значної коріолісової сили при зміненні положення вісі двигуна.A disadvantage of the prototype engine is that the sliders of the pistons of the prototype engine during the working stroke of the pistons experience a significant specific load on the surface that interacts with the surface of the guide groove, which creates a risk of premature failure. A significant disadvantage is also the impossibility of operation of the electric motor without rotation of the rotor of the heat engine, which leads to energy losses for the movement of pistons in the rotor cylinders. In some cases, the inertial properties of the engine, due to the significant mass of the rotor rotating at high speeds, are negative due to the formation of a significant Coriolis force when the position of the engine axis changes.
В основу винаходу поставлена задача вдосконалити гібридний ротативний двигун, щоб він, в порівнянні з відомим, мав би більший ККД, питому потужність та надійність.The invention is based on the task of improving the hybrid rotary engine so that, compared to the known one, it would have greater efficiency, specific power and reliability.
Поставлена задача, згідно з винаходом, вирішується наступним чином: співвісно з ротором на окремому валу зі сторони впускних вікон встановлено нагнітаючу крильчатку, яка має встановлені на периферії магніти та з'єднана з валом ротору керованою муфтою і редуктором, який забезпечує обертання крильчатки в протилежному від ротору напрямку. Це забезпечує поліпшене надання повітря до впускних вікон теплового двигуна, можливість роботи електричного двигуна без обертання ротору теплового двигуна, зниження величини коріолісової сили при зміні положення вісі двигуна, тобто забезпечує підвищення ККД і питомої потужності гібридного двигуна.The task, according to the invention, is solved as follows: coaxially with the rotor on a separate shaft from the side of the intake windows, a discharge impeller is installed, which has magnets installed on the periphery and is connected to the rotor shaft by a controlled clutch and a reducer, which ensures the rotation of the impeller in the opposite direction from direction rotor. This provides improved air supply to the intake windows of the heat engine, the possibility of operation of the electric engine without rotation of the rotor of the heat engine, a reduction in the value of the Coriolis force when the position of the engine axis changes, that is, it provides an increase in the efficiency and specific power of the hybrid engine.
Задля підвищення надійності роботи двигуна повзуни поршнів виконані з секцій, які надягнені на пласкі пружини, що закріплені на пальцях поршнів, в секціях повзунів влаштовані короткозамкнені електричні обмотки, а під поверхнею направляючих канавок встановлені магніти, що зменшує тиск та тертя поверхонь повзунів і напрямної канавки.In order to increase the reliability of the engine, the sliders of the pistons are made of sections that are put on flat springs fixed on the piston fingers, short-circuited electrical windings are arranged in the sections of the sliders, and magnets are installed under the surface of the guide grooves, which reduces the pressure and friction of the surfaces of the sliders and the guide groove.
Опис конструкції.Design description.
На фіг. 1 зображений поперечний переріз пропонованого двигуна, на фіг. 2 - фрагмент поздовжнього перерізу пропонованого двигуна, на фіг. З - повзун поршня в напрямної канавці.In fig. 1 shows a cross-section of the proposed engine, in fig. 2 - a fragment of the longitudinal section of the proposed engine, in fig. C - piston slider in the guide groove.
Пропонована конструкція ротативного гібридного двигуна містить корпус, що складається із утворюючих порожнину кільця 1 (фіг. 1) і бічних кришок 2 із напрямними канавками 3. В бічних кришках 2 із металокерамічного матеріалу виконані впускні 4 і 5 та випускні б і 7 вікна. В порожнину корпусу поміщений циліндричний ротор у вигляді дисків 8 (фіг. 2) із прорізами 9, в яких установлені дугоподібні вставки 10. Прорізи 9 орієнтовані радіально і мають в площині обертання ротору дугоподібну форму, своєю опуклістю звернуті убік обертання ротору. У вставки 10, які є циліндрами, поміщені поршні 11 двобічного дії, забезпечені пальцями 12 (фіг. 3), встановленими із можливістю взаємодії із напрямними канавками 3. На пальці 12 поршнів 11The proposed design of the rotary hybrid engine includes a body consisting of cavity-forming rings 1 (Fig. 1) and side covers 2 with guide grooves 3. In the side covers 2 made of metal-ceramic material, intake windows 4 and 5 and exhaust b and 7 windows are made. A cylindrical rotor in the form of disks 8 (Fig. 2) with slots 9, in which arc-shaped inserts 10 are installed, is placed in the body cavity. The slots 9 are oriented radially and have an arc-shaped shape in the plane of rotation of the rotor, their convexity is directed to the side of the rotation of the rotor. In the inserts 10, which are cylinders, two-way pistons 11 are placed, equipped with fingers 12 (Fig. 3), installed with the possibility of interaction with the guide grooves 3. On the fingers 12, pistons 11
Зо установлено повзуни 13 складені із пласких пружин 14 і секцій з короткозамкненими гілками 15.Sliders 13 consisting of flat springs 14 and sections with short-circuited branches 15 are installed.
Між повзунами 13 встановлені додаткові повзуни 16. В бічних кришках під поверхнею напрямних канавок З поміщені магніти 17. Співвісно з ротором двигуна з боку впускних вікон 4 і 5 встановлена крильчатка 18 з магнітами 19, яка з'єднана з ротором через керовану муфту 20 і редуктор 21. На корпусі двигуна встановлені електричні обмотки 22. Вал крильчатки 23 є валом відбору потужності гібридного двигуна.Additional sliders 16 are installed between the sliders 13. Magnets 17 are placed in the side covers under the surface of the guide grooves Z. An impeller 18 with magnets 19 is installed in line with the engine rotor from the side of the intake windows 4 and 5, which is connected to the rotor through a controlled clutch 20 and a gearbox 21. Electrical windings are installed on the motor housing 22. Impeller shaft 23 is the power take-off shaft of the hybrid engine.
Робота двигуна.Engine operation.
Теплова частина пропонованого гібридного двигуна працює наступним чином: при обертанні ротору поршні 11 виконують поворотно-поступальний рух в циліндрах 10, які послідовно суміщаються з впускними вікнами 4 і 5, зонами стискування і робочого ходу, випускними вікнами 6 ї 7. При працюючому тепловому двигуні вал ротору та вал крильчатки з'єднанні муфтою 20 і крильчатка 18 примусово надає повітря до впускних вікон 4 і 5, а електрична машина, яка складається з магнітів 19 і обмоток 22, працює в режимі стартера, генератора та електродинамічного гальма в системі рекуперації енергії. Цім досягається підвищення питомої потужності та ККД двигуна. При цьому крильчатка обертається в бік, протилежний напрямку обертання ротору, що забезпечується редуктором 21. Цим досягається зменшення коріолісової сили, яка виникає під час змінення положення вісі двигуна. В режимі електричного двигуна муфта 20 роз'єднує вали ротора та крильчатки і валом відбору потужності є вал крильчатки 23.The thermal part of the proposed hybrid engine works as follows: when the rotor rotates, the pistons 11 perform a reciprocating movement in the cylinders 10, which are sequentially aligned with the intake windows 4 and 5, the compression and stroke zones, the exhaust windows 6 and 7. When the heat engine is working, the shaft the rotor and the impeller shaft are connected by the clutch 20 and the impeller 18 forcibly supplies air to the intake windows 4 and 5, and the electric machine, which consists of magnets 19 and windings 22, works in the mode of the starter, generator and electrodynamic brake in the energy recovery system. This increases the specific power and efficiency of the engine. At the same time, the impeller rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, which is provided by the reducer 21. This achieves a reduction in the Coriolis force that occurs when the position of the motor axis changes. In the electric motor mode, the clutch 20 disconnects the rotor and impeller shafts, and the power take-off shaft is the impeller shaft 23.
Ротор теплового двигуна при цьому не обертається. Цим досягається підвищення ККД гібридного двигуна. Повзуни 13 поршнів, складені із пласких пружин 14 і секцій із короткозамкненими гілками 15, рухаються в напрямних канавках і повторюють завдяки пружинам їх форму перемінної кривизни. Цим досягається більш повний контакт поверхонь повзунів з поверхнями канавок, що зменшує тиск в цьому контакті та надає можливість оптимізувати форму канавок в більш широких межах. Елементи електромагнітної системи, якими є короткозамкнені гілки секцій 15 та магніти 17 під поверхнею канавок, зменшують при русі повзунів в канавках взаємний тиск та тертя, що підвищує ККД та надійність роботи двигуна.At the same time, the rotor of the heat engine does not rotate. This increases the efficiency of the hybrid engine. The sliders 13 of the pistons, composed of flat springs 14 and sections with short-circuited branches 15, move in the guide grooves and, thanks to the springs, repeat their form of variable curvature. This achieves a more complete contact of the surfaces of the sliders with the surfaces of the grooves, which reduces the pressure in this contact and makes it possible to optimize the shape of the grooves within wider limits. Elements of the electromagnetic system, which are short-circuited branches of sections 15 and magnets 17 under the surface of the grooves, reduce mutual pressure and friction when the sliders move in the grooves, which increases the efficiency and reliability of the engine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201104742A UA98418C2 (en) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Rotary hybrid engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201104742A UA98418C2 (en) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Rotary hybrid engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA98418C2 true UA98418C2 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=52296962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA201104742A UA98418C2 (en) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Rotary hybrid engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA98418C2 (en) |
-
2011
- 2011-04-18 UA UAA201104742A patent/UA98418C2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2651000C2 (en) | Device for machine of displacement type, controlling gear arrangement for device and use of controlling gear arrangement | |
RU2641773C2 (en) | Rotary machine | |
ES2763347T3 (en) | A hot air engine | |
JP2013533411A (en) | Assemblies, especially composite engines, generators or compressors | |
CA2890480C (en) | Rotary machine | |
UA98418C2 (en) | Rotary hybrid engine | |
CN101852124B (en) | Precession rotary engine | |
CN109944687A (en) | A kind of three-apexed rotor of rotary polygonal piston engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
KR20110003396A (en) | An olive-shaped rotary engine | |
CN104302872B (en) | Rotary piston engine | |
CN103277191B (en) | Annular reciprocating type piston engine and even permutation annular reciprocating type piston engine | |
EP2749768B1 (en) | Radial piston hydraulic machine and wind turbine generator | |
RU2625071C2 (en) | Rotary stirling engine | |
CN203384045U (en) | Enclosed cavity-volume circular increasing /decreasing device with double rotors | |
RU2441992C1 (en) | Rotary diesel engine | |
RU2565940C1 (en) | Rotary-vane internal combustion engine | |
KR101305201B1 (en) | Stirling engine with pneumatic structure accelerated rotary speed | |
WO2007011321A1 (en) | Rotary engine | |
CN202065061U (en) | Power transmitting device combined by cam and multi-rod mechanism | |
SK500012013U1 (en) | Workspace with rotary moving piston | |
GB2557946A (en) | Rotary engine | |
WO2009005480A1 (en) | Steam engine with rotating piston and the manner of cooling and lubricating thereof | |
RU170006U1 (en) | MAGNETO ELECTRIC MACHINE | |
RU2190106C2 (en) | Rotary engine (versions) |