CS219741B1

CS219741B1 - Combustion motor with rotating piston

Info

Publication number: CS219741B1
Application number: CS86581A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Vychodil
Original assignee: Jaroslav Vychodil
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1983-03-25

Description

Výhody navrženého řešení spočívají v tom, že těsnění krouživého pístu pomocí labyrintových komůrek je bezdotykové, takže nedochází ^!ke tření jako u těsnění mechanického. To umožňuje zvýšit otáčky motoru do vyšších hodnot, než bylo doposud možné. Současně zajišťuje vysokou životnost navrženého těsnění.The advantages of the proposed solution lie in the fact that the sealing of the rotary piston by means of labyrinth chambers is contactless, so that it does not occur ^! for friction as with mechanical seals. This makes it possible to increase the engine speed to higher values than previously possible. At the same time, it ensures a long service life of the proposed seal.

Na připojených výkresech je na obr. 1 v nárysu znázorněno základní uspořádání motoru, včetně podrobností týkajících se utěsnění krouživého pístu, obr. 2 značí totéž v bokorysu, obr. 3 vytsvětluje funkci navrženého motoru v uspořádání základního alternativního provedení, obr. 4 znázorňuje podobně jako obr. 5 další dvě alternativy provedení. Obr. 3 až 5 již neuvádějí podrobnosti vyznačené na prvních dvou výkresech.In the accompanying drawings, FIG. 1 is a front elevational view of the basic engine configuration, including details of the rotary piston seal; FIG. 2 shows the same side elevation; FIG. 3 illustrates the function of the engine proposed in the basic alternative embodiment; FIG. FIG. 5 shows two alternative embodiments. Giant. 3 to 5 no longer provide details indicated in the first two drawings.

Motor podle vynálezu se skládá z tělesa válce 1, jehož otvor, ve kterém pracuje krouživý píst 7, je tvořen hladkou válcovou plochou 13 a válcovou plochou 14. Jejich středy jsou od sebe vzdáleny o určenou hodnotu x. Na tělese válce 1 je v místě spojení hladké válcové plochy 13 a válcové plochy 14 spalovací komora 4 se zapalovací svíčkou 25. Na protilehlé straně tělesa válce 1 — posunutý o úhel cť — je utvořen výfukový kanál 5 a na opačnou stranu — posunutý o úhel β— sací kanál 6.The engine according to the invention consists of a cylinder body 1, the opening of which the circular piston 7 operates is formed by a smooth cylindrical surface 13 and a cylindrical surface 14. Their centers are spaced by a specified value x. On the cylinder body 1 there is a combustion chamber 4 with a spark plug 25 at the junction of the smooth cylindrical surface 13 and the cylindrical surface 14. On the opposite side of the cylinder body 1 - shifted by an angle α - an exhaust duct 5 is formed. - suction channel 6.

Otvor tělesa válce 1 je pevně uzavřen přední přírubou 2 a na opačné straně zadní přírubou 3. V přední přírubě 2 1 v zadní přírubě 3 jsou ustavena ložiska 27, ve kterých je uložen krouživý píst 7.The opening of the cylinder body 1 is firmly closed by the front flange 2 and on the opposite side by the rear flange 3. In the front flange 21 in the rear flange 3 bearings 27 are received, in which the rotary piston 7 is mounted.

Krouživý píst 7 je tvořen prvním segmentem 8 a druhým segmentem 9, které pevně, ale otočně spojuje střední díl 10, První ségment 8 přechází ve hřídel 12, která je otočně uložená pomocí ložisek 27 v přední přírubě 2, stejně jako druhý segment 9 přechází ve hřídel 11, která je pomocí ložisek 27 Otočně uložená v zadní přírubě 3.The rotary piston 7 is formed by a first segment 8 and a second segment 9, which rigidly but pivotally connects the central portion 10. The first segment 8 passes into a shaft 12 which is rotatably supported by bearings 27 in the front flange 2, shaft 11, which is supported by bearings 27 rotatably mounted in the rear flange 3.

Těsnění krouživého pístu 7 je tvořeno vnějšími labyrintovými komůrkami 17, které jsou uspořádány napříč celé obvodové plochy druhého¹ segmentu 9 a po obou jeho bočních plochách od hrany obvodové plochy po těsnicí polokroužek 19. Další labyrintové -komůrky 18 se nalézají na válcové ploše 14 tělesa válce 1 a přecházejí na přední přírubu 2 i zadní přírubu 3 až do míst, kde opisuje dráhu těsnicí polokroužek 19. Labyrintové komůrky 18 jsou uspořádány na válcové ploše 14 od spalovací komory 4 až za výfukový kanál 5.Sealing gyratory piston 7 is formed with an outer labyrinth chambers 17 which are arranged transversely over the entire peripheral surface of the second segment ¹ and 9 on both its side surfaces from the edge of the peripheral sealing surface on the semicircle 19. Further labyrinth -komůrky 18 are located on the cylindrical surface 14 of the cylinder body 1 and pass to both the front flange 2 and the rear flange 3 up to the point where the sealing half-ring 19 is described.

Utěsnění bočních stěn krouživého pístu 7 zajišťují těsnicí polokroužky 19, které jsou uložené v drážkách prvního segmentu 8 i druhého segmentu 9 a nejlépe pružinami dotlačovány do přední příruby 2 i zadní příruby 3. Boční stěny středního dílu 10 jsou podobně utěsněny těsnicími líštami 20 a zaoblenými těsnicími lištami 21.Sealing of the side walls of the circular piston 7 is provided by sealing rings 19, which are housed in the grooves of the first segment 8 and the second segment 9 and preferably sprung into both the front flange 2 and the rear flange 3. moldings 21.

Utěsněno je dále spojení mezi prvním segmentem 8 a středním dílem 10 a spojení mezi -druhým segmentem 9 a středním dílemThe connection between the first segment 8 and the middle piece 10 and the connection between the second segment 9 and the middle piece are also sealed.

10. Těsnění tvoří těsnicí lišty 22, které jsou uloženy v drážkách středního dílu 10 a nejlépe pružinami dotlačovány do čelních ploch segmentu 8 i druhého segmentu 9.10. The seals are formed by sealing strips 22 which are seated in the grooves of the central part 10 and preferably are sprung by the front surfaces of the segment 8 and the second segment 9.

Motor podle vynálezu pracuje tak, že v okamžiku, kdy krouživý píst 7 uzavře sací kanál 6, nastává v kompresním prostoru 23 stlačování palivové směisi, zatímco na protilehlé straně krouživého pístu 7 odcházejí spálené plyny výfukovým kanálem 5, jak je znázorněného na obr. 3 A.The engine according to the invention operates such that when the rotary piston 7 closes the intake duct 6, the fuel mixture is compressed in the compression chamber 23, while on the opposite side of the rotary piston 7 the combustion gases leave the exhaust duct 5 as shown in FIG. .

Když dojde střední díl 10 krouživého pístu 7 ke spalovací komoře 4, je palivová směs komprimována a v -daném předstihu zažehnutá zapalovací svíčkou 25. Nastává expanze a pracovní takt. Současně se prostor uvnitř krouživého pístu 7 zvětšil do -maximální hodnoty, vznikl v něm odchodem spálených plynů podtlak a po otevření sacího kanálu 6 zadní hranou druhého segmentu 9 nastává nasávání palivové směsi do vnitřního prostoru krouživého pístu 7, jak je znázorněno na obr. 3 B.When the central part 10 of the rotary piston 7 reaches the combustion chamber 4, the fuel mixture is compressed and ignited by the spark plug 25 in advance. At the same time, the space inside the rotary piston 7 has increased to a maximum value, a negative pressure has been generated by the combustion gases, and after opening the intake duct 6 through the rear edge of the second segment 9 suction of the fuel mixture into the inner space of the rotary piston 7 .

V průběhu dalšího otáčení krouživého pístu 7 pokračuje v pracovním prostoru 24 expanze a pracovní takt a na opačné straně krouživého pístu 7 nasává palivové směsi, jak je znázorněno na obr. 3, C.During further rotation of the rotary piston 7, expansion and working cycle continue in the working space 24 and suck in fuel mixtures on the opposite side of the rotary piston 7 as shown in Fig. 3, C.

Pracovní takt je ukončen otevřením výfukového kanálu 5 krouživým pístem 7 a spálené plyny -odcházejí. S-oučasně na opačné sraně krouživého -pístu 7 je palivová směs vytlačovaná z vnitřního prostoru krouživého pístu 7, který se postupně zmenšuje, do kompresního· prostoru 23. Zároveň je tento prostor ještě doplňován palivovou směsí, která setrvačností prou-dí ze sacího kanálu 6 do jeho uzavření, jak je znázorněno na obr. 3 D.The working cycle is terminated by opening the exhaust duct 5 with a rotary piston 7 and the burnt gases leave. At the same time on the opposite side of the rotary piston 7, the fuel mixture is forced out of the inner space of the rotary piston 7, which gradually decreases, into the compression chamber 23. At the same time this space is supplemented with fuel mixture which flows through the suction channel 6 until it is closed, as shown in Figure 3D.

Palivová -směs je po dalším otočení krouživého pístu 7 komprimována a proces se opakuje.The fuel mixture is compressed after further rotation of the rotary piston 7 and the process is repeated.

Krouživý píst 7 provádí pohyb rotační, -přičemž první segment 8 i druhý segment 9 rotují nerovnoměrně. Mezi obvodovými plochami krouživého pístu 7 a hladkou válcovou plochou 13 i válcovou plochou 14 je- vůle S, takže nedo-chází ke tření jako u spalovacích motorů s vratným pohybem pístu, což podstatně snižuje pasivní odpor navrženéhoi -motoru.The rotary piston 7 performs a rotational movement, wherein the first segment 8 and the second segment 9 rotate unevenly. Between the circumferential surfaces of the rotary piston 7 and the smooth cylindrical surface 13 and the cylindrical surface 14 of the clearance S, there is no friction as in reciprocating internal combustion engines, which considerably reduces the passive resistance of the designed motor.

Vnější labyrintové komůrky 17 i vnitřní labyrintové komůrky 18 se při kompresi zaplní palivovou Směsí postupně s ubývající hodnotou tlaku. Po zážehu palivová směs pr-ohořívá.Both the outer labyrinth chambers 17 and the inner labyrinth chambers 18 are filled with the fuel mixture gradually as the pressure decreases as the pressure is compressed. After ignition, the fuel mixture burns.

Pohybem rotujícího krouživého pístu 7 nastává postupné odkrývání vnějších labyrintových komůrek 17 i vnitřních labyrintových komůrek 18, takže i expandované plyny z labyrintových komůrek vykonávají práci v pracovním prostoru 24.By moving the rotating rotary piston 7, the outer labyrinth chambers 17 and the inner labyrinth chambers 18 are gradually exposed, so that even the expanded gases from the labyrinth chambers perform work in the working space 24.

Působením plynů do labyrintového těsnění je časově omezeno. Čím vyšší jsou otáčky motoru, tím kratší je -doba působení plynu.The action of gases in the labyrinth seal is limited in time. The higher the engine speed, the shorter the gas action time.

219 7 41220 7 41

Tím také dochází ke zlepšení účinnosti labyrintového těsnění.This also improves the efficiency of the labyrinth seal.

Další .alternativní provedení je uvedeno na obr. 4. Spočívá v rozdílném uspořádání sacího, kanálu, jenž neprochází tělesem válce 1, jak bylo· uvedeno v popisu základního provedení, ale palivová směs je nasávána dutou hřídelí druhého, segmentu 9, prochází kanálem 28, který je ukončen otvorem v zadním čele druhého segmentu 9. Aby bylo zajištěno dokonalé plnění kompresního prostoru 23 palivivou směsí i v .poslední fázi sání, kdy dochází k přiblížení zadních čel prvního segmentu 8 i druhého segmetnu 9, a tím téměř k uzavření plnicího kanálu 28, je v zadním čele prvního segmentu 8 vytvořen přepouštěcí kanál 30.Another alternative embodiment is shown in FIG. 4. It consists in a different arrangement of the intake duct which does not pass through the cylinder body 1 as mentioned in the description of the basic embodiment, but the fuel mixture is sucked through the hollow shaft of the second segment 9 through the duct 28. In order to ensure a perfect filling of the compression space 23 with fuel mixture also in the last suction phase, the rear faces of the first segment 8 and the second segment 9 are approached, thus almost closing the filling channel 28. , a bypass channel 30 is formed in the rear face of the first segment 8.

Funkce je obdobná jako u základního· provedení s tím rozdílem, že palivová směs je nasávána dutou hřídelí, prochází kanálem 26 a otvorem v zadním čele druhého segmentu 9 vchází do vnitřnho prostoru krouživého pístu 7. Přitom kanál 26 vyvozuje při rotaci krouživého pístu 7 kompresní účinek.The function is similar to that of the basic embodiment, except that the fuel mixture is sucked through the hollow shaft, passes through the channel 26 and through the opening in the rear face of the second segment 9 enters the interior of the rotary piston 7. .

Další alternativní provedení, jež je uvedené na obr. 5, řeší vnitřní chlazení motoru vzduchem. Nasávání palivové směsi je uskutečněno podobně jako u předcházejícího provedení dutou hřídelí, tentokrát prvního segmentu 8, kterým prochází plnicí kanál 28, ústící na konci obvodové plochy prvního segmentu 8.Another alternative embodiment, shown in Fig. 5, addresses the internal air cooling of the engine. The fuel mixture is sucked in similarly as in the previous embodiment through a hollow shaft, this time the first segment 8 through which the filling channel 28 extends at the end of the peripheral surface of the first segment 8.

Obdobně je řešen průchod chladicího vzduchu. Kanál je veden dutou hřídelí druhého segmentu 9. Vzduch vchází do dutiny segmentu a odchází kanálem 29 dvěma otvory při okrajích zadní části obvodové plochy druhého segmentu 9.Similarly, the passage of cooling air is solved. The channel is guided through the hollow shaft of the second segment 9. The air enters the cavity of the segment and exits through the channel 29 through two holes at the edges of the rear portion of the peripheral surface of the second segment 9.

Uvedené uspořádání zajišťuje plnění kompresního prostoru 23 palivovou směsí, zatímco po otočení krouživého pístu 7 je plnicí kanál 28 uzavřen vnitřní stěnou tělesa válce 1.Said arrangement ensures the filling of the compression chamber 23 with fuel mixture, while after the rotation of the rotary piston 7 the filling channel 28 is closed by the inner wall of the cylinder body 1.

Aby s při míjení výfukového kanálu 5 nedostala palivová směs z plnicího kanálu 28 přímo do výfuku, je výfukový kanál 5 uspořádán do dvou otvorů po okrajích válcové plochy 14, je znázorněno na obr. 1, zatímco plnicí kanál 28 je uprostřed prvního segmentu 8.In order to avoid passing fuel mixture directly from the feed channel 28 into the exhaust when passing the exhaust duct 5, the exhaust duct 5 is arranged in two holes along the edges of the cylindrical surface 14, shown in Fig. 1 while the feed duct 28 is in the middle of the first segment 8.

Druhým segmentem 9 je do motoru vháněn chladicí vzduch. Toto uspořádání zajišťuje chlazení vnitřní dutiny druhého segmentu 9 a dále pracovního prostoru 24, kde probíhala expanze, zatímco po otočení krouživého pístu 7 na opačné straně je kanál chladicího vzduchu 29 uzavřen vnitřní stěnou tělesa válce 1.Cooling air is blown into the engine through the second segment 9. This arrangement ensures cooling of the inner cavity of the second segment 9 and further of the working space 24 where expansion has taken place, while upon rotation of the rotary piston 7 on the opposite side, the cooling air channel 29 is closed by the inner wall of the cylinder body.

Aby se chladicí vzduch nedostal do spalovací komory 4, kde by ředil palivovou směs, je spalovací komora 4 zúžena do středu tělesa válce 1, jak je znázorněno na obr. 1, je i v tomto případě kanál chladicího vzduchu 29, větvící ise do dvou otvorů na okrajích druhého segmentu 9, překrytí vnitřní stěnou tělesa válce 1.In order to prevent the cooling air from entering the combustion chamber 4 to dilute the fuel mixture, the combustion chamber 4 is tapered to the center of the cylinder body 1, as shown in FIG. 1, in this case also the cooling air channel 29 branching into two openings at the edges of the second segment 9, overlapping the inner wall of the cylinder body 1.

Když chladicí vzduch projde dutinou druhého segmentu 9 a kanálem 29 do· pravovního prostoru 24, odchází z motoru po odchodu spálených plynů výfukovým kanálemWhen the cooling air passes through the cavity of the second segment 9 and through the channel 29 into the conveying space 24, it leaves the engine after the combustion gases have passed through the exhaust channel.

5.5.

Výhody motoru s krouživým pístem podle vynálezu spočívají v tom, že energetické ztráty vzhledem k rotačnímu pohybu krouživého pístu jsou menší než u klasických motorů s vratným pohybem pístu.The advantages of the inventive rotary piston engine are that the energy losses due to the rotary motion of the rotary piston are less than that of conventional reciprocating piston engines.

Bezdotykové uložení krouživého pístu spolu s bezdotykovým utěsněním pomocí labyrintů zmenšuje pasivní odpory a zvyšuje životnost motoru.Contactless bearing of the rotary piston together with contactless sealing by means of labyrinths reduces passive resistances and increases engine life.

Relativně dlouhá doba plnění a vyprazdňování plynů zajišťuje dobrou účinnost motoru ve vysokých otáčkách. Konstrukce krouživého pístu umožňuje působení tlaku expadovaných plynů na poměrně velkém rameni, což příznivě ovlivňuje točivý moment, a tím i výkon motoru. Účinnost labyrintových komůrek vzrůstá se zvyšujícími se otáčkami krouživého pístu. To znamená, že Spektrum otáček motoru je posunuto do vyšších hodnot, než v ijakých pracují spalovací motory s vratným pohybem pístu 1 doposud známé motory s krouživým pístem. Další výhoda spočívá v malé oktanové náročnosti paliva.Relatively long filling and emptying times ensure good engine efficiency at high speeds. The design of the rotary piston allows the pressure of the exited gases to be applied to a relatively large arm, favorably affecting the torque and thus the engine power. The efficiency of the labyrinth chambers increases with increasing rotational speed of the rotary piston. This means that the engine speed spectrum is shifted to higher values than in the reciprocating internal combustion engines of the prior art rotary piston engines. Another advantage lies in the low octane fuel consumption.

Z výše uvedeného vyplývá, že motor podle vynálezu pracuje s dobrou účinností ve vysokých otáčkách, při značné úspoře paliva a menším množstvím škodlivých látek ve výfukových plynech.It follows from the above that the engine according to the invention operates with good efficiency at high speeds, with considerable fuel savings and less pollutants in the exhaust gases.

Mazání a chlazení motoru není předmětem tohoto vynálezu. Mazání lze použít buď dvoutaktní směsí paliva, nebo nucené olejové ztrátové s možností dávkování do exponovaných míst. Chlazení může být vodní i vzduchové.Lubrication and cooling of the engine is not an object of the present invention. Lubrication can be used either with a two-stroke fuel mixture or forced oil loss with the possibility of dosing into exposed areas. Cooling can be water or air.

Pokud se týká přípravy palivové směsi, je možno použít karburátor i přímý vstřik paliva do motoru při použití nuceného mazání.For the preparation of the fuel mixture, both the carburetor and the direct injection of fuel into the engine using forced lubrication can be used.

Využití motoru s krouživým pístem podle vynálezu je mnohostranné. Motor může nahradit doposud používané spalovací motory s vratným pohybem pístu v mobilních i stacionárních strojích, například u motorových jednostopých i dvoustopých vozidel, traktorů a jiných zemědělských i lesnických strojů, letadel, v různých stacionárních agregátech apod.The use of the rotary piston engine according to the invention is multifaceted. The engine can replace the piston reciprocating internal combustion engines used so far in mobile and stationary machines, for example in motorized two-track and two-track vehicles, tractors and other agricultural and forestry machinery, aircraft, various stationary aggregates, etc.

Claims

Subject

An internal combustion engine with a rotary piston comprising a cylinder on which a combustion chamber is provided with a spark plug, intake and exhaust ducts, and flanges provided with bearings which close the opening of the cylinder in which the rotary piston is located, characterized in that the opening of the cylinder body (1) is formed by a smooth cylindrical surface (13) and a cylindrical surface (14), the centers of which are spaced apart by a value (xj), where the smooth cylindrical surface (13) and the cylindrical surface (1-4) a combustion chamber (4) is formed and on the opposite side - displaced by an angle (α) - the exhaust ducts (5) are adapted, while on the opposite side - the exhaust ducts (5) - displaced by an angle (l / S) - the suction channels (6) are formed, the rotary piston (7j is formed by a first segment (8) which is fixed but rotatably connected to the central part (10) and the central part (10) is fixed but rotatable associated with the second segment (9j), wherein the first segment (8) is provided with a shaft () 1,2 which is rotatably mounted in bearings (27) which are mounted in the front flange (2), the front flange (2) being is rigidly connected to the cylinder body (1) and that the second segment (9) is provided with a shaft (11) rotatably mounted in bearings (27) that are seated in the rear flange (3), the rear flange (3) is rigidly connected to the cylinder body (1) but on the opposite side to the front flange (2j) and that between the peripheral surface of the first segment (8) and the cylindrical surface (14) as well as between the peripheral surface of the second segment (9) and the smooth with a cylindrical surface (13), a clearance is formed (Sj) and a clearance (Z) is formed between the side walls of the first segment (8), the second segment (9) and the middle part (10) and a front flange (2) and a rear flange (3) wherein the seals of the rotary piston (7j) form outer labyrinth chambers (17) which are and across the circumferential surface of the second segment (9) and the invention continue along its side walls and the inner labyrinth chamber (18) across the cylindrical surface (14) of the cylinder body (1) and continue at the front flange (2) and rear flange (3) in place of work space (2,4).

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first segment (8) and the second segment (9) are provided on both side walls with grooves in which the semi-rings (19) are forced to be forced into the front. the flange (2) as well as the rear flange (3), and that the central part (10) is provided on both side walls with grooves in which the sealing strips (20) and the rounded sealing strips (21) are freely mounted, which are - together with the sealing strips (20) are forced into the front flange (2) and the rear flange (3), the central part (10) being provided on both front rounded surfaces with grooves in which the sealing strips (22) are freely inserted. are forced into the inner end walls of the first segment (8) and the second segment (9j).

Internal combustion engine according to Claims 1 and 2, characterized in that a suction opening (31) is formed in the shaft (11 '), to which a feed channel (26) extends in the rear face of the second segment (9).

An internal combustion engine according to any one of Claims 1 to 2, characterized in that an opening (32) is formed in the shaft (12) to which a feed channel (28) extends at the end of the peripheral surface of the first segment (8). a shaft (11) is provided with an opening (31 ') to which a cooling air channel (29) extends at the end of the outer peripheral surface of the second segment (9).

'5. An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an overflow channel (30) is provided at the front of the first segment (8) and extends at the end of the peripheral surface of the first segment (8).