RU2009341C1 - Birotatory engine - Google Patents
Birotatory engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009341C1 RU2009341C1 SU904788472A SU4788472A RU2009341C1 RU 2009341 C1 RU2009341 C1 RU 2009341C1 SU 904788472 A SU904788472 A SU 904788472A SU 4788472 A SU4788472 A SU 4788472A RU 2009341 C1 RU2009341 C1 RU 2009341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- drum
- engine
- cavity
- axis
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству двигателей внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям. The invention relates to the production of internal combustion engines, in particular to rotary engines.
В роторных двигателях отсутствует основной недостаток поршневых двигателей, т. е. кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращение вала отбора мощности. Роторные двигатели имеют небольшие габариты и вес, лучше уравновешены. In rotary engines, there is no main disadvantage of piston engines, i.e., a crank mechanism that converts the reciprocating motion of the piston into rotation of the power take-off shaft. Rotary engines are small in size and weight, better balanced.
Известен, например, биротативный двигатель ДКМ-54 ("двигатель Ванкеля"), выполненный по эпитрохоидной схеме с внутренней огибающей и отношением радиусов делительных окружностей подвижной и неподвижной шестерен как два к трем (см. "Ротопоршневые двигатели", В. С. Бениович и др. , - М. , "Машиностроение", 1968, стр. 11-13). For example, the DKM-54 biotic engine (the “Wankel engine”) is known, made according to the epitrochoid scheme with an internal envelope and the ratio of the radii of the pitch circles of the movable and stationary gears as two to three (see. Rotor piston engines, V. S. Beniovich and other, - M., "Engineering", 1968, p. 11-13).
Корпус двигателя состоит из двух боковых частей и средней вращающейся части с эпитрохоидной полостью, внутри которой вращается ротор-поршень треугольной формы. Вращающийся корпус, выполняющий цилиндровую функцию классического поршневого двигателя внутреннего сгорания, и ротор-поршень связаны между собой системой шестерен и вращаются в одном направлении вокруг неподвижных осей, проходящих через их центры тяжести. Отбор мощности производится от промежуточного вала системы шестерен. The engine housing consists of two lateral parts and a middle rotating part with an epitrochoid cavity, inside which a rotor-piston of a triangular shape rotates. A rotating housing that performs the cylinder function of a classic reciprocating internal combustion engine and a rotor-piston are interconnected by a system of gears and rotate in the same direction around stationary axes passing through their centers of gravity. Power is taken from the intermediate shaft of the gear system.
Объемы рабочих камер, образуемых боковыми и вращающейся (средней) частями корпуса и ротором-поршнем, последовательно изменяются, что обеспечивает условия протекания процессов впуска, сжатия и воспламенения горячей смеси, расширения и выпуска рабочих газов. Для уплотнения радиальных зазоров между вершинами ротора-поршня и эпитрохоидной поверхностью среднего корпуса в вершинах ротора-поршня установлены уплотнительные элементы (радиальные пластины). The volumes of the working chambers formed by the lateral and rotating (middle) parts of the housing and the rotor-piston are sequentially changed, which provides the conditions for the processes of intake, compression and ignition of the hot mixture, expansion and release of working gases. To seal the radial gaps between the tops of the rotor-piston and the epitrochoid surface of the middle body, sealing elements (radial plates) are installed at the tops of the rotor-piston.
Недостатками двигателя является подача высокого напряжения к вращающимся свечам зажигания, трудности подвода горючей смеси и отвода продуктов сгорания от вращающихся деталей, наличие системы шестерен для синхронизации вращения роторов. The disadvantages of the engine are the supply of high voltage to the rotating spark plugs, the difficulties of supplying a combustible mixture and the removal of combustion products from rotating parts, the presence of a gear system to synchronize the rotation of the rotors.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является биротативный двигатель, выполненный по гипотрохоидной схеме с внутренней огибающей и отношением радиусов делительных окружностей подвижной и неподвижной шестерен как три к двум (см, "Рото-поршневые двгатели", В. С. Бениович и др. , М. "Машиностроение", 1968, стр. 8). The closest technical solution, selected as a prototype, is a bi-rotational engine, made according to the hypotrochoid scheme with an internal envelope and the ratio of the radii of the pitch circles of the movable and fixed gears as three to two (see, “Rotary-piston engines”, V. S. Beniovich and dr., M. "Mechanical Engineering", 1968, p. 8).
Конструктивное исполнение двигателя может быть аналогично двигателю ДКМ-54 с той лишь разницей, что профиль гипотрохоидной рабочей полости вращающейся части корпуса имеет вид равностороннего треугольника с выпуклыми сторонами и скругленными вершинами, а профиль ротора-поршня имеет вытянутую овальную форму. The design of the engine can be similar to the DKM-54 engine with the only difference being that the profile of the hypotrochoid working cavity of the rotating part of the body has the form of an equilateral triangle with convex sides and rounded vertices, and the profile of the rotor-piston has an elongated oval shape.
Двигатель динамически хорошо уравновешен, имеет наибольшие габариты и вес. The engine is dynamically well balanced, has the largest dimensions and weight.
Однако камера сгорания (образуемый боковыми и вращающейся частями корпуса и ротором-поршнем наименьший объем рабочей камеры) имеет сильно вытянутую форму и в ней создаются неблагоприятные условия для сгорания горючей смеси, минимально возможный (достижимый) объем ее имеет определенную конечную величину и зависит только от параметров самого двигателя. Степень сжатия горючей смеси невелика, что вызывает определенные трудности при создании наиболее экономичного дизельного варианта и не позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателя. Знакопеременное изменение угла наклона торцовой поверхности радиальных пластин к гипотрохоидной поверхности корпуса приводит к значительному их истиранию и ухудшению уплотнения из-за образования клиновидного зазора между поверхностями пластины и корпуса, вследствие чего утечки газа из полости, где происходит сгорание, относительно больше, чем в обычном поршневом двигателе. К тому же нарушение уплотнения в какой-либо полости может вызвать прорыв горячих газов и воспламенение свежего заряда в соседней полости (рабочей камере). Наличие системы шестерен для синхронизации вращения роторов уменьшает механический КПД всей конструкции двигателя. However, the combustion chamber (the smallest volume of the working chamber formed by the side and rotating parts of the housing and the rotor-piston) has a very elongated shape and unfavorable conditions for the combustion of the combustible mixture are created in it, the smallest possible (attainable) volume of it has a certain finite value and depends only on the parameters the engine itself. The compression ratio of the combustible mixture is small, which causes certain difficulties in creating the most economical diesel option and does not allow to increase the efficiency of the engine. The alternating change in the angle of inclination of the end surface of the radial plates to the hyprochoid surface of the housing leads to a significant abrasion and deterioration of the seal due to the formation of a wedge-shaped gap between the surfaces of the plate and the housing, as a result of which gas leakages from the cavity where combustion occurs are relatively greater than in a conventional piston engine. In addition, the violation of compaction in any cavity can cause a breakthrough of hot gases and ignition of a fresh charge in an adjacent cavity (working chamber). The presence of a gear system for synchronizing rotor rotation reduces the mechanical efficiency of the entire engine structure.
Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя за счет исключения специальной (дополнительной) синхронизирующей вращение рабочих органов (ротор-поршень, вращающаяся часть корпуса) механической связи, увеличения степени сжатия горючей смеси, улучшения условий сгорания горючей смеси и более надежного уплотнения рабочих полостей (рабочих камер), а также увеличение моторесурса двигателя за счет уменьшения степени износа уплотняющих радиальных элементов (радиальных пластин), установленных на вершинах ротора-поршня. The aim of the invention is to increase engine efficiency by eliminating the special (additional) synchronizing rotation of the working bodies (rotor-piston, rotating part of the housing) mechanical connection, increasing the compression ratio of the combustible mixture, improving the combustion conditions of the combustible mixture and more reliable sealing of the working cavities (working chambers ), as well as an increase in engine life due to a decrease in the degree of wear of radial sealing elements (radial plates) mounted on the tops of the piston rotor.
Указанная цель достигается тем, что биротативный двигатель содержит:
- опорный корпус, состоящий из двух частей, образующих внутреннюю полость, в которой между рабочими стенками на опорных роликах свободно вращается выполняющий цилиндровую функцию двигателя внешний ротор (в дальнейшем изложении - барабан) и уже внутри барабана в том же направлении вращается выполняющий поршневую функцию двигателя рабочий ротор (ротор-поршень-ползун, в дальнейшем - поршень), при этом две рабочие камеры переменного объема образуются между рабочими поверхностями барабана и поршня и боковыми стенками корпуса, в которых и протекают термодинамические процессы двигателя внутреннего сгорания: впуск и сжатие атмосферного воздуха, образование и воспламенение горючей смеси, расширение (рабочий ход) и выпуск рабочих газов. На рабочих стенках корпуса имеются окна для продувки и зарядки рабочих камер атмосферным воздухом;
- барабан, представляющий из себя прямой цилиндр с внутренним сквозным рабочим пространством (рабочей полостью), поперечное сечение которого имеет вид равностороннего треугольника с выпуклыми сторонами и скругленными вершинами. Три рабочие поверхности (стороны) этого пространства образованы частями цилиндрической поверхности определенного радиуса, а сопряжения рабочих поверхностей (скругления) - частям цилиндрической поверхности меньшего радиуса, при этом угловая величина дуги каждого элемента равна 60о. Сопряжения представляют собой как бы впадины по отношению к оси барабана;
- поршень, имеющий в поперечном сечении симметричную вытянутую овальную форму (два сложенных по хордам сегмента со скругленными вершинами). Две рабочие поверхности поршня образованы частями цилиндрической поверхности определенного радиуса, а сопряжения рабочих поверхностей (скругления) - частями цилиндрической поверхности меньшего радиуса, при этом угловая величина дуги элементов большего радиуса равна 60о, а меньшего радиуса - 120о. Сопряжения представляют собой как бы вершины по отношению к оси вращения поршня. Каждая рабочая поверхность поршня снабжена по меньшей мере одной камерой сгорания, например, цилиндрической формы, а сама камера сгорания сообщается с внешним прилегающим пространством рабочей поверхности. Поршень вместе с ведущим валом образуют низшую плоскостную кинематическую пару, для чего в роторе выполнена внутренняя сквозная полость с плоскопараллельными рабочими поверхностями, а ведущий вал снабжен жестко связанным с ним направляющим звеном прямоугольного профиля. Возвратно-пступательные перемещения ротора происходят вдоль его продольной оси и перпендикулярно оси ведущего вала, а крутящий момент (вращение) на ведущий вал передается с помощью направляющего звена.This goal is achieved by the fact that the rotational engine contains:
- a supporting body, which consists of two parts forming an internal cavity in which an external rotor (hereinafter referred to as a drum) that performs a cylinder function of the engine freely rotates between the working walls on the support rollers and the working piston function of the engine rotates inside the drum in the same direction the rotor (rotor-piston-slider, hereinafter - the piston), while two working chambers of variable volume are formed between the working surfaces of the drum and piston and the side walls of the housing, in which cabins thermodynamic processes of the internal combustion engine: an inlet and air compression, formation and ignition of the combustible mixture, expansion (power stroke) and release of the working gases. On the working walls of the housing there are windows for purging and charging the working chambers with atmospheric air;
- a drum, which is a straight cylinder with an internal through working space (working cavity), the cross section of which has the form of an equilateral triangle with convex sides and rounded vertices. Three working surfaces (sides) of this space are formed by parts of a cylindrical surface of a certain radius, and the conjugation of working surfaces (fillet) is formed by parts of a cylindrical surface of a smaller radius, while the angular magnitude of the arc of each element is 60 about . The mates are, as it were, depressions with respect to the axis of the drum;
- a piston having a symmetrical elongated oval shape in cross section (two segments folded along chords with rounded apices). The two working surfaces of the piston are formed by portions of the cylindrical surface a radius, and coupling working surfaces (rounding) - parts of cylindrical surface of smaller radius, the magnitude of the angular elements arc of greater radius is equal to 60 and smaller radius - 120. Mates are like vertices with respect to the axis of rotation of the piston. Each piston working surface is provided with at least one combustion chamber, for example, of a cylindrical shape, and the combustion chamber itself communicates with the external adjacent space of the working surface. The piston together with the drive shaft form the lowest planar kinematic pair, for which the rotary cavity has an internal through cavity with plane-parallel working surfaces, and the drive shaft is equipped with a rectangular link rigidly connected to it. The reciprocating movements of the rotor occur along its longitudinal axis and perpendicular to the axis of the drive shaft, and the torque (rotation) to the drive shaft is transmitted using the guide link.
Согласно изобретению рабочие поверхности барабана и поршня образованы частями цилиндрических поверхостей большего и меньшего радиусов, которые и для барабана, и для поршня соответственно равны, что в совокупности обеспечивает в процессе работы двигателя плотное и полное прилегание (каких-либо) одной рабочей поверхности барабана и одной рабочей поверхности поршня при их взаимном сближении в конце процесса сжатия. При этом рабочее тело (воздух для варианта с внутренним смесеобразованием или горючая смесь для варианта с внешним смесеобразованием), заключенное в пространстве между указанными поверхностями барабана и поршня и рабочими стенками корпуса, полностью перетекает в соответствующую камеру сгорания, которая в широких пределах может иметь любые произвольные параметры объема и формы, чем и обеспечивается более высокая степень сжатия и лучшие условия сгорания горючей смеси и, как следствие, увеличение эффективности работы двигателя. According to the invention, the working surfaces of the drum and piston are formed by parts of cylindrical surfaces of larger and smaller radii, which are respectively equal for the drum and for the piston, which together ensures during the operation of the engine a tight and full fit (of any) one working surface of the drum and one the working surface of the piston when they come together at the end of the compression process. In this case, the working fluid (air for the variant with internal mixture formation or combustible mixture for the variant with external mixture formation), enclosed in the space between the indicated surfaces of the drum and piston and the working walls of the housing, completely flows into the corresponding combustion chamber, which can have any arbitrary wide limits volume and shape parameters, which ensures a higher compression ratio and better combustion conditions of the combustible mixture and, as a result, an increase in engine efficiency.
В процессе работы взаимодействие основных движущихся частей двигателя происходит по следующему закону. Поршень, одновременно вращаясь вокруг собственной оси и поступательно перемещаясь по направляющему звену, на участке круговой траектории, угловая величина дуги которой равна 120о, а центр дуги лежит в плоскости, проходящей через оси вращения барабана и ведущего вала, своими вершинами попеременно находится в постоянном зацеплении с впадинами барабана. И если одна вершина находится в зацеплении, то другая скользит по противостоящей впадине зацепления вогнутой поверхности барабана. Когда поршень сделает половину оборота, его вершины поменяют характер своего движения на противоположный, заняв при этом новую позицию расположения в барабане. Таким образом, за один полный оборот поршня каждая радиальная пластина на его вершинах обежит только третью часть рабочей поверхности барабана. К тому же в процессе работы двигателя угол наклона торцевой поверхности радиальных пластин к участкам поверхностей неодинаковой кривизны, в целом образующих рабочую поверхность барабана, равен нулю (исключение составляют промежуточные участки, прилегающие к линии сопряжений поверхностей разной кривизны и равные толщине радиальной пластины, при этом, в переходный период обеспечено касание той кромки радиальной пластины, которая расположена со стороны рабочей камеры с наибольшим в этот момент давлением рабочего тела. В итоге обеспечиваются надежное уплотнение рабочих полостей двигателя и минимальный износ радиальных пластин.In the process, the interaction of the main moving parts of the engine occurs according to the following law. The piston, simultaneously rotating around its own axis and translationally moving along the guide link, in a section of a circular path, the angular value of the arc of which is 120 ° , and the center of the arc lies in a plane passing through the rotation axis of the drum and the drive shaft, its vertices alternately engaged with the hollows of the drum. And if one vertex is engaged, then the other slides along the opposing cavity of the engagement of the concave surface of the drum. When the piston makes a half turn, its tops will change the nature of their movement to the opposite, taking a new position in the drum. Thus, in one full revolution of the piston, each radial plate at its vertices will encircle only one third of the working surface of the drum. In addition, during the operation of the engine, the angle of inclination of the end surface of the radial plates to the parts of the surfaces of unequal curvature, generally forming the working surface of the drum, is zero (the exception is the intermediate sections adjacent to the interface line of surfaces of different curvatures and equal to the thickness of the radial plate, during the transition period, the edge of the radial plate is located, which is located on the side of the working chamber with the highest pressure of the working fluid at that moment. are reliable sealing of the engine working cavities and minimum wear of the radial plates.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый биротативный двигатель отличается тем, что:
- профили образующих поверхностей барабана и поршня очерчены дугами окружностей идентичных радиусов;
- получение любой необходимой степени сжатия рабочего тела обеспечивается конструктивным выбором величины объема камеры сгорания, полным перетеканием рабочего тела соответственно из рабочей камеры в камеру сгорания и более эффективным радиальным уплотнением рабочих камер;
- более эффективное (полное) сгорание горючей смеси обеспечивается конструктивным выбором формы камеры сгорания;
- в процессе работы двигателя угол наклона торцевой поверхности радиальных пластин к участкам поверхностей неодинаковой кривизны, в целом образующих рабочую поверхность барабана, равен нулю;
- отсутствует дополнительная (специальная) механическая связь барабана и поршня, синхронизирующая их вращение.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive bi-rotational engine is characterized in that:
- profiles of the forming surfaces of the drum and piston are outlined by arcs of circles of identical radii;
- obtaining any necessary degree of compression of the working fluid is ensured by a constructive choice of the volume of the combustion chamber, the full flow of the working fluid from the working chamber to the combustion chamber, respectively, and a more efficient radial sealing of the working chambers;
- more efficient (complete) combustion of the combustible mixture is ensured by a constructive choice of the shape of the combustion chamber;
- during the operation of the engine, the angle of inclination of the end surface of the radial plates to the parts of the surfaces of unequal curvature, generally forming the working surface of the drum, is zero;
- there is no additional (special) mechanical connection of the drum and piston, synchronizing their rotation.
Таким образои, заявляемый биротативный двигатель соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the inventive biotic engine meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что дает право сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which gives the right to conclude that the criterion of "significant differences".
На приведенном чертеже изображен биротативный двигатель, где:
- на фиг. 1 показан общий вид двигателя с местными разрезами левой крышки, левой части корпуса, рабочей стенки левой части корпуса и барабана;
- на фиг. 2, 3, 6 и 8 показаны соответственно разрезы двигателя по плоскостям А-А, Б-Б, Г-Г, Д-Д;
- на фиг. 4 отдельно показаны поршень с ведущим валом;
- на фиг. 5 показан разрез поршня по плоскости Е-Е;
- на фиг. 7 схематично показан один из возможных вариантов взаимного расположения барабана, поршня, канала ввода топлива и продувочных окон двигателя с эксцентриковым ведущим валом;
- на фиг. 9-12 схематично показано взаимное расположение барабана, поршня, канала ввода топлива и продувочных окон двигателя, поршень и ведущий вал с направляющим звеном которого образуют низшую плоскостную кинематическую пару, соответственно в начальный момент вращения ведущего вала (фиг. 9 условно) и далее через каждую восьмую часть оборота (через 45о);
- на фиг. 13 схематично отображен характер контактирования радиального уплотнения поршня с рабочей поверхностью барабана.The drawing shows a bi-rotational engine, where:
- in FIG. 1 shows a General view of the engine with local cuts of the left cover, the left side of the housing, the working wall of the left side of the housing and the drum;
- in FIG. 2, 3, 6, and 8 show, respectively, engine sections along the planes A-A, BB, G-D, D-D;
- in FIG. 4 separately shows a piston with a drive shaft;
- in FIG. 5 shows a section through a piston along a plane EE;
- in FIG. 7 schematically shows one of the possible options for the relative positioning of the drum, piston, fuel input channel and the purge windows of the engine with an eccentric drive shaft;
- in FIG. 9-12 schematically shows the relative position of the drum, piston, fuel inlet channel and engine blowdown windows, the piston and the drive shaft with a guide link of which form the lowest plane kinematic pair, respectively, at the initial moment of rotation of the drive shaft (fig. 9 conditionally) and then through each the eighth of the turnover (after 45 o );
- in FIG. 13 schematically shows the nature of the contact of the radial seal of the piston with the working surface of the drum.
Биротативный двигатель состоит из барабана 1, поршня 2, ведущего вала 3 (фиг. 1 и 3), левой 4 и правой 5 боковых крышек и двух частей корпуса - левой 6 и правой 7 (фиг. 2 и 3). The bi-rotational engine consists of a
Обе части корпуса сцентрированы с помощью опорного кольца 8 и штифтов 9, жестко соединены болтами 10 (фиг. 1 и 3) и снабжены выпускными окнами 11 для выхода охлаждающего воздуха (фиг. 1 и 2). На рабочей стенке левой части 6 корпуса имеются продувочное окно 12 (фиг. 1, 3 и 6) и проходные окна 13 (фиг. 2). Аналогично и на рабочей стенке правой части 7 корпуса имеются продувочное окно 14 (фиг. 3) и проходные окна 15 (фиг. 8). Для прохода смазочно-охлаждающей жидкости каждая часть корпуса снабжена проточкой 16. Проточки соответственно имеют сообщение с каналами 17 и 18 (фиг. 3 и 8) и окнами 19 и 20 (фиг. 8 и 9), имеющими профиль сектора кругового кольца. В левой части корпуса имеется резьбовое отверстие, в которое ввернут штуцер 21 (фиг. 3 и 6) для подключения двигателя к воздушному компрессору. В правой части 7 корпуса имеется выпускное окно 22 (фиг. 3) для выпуска отработанных газов и установлена форсунка 23 (фиг. 2 и 3). Both parts of the housing are centered using the
Опорой барабана 1 служат ролики 24 (фиг. 1 и 3), расположенные между опорным кольцом 8 и проточкой средней части внешней цилиндрической поверхности барабана. На боковых поверхностях барабана в пазах установлены уплотняющие элементы 25 (фиг. 1 и 3), а на цилиндрической части с боков имеются компрессорные лопатки 26 (фиг. 1, 2, 3 и 8). The
Поршень 2 расположен внутри барабана и установлен на ведущем валу 3. На боковых поверхностях поршня в пазах установлены уплотняющие элементы 27 и 28 (фиг. 1 и 4), а на вершинах поршня - радиальные пластины 29 и 30 (фиг. 4, 5, 10 и 13). Поршень снабжен камерами сгорания 31 (фиг. 2, 4, 5 и 11). Внутри поршня имеется полость с двумя плоско-параллельными рабочими поверхностями, которая в свою очередь разделена на две полости 32 и 33 (фиг. 4, 5 и 9) ведущим валом. The
Рабочие поверхности барабана и поршня образованы частями цилиндрических поверхностей большего и меньшего радиусов, которые и для барабана и для поршня соответственно равны. The working surfaces of the drum and piston are formed by parts of the cylindrical surfaces of larger and smaller radii, which are equal for the drum and for the piston, respectively.
Ведущий вал 3 снабжен жестко связанным с ним (выполненными как одно целое) направляющим звеном 34 (фиг. 3, 4 и 11) прямоугольного профиля. Опорой ведущего вала служат подшипники качения 35 (фиг. 3), установленные в правой и левой частях корпуса. The
Крепление боковых крышек 4 и 5 осуществлено винтами 36 (фиг. 1 и 3). Обе крышки снабжены входными окнами (фиг. 1 и 2) для прохода охлаждающего воздуха. The side covers 4 and 5 were fastened with screws 36 (Figs. 1 and 3). Both covers are provided with inlet windows (FIGS. 1 and 2) for the passage of cooling air.
Биротативный двигатель работает следующим образом. The rotational engine operates as follows.
Поршень, взаимодействуя при своем движении с барабаном и через направляющее звено с ведущим валом, вращает их вокруг собственных осей. Ведущий вал, поршень и барабан вращаются в одном направлении (стрелка С на фиг. 9-12). На фиг. 9-12 схематично показано взаимное расположение некоторых элементов основных узлов двигателя через каждые 45о поворота поршня в течение полуоборота.The piston, interacting with its movement with the drum and through the guide link with the drive shaft, rotates them around its own axes. The drive shaft, piston and drum rotate in the same direction (arrow C in Fig. 9-12). In FIG. 9-12 schematically shows the relative position of some elements of the main engine assemblies every 45 about the rotation of the piston during a half-turn.
При этом вершина 38 поршня на участке круговой траектории И-К (фиг. 9), угловая величина дуги которой равна 120о, а центр дуги лежит в плоскости, проходящей через оси вращения барабана и ведущего вала, находится в постоянном зацеплении с впадиной 40 рабочей полости барабана. Другая вершина 39 поршня (на фиг. 9 - правая), опережая вращение барабана, скользит по его вогнутой рабочей поверхности 43 (фиг. 10). И так до тех пор, пока правая вершина 39 поршня не займет начального положения левой вершины 38, а левая - правой (ведущий вал сделает за это время половину оборота вокруг своей оси). Далее вершина 39 поршня находится в постоянном зацеплении с впадиной 42 рабочей полости барабана на участке траектории И-К, а вершина 38 поршня скользит по вогнутой рабочей поверхности 45 барабана. Потом вершина 38 поршня находится в постоянном зацеплении с впадиной 41 рабочей полости барабана на участке траектории И-К, а вершина 39 поршня скользит по вогнутой рабочей поверхности 44 барабана и т. д. При этом в рабочей полости барабана, ограниченной с боков рабочими стенками левой и правой частей корпуса двигателя, по обе стороны поршня образуются две рабочие камеры 46 и 47 (фиг. 10 и 11) переменного объема.At the same time, the piston tip 38 in the section of the circular path I-K (Fig. 9), the angular value of the arc of which is 120 ° , and the center of the arc lies in the plane passing through the axis of rotation of the drum and the drive shaft, is in constant engagement with the working cavity 40 the cavity of the drum. Another piston peak 39 (right in FIG. 9), ahead of the rotation of the drum, slides along its concave working surface 43 (FIG. 10). And so on, until the
При наибольшем значении объема рабочей камеры максимально открыты продувочные окна 12 и 14 (фиг. 12) - происходит процесс продувки и зарядки рабочей камеры атмосферным воздухом, поступающим из компрессора. С началом перемещения поршня внутри барабана (вращаются: ведущий вал и барабан вокруг своих осей, поршень одновременно вокруг своей оси ведущего вала за счет возможности поступательного перемещения поршня по направляющему звену ведущего вала) объем рабочей камеры уменьшается. Далее продувочные окна перекрываются барабаном (фиг. 10), после чего начинается процесс сжатия и перетекания свежего заряда воздуха в камеру сгорания (фиг. 10-12). В конце процесса сжатия с помощью форсунки 23 в камеру сгорания 31 через канал 48 (фиг. 2, 10 и 12) впрыскивается топливо - образуется горючая смесь, которая вследствие высокой температуры сжатого воздуха самовоспламеняется и сгорает. С выделением тепла при сгорании топлива повышаются температура и давление образовавшихся рабочих газов в камере сгорания. Под действием давления рабочих газов поршень перемещается в барабане и, взаимодействуя с барабаном через его впадины и с ведущим валом через направляющее звено барабан и ведущий вал вокруг их собственных осей. При этом рабочие газы перетекая из камеры сгорания в объемно увеличивающуюся рабочую камеру, расширяются и совершают работу. В конце процесса расширения открываются продувочные окна и начинается процесс продувки рабочей камеры. Те же самые процессы происходят и в другой рабочей камере (по другую сторону поршня), но они смещены по фазе на 180о. Так если в одной камере происходит продувка - в другой впрыск топлива, образование горючей смеси и ее самовоспламенение и, если в одной камере происходит процесс расширения - в другой процесс сжатия.At the largest value of the volume of the working chamber, the
Таким образом, за один полный оборот поршня в двигателе протекает два цикла процессов обычного двухтактного двигателя внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием. Thus, in one complete revolution of the piston, two cycles of the processes of a conventional two-stroke internal combustion engine with internal mixture formation occur in the engine.
Продувка и зарядка рабочих камер осуществляется воздухом, поступающим от компрессора через штуцер 21 в полость 49 (фиг. 3 и 6), образованную левой крышкой 4 и левой частью 6 корпуса двигателя. Далее воздух через продувочное окно 12 поступает в рабочую камеру, вытесняя из нее отработанные газы, которые через продувочное окно 14, полость 50 (фиг. 3), образованную правой крышкой 5 и правой частью 7 корпуса двигателя, и выпускное окно 22 выходят наружу. The purging and charging of the working chambers is carried out by the air coming from the compressor through the fitting 21 into the cavity 49 (Figs. 3 and 6), formed by the
Охлаждение рабочих стенок корпуса двигателя и барабана осуществляется атмосферным воздухом, который засасывается через входные окна 37 крышек в полости 51 (фиг. 2, 3 и 6), далее через проходные окна 13 поступает на компрессорные лопатки 26 барабана и отбрасывается ими через выпускные окна 11 корпуса наружу. The working walls of the engine housing and the drum are cooled by atmospheric air, which is sucked in through the
Охлаждение поршня осуществляется с помощью смазочно-охлаждающей жидкости следующим образом. Две полости поршня 32 и 33, ограниченные с боков рабочими стенками корпуса двигателя, благодаря характеру движения поршня изменяют в процессе работы двигателя свои объемы от некоторого минимума к некоторому максимуму и обратно (фиг. 9-12). В то время, когда объем какой-либо полости увеличивается, она сообщается с окном 20 в левой части 6 корпуса двигателя и через проточку 16, канал 17 и трубопровод 52 (фиг. 3) за счет образующегося разряжения заполняется охлажденной смазочно-охлаждающей жидкостью, поступающей из раздаточной емкости теплообменника. Когда же объем полости уменьшается смазочно-охлаждающая жидкость через окно 19 в правой части 7 корпуса, проточку 16, канал 18 и трубопровод 53 (фиг. 8) вытесняется в приемно-заливочную емкость теплообменника. The piston is cooled using a cutting fluid as follows. Two
Радиальные пластины 29 и 30 обеими кромками своей торцевой поверхности 54 (фиг. 13) при всех фазах движения поршня одновременно касаются рабочей поверхности барабана. Исключение составляют промежуточные участки, прилегающие к линии 55 (фиг. 13) сопряжений поверхностей разной кривизны и равных толщине радиальной пластины, при этом, в переходный период работает (касается) та кромка радиальной пластины, которая затворяет рабочую камеру с наибольшим в этот момент давлением рабочего тела.
Приведенная выше конструкция биротативного двигателя относится к двухтактным двигателям внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием горючей смеси. The above design of the bi-rotational engine relates to two-stroke internal combustion engines with internal mixture formation of the combustible mixture.
Если же продувку и зарядку рабочих камер осуществлять не воздухом, а горючей смесью и принудительно ее воспламенять в конце сжатия, то мы будем иметь двухтактный биротативный двигатель с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением горючей смеси. Работа этого двигателя осуществляется следующим образом. If the purging and charging of the working chambers is carried out not with air, but with a combustible mixture and forcibly ignited at the end of compression, then we will have a two-stroke biotative engine with external mixture formation and forced ignition of the combustible mixture. The operation of this engine is as follows.
При полностью открытых продувочных окнах (соответствующая камера имеет наибольший объем) происходит продувка и зарядка рабочей камеры горючей смесью. Как только барабан перекроет продувочные окна, начинается процесс сжатия. В конце процесса сжатия горючая смесь принудительно воспламеняется и начинается процесс расширения (рабочий ход). В конце процесса расширения открываются продувочные окна и начинается процесс продувки и зарядки рабочей камеры свежим зарядом горючей смеси. В дальнейшем все процессы повторяются. When the purge windows are fully open (the corresponding chamber has the largest volume), the working chamber is purged and charged with a combustible mixture. As soon as the drum blocks the purge windows, the compression process begins. At the end of the compression process, the combustible mixture is forcibly ignited and the expansion process begins (working stroke). At the end of the expansion process, purge windows open and the process of purging and charging the working chamber with a fresh charge of the combustible mixture begins. In the future, all processes are repeated.
Если в описанных двигателях вместо ведущего вала 3 с направляющим звеном 34 и поршня 2 использовать соответственно вал отбора мощности 56 с эксцентриком 57 и поршень 58 с центральным отверстием (фиг. 7), то мы получим еще два варианта биротативных двигателей, у которых поршень в процессе работы двигателя свободно вращается на эксцентрике вала отбора мощности вокруг собственной оси и одновременно вокруг оси вала отбора мощности. Для охлаждения поршня в нем имеется внутренняя полость, а вал отбора мощности выполнен пустотелым с центральной перегородкой и радиальными отверстиями вблизи нее. Смазочно-охлаждащая жидкость принудительно вводится с одного какого-либо конца вала и через его радиальное отверстие (до перегородки) попадает в полость поршня, омывает ее и через радиальное отверстие вала (после перегородки) выводится с другого конца вала. Остальные взаимодействия движущихся частей двигателей аналогичны вышеописанным. If instead of a
Повышение моторесурса двигателя обусловлено малым износом радиальных уплотняющих элементов рабочего ротора за счет более выгодных условий контактирования их с рабочей поверхностью барабана, а также за счет меньшего цикличного пробега (скольжения) их по рабочей поверхности барабана. The increase in engine life is due to the low wear of the radial sealing elements of the working rotor due to more favorable conditions for their contact with the working surface of the drum, as well as due to their lesser cyclic run (slip) along the working surface of the drum.
Увеличение КПД двигателя обусловлено повышением степени сжатия и улучшением условий сгорания горючей смеси за счет возможности конструктивного выбора более выгодных параметров объема и формы камеры сгорания, а также более надежного уплотнения рабочих полостей (камер) двигателя. The increase in engine efficiency is due to an increase in the compression ratio and the improvement of the combustion conditions of the combustible mixture due to the possibility of constructive selection of more favorable parameters of the volume and shape of the combustion chamber, as well as more reliable sealing of the working cavities (chambers) of the engine.
Сравнительный анализ показывает, что при равных значениях основных параметров (мощность, расход топлива, литровая мощность, КПД) предлагаемый двигатель будет иметь меньшие габариты и массу. (56) Патент Великобритании N 957531, кл. F 1 F, опубл. 1964. A comparative analysis shows that with equal values of the main parameters (power, fuel consumption, liter power, efficiency), the proposed engine will have smaller dimensions and weight. (56) UK patent N 957531, cl. F 1 F, publ. 1964.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904788472A RU2009341C1 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Birotatory engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904788472A RU2009341C1 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Birotatory engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009341C1 true RU2009341C1 (en) | 1994-03-15 |
Family
ID=21494672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904788472A RU2009341C1 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Birotatory engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2009341C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101852123A (en) * | 2009-07-24 | 2010-10-06 | 尚世群 | Cycloid rotor engine |
-
1990
- 1990-02-01 RU SU904788472A patent/RU2009341C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101852123A (en) * | 2009-07-24 | 2010-10-06 | 尚世群 | Cycloid rotor engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0510125B1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
US3769944A (en) | Rotary engine | |
RU2528796C2 (en) | Internal combustion engine: six-stroke rotary engine with spinning gates, separate rotor different-purpose sections, invariable volume combustion chambers arranged in working rotors | |
US4003349A (en) | Rotary piston engine | |
US3799126A (en) | Rotary machines | |
RU183285U1 (en) | VEHICLE ENGINE | |
US4316439A (en) | Rotary engine with internal or external pressure cycle | |
RU2148721C1 (en) | Axial rotary engine | |
US3777723A (en) | Rotary internal combustion engine | |
WO1999027233A1 (en) | Internal combustion rotary engine | |
RU2009341C1 (en) | Birotatory engine | |
US3872840A (en) | Rotary machine | |
US7353796B2 (en) | Rotary machine | |
JP2011512487A (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2699864C1 (en) | Volumetric type rotary machine | |
RU2054122C1 (en) | Rotor-vane engine | |
RU2477377C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with one central rotary gate shared by separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2422652C2 (en) | Rotary-bladed cold internal combustion engine | |
RU2410554C2 (en) | Rotor inner combustion engine | |
US20040255898A1 (en) | Tri-vane rotary engine | |
RU2539412C1 (en) | Rotary two-chamber internal combustion engine | |
RU2109149C1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2693550C1 (en) | Internal combustion rotor engine with asymmetric compression and expansion | |
US4380220A (en) | Internal combustion engine | |
US4227506A (en) | Internal combustion engine |