RU2014479C1

RU2014479C1 - Rotary internal combustion engine

Info

Publication number: RU2014479C1
Application number: SU904788845A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Соломонов
Original assignee: Соломонов Георгий Григорьевич
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: rotary internal combustion engine has hollow split housing with end plates and gas distribution devices; arranged inside the housing for rotation and relative displacement are blade pistons with gas and oil seals which are rigidly secured on the coaxial shafts; piston motion synchronizing mechanism kinematically links the coaxial shafts with the parallel output shaft by means of eccentrics and connecting rods. Eccentrics of piston motion synchronizing mechanism are rigidly mounted on the respective coaxial shafts. Output shaft is made integral with disk which is eccentrically located by the cylindrical holes engageable with eccentrics of coaxial shafts; connecting rods and eccentrics are located symmetrically relative to plane passing through axis of coaxial shafts and axis of hole of output shaft; sum of eccentricities of cylindrical hole of output shaft and axis of output shaft relative to axis of coaxial shafts is less than sum of eccentricities of each eccentric and cylindrical hole of connecting rod relative to axis of hole of output shaft. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в роторных двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. The invention relates to engine building and can be used in rotary internal combustion engines of vehicles.

Известны роторные двигатели внутреннего сгорания с планетарным движением ротора-поршня, выполненные по схеме Ф.Ванкеля. Known rotary internal combustion engines with planetary motion of the rotor-piston, made according to the scheme of F. Wankel.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в полости которого соосно с ней размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни с газовыми и масляными уплотнениями, жестко закрепленные на коаксиальных валах, механизм, синхронизирующий движение поршней и кинематически связывающий посредством эксцентриков и шатунов коаксиальные валы с выходным валом. A rotary internal combustion engine is known, comprising a hollow detachable housing with gas distribution means, in the cavity of which rotary pistons with gas and oil seals are rigidly fixed to coaxial shafts rotatably and mutually displaced, a mechanism synchronizing the movement of the pistons and kinematically connecting eccentrics and connecting rods coaxial shafts with output shaft.

Недостатками такого двигателя являются невысокая его надежность и низкий механический КПД из-за наличия зубчатых зацеплений и большого количества шарнирных соединений с подшипниками скольжения относительно небольшого диаметра, в которых действуют значительные удельные давления. The disadvantages of such an engine are its low reliability and low mechanical efficiency due to the presence of gears and a large number of articulated joints with relatively small diameter plain bearings, in which significant specific pressures act.

Цель изобретения - повышение надежности и механического КПД двигателя. The purpose of the invention is to increase the reliability and mechanical efficiency of the engine.

Это достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в полости которого соосно с ней размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни с газовыми и масляными уплотнениями, жестко закрепленные на коаксиальных валах, механизм, синхронизирующий движение поршней и кинематически связывающий посредством эксцентриков и шатунов коаксиальные валы с выходным валом, согласно изобретению в механизме синхронизации движения поршней эксцентрики жестко установлены на коаксиальных валах, выходной вал выполнен совместно с диском с эксцентрично расположенным в нем цилиндрическим отверстием, сопряженным с шатунами, выполненными в виде дисков, с эксцентрично расположенными цилиндрическими отверстиями, сопряженными с эксцентриками коаксиальных валов, причем шатуны и эксцентрики размещены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось коаксиальных валов и ось отверстия в диске выходного вала, а сумма эксцентриситетов отверстия в диске выходного вала и оси выходного вала относительно оси коаксиальных валов меньше суммы эксцентриситетов каждого эксцентрика и отверстия каждого шатуна относительно оси отверстия в диске выходного вала. This is achieved by the fact that in a rotary internal combustion engine containing a hollow detachable body with gas distribution means, in the cavity of which the vane pistons with gas and oil seals are coaxially mounted with the possibility of rotation and mutual displacement, rigidly fixed to the coaxial shafts, a mechanism that synchronizes the movement pistons and kinematically connecting coaxial shafts with an output shaft by means of eccentrics and connecting rods according to the invention in an eccentric piston synchronization mechanism and rigidly mounted on coaxial shafts, the output shaft is made in conjunction with a disk with a cylindrical bore eccentrically located in it, paired with disks made in the form of disks, eccentrically arranged cylindrical holes mated with eccentric coaxial shafts, the connecting rods and eccentrics placed symmetrically relative to the plane passing through the axis of the coaxial shafts and the axis of the hole in the disk of the output shaft, and the sum of the eccentricities of the hole in the disk of the output shaft and the axis of the output shaft relative to the axis of the coaxial shafts is less than the sum of the eccentricities of each eccentric and the hole of each connecting rod relative to the axis of the hole in the disk of the output shaft.

Кроме того, на сопряженных цилиндрических поверхностях кинематической цепи механизма синхронизации движения поршней установлены подшипники качения. In addition, rolling bearings are mounted on the mating cylindrical surfaces of the kinematic chain of the piston synchronization mechanism.

На фиг.1 изображен роторный двигатель внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема основных геометрических соотношений механизма синхронизации движения поршней; на фиг. на фиг.5-7 - схемы термодинамических процессов. Figure 1 shows a rotary internal combustion engine, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in fig. 1; in FIG. 4 is a diagram of the basic geometric relationships of the piston synchronization mechanism; in FIG. 5-7 are diagrams of thermodynamic processes.

Двигатель содержит корпус 1, имеющий цилиндрическую полость 2, окно 3 для впуска горючей смеси, окно 4 для выпуска отработанного газа, электрическую свечу 5 зажигания. Корпус 1 закрыт крышками 6 и 7. В корпусе 1 и крышках 6 и 7 имеются сообщающиеся полости 8 для охлаждающей жидкости. The engine comprises a housing 1 having a cylindrical cavity 2, a window 3 for inlet of a combustible mixture, a window 4 for exhausting exhaust gas, an electric spark plug 5. The housing 1 is closed by covers 6 and 7. In the housing 1 and the covers 6 and 7 there are interconnected cavities 8 for the coolant.

Соосно с полостью 2 размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни 9 и 10 с газовыми и масляными уплотнениями 11 - 15. Поршни 9 и 10 жестко закреплены на коаксиальных валах 16 и 17, установленных на подшипниках 18-21 качения. Vane pistons 9 and 10 with gas and oil seals 11 to 15 are rotatably and mutually coaxial with the cavity. Pistons 9 and 10 are rigidly mounted on coaxial shafts 16 and 17 mounted on rolling bearings 18-21.

Механизм синхронизации движения поршней включает эксцентрики 22 и 23, жестко закрепленные на коаксиальных валах 16 и 17, сопряженные с помощью подшипников 24 и 25 качения с эксцентрично расположенными цилиндрическими отверстиями шатунов 26 и 27, выполненных в виде дисков и сопряженных с помощью подшипников 28 и 29 качения с эксцентрично расположенным цилиндрическим отверстием, выполненным в диске 30, который изготовлен совместно с выходным валом 31 и соосно с ним. Выходной вал 31 опирается на подшипники 32 качения. Ось выходного вала 31 параллельно смещена относительно оси коаксиальных валов 16 и 17. The piston synchronization mechanism includes eccentrics 22 and 23, rigidly mounted on the coaxial shafts 16 and 17, coupled using rolling bearings 24 and 25 with eccentrically arranged cylindrical holes of the connecting rods 26 and 27, made in the form of discs and mated using rolling bearings 28 and 29 with an eccentrically arranged cylindrical hole made in the disk 30, which is made together with the output shaft 31 and coaxially with it. The output shaft 31 is supported by rolling bearings 32. The axis of the output shaft 31 is parallel offset from the axis of the coaxial shafts 16 and 17.

В исходном положении синхронизирующего механизма (фиг.4) шатуны 26 и 27 и эксцентрики 22 и 23 размещены симметрично относительно плоскости О₁О₅, проходящей через ось О₁ коаксиальных валов 16 и 17 и ось О₅ цилиндрического отверстия в диске 30 выходного вала 31, а сумма эксцентриситетов цилиндрического отверстия О₅ в диске 30 выходного вала 31 (О₅О₂) и оси О₂ выходного вала 31, относительно оси О₁ коаксиальных валов 16 и 17 (О₂О₁) меньше суммы эксцентриситетов каждого эксцентрика 22 или 23 (О₃О₁ или О₄О₁) и цилиндрического отверстия каждого шатуна 26 или 27 относительно оси О₅ цилиндрического отверстия в диске 30 выходного вала 31 (О₃О₅ или О₄О₅), т.е. О₅О₂+ О₂О₁< О₃О₁ (или О₄О₁)+О₃О₅ (или О₄О₅).In the initial position of the synchronizing mechanism (Fig. 4), the connecting rods 26 and 27 and the eccentrics 22 and 23 are placed symmetrically relative to the plane O ₁ O ₅ passing through the axis O _{1 of the} coaxial shafts 16 and 17 and the axis O _{5 of the} cylindrical hole in the disk 30 of the output shaft 31 and the sum of the eccentricities of the cylindrical hole O ₅ in the disk 30 of the output shaft 31 (O ₅ O ₂ ) and the axis O _{2 of the} output shaft 31, relative to the axis O _{1 of the} coaxial shafts 16 and 17 (O ₂ O ₁ ), is less than the sum of the eccentricities of each eccentric 22 or 23 ₍₁ O O ₃ O ₄ O or ₁₎ and the cylindrical opening of each connecting rod 26 or 27 tnositelno axis O of the cylindrical hole ₅ in the disc 30, the output shaft 31 (O ₃ O ₄ O ₅ or O _5), i.e. О ₅ О ₂ + О ₂ О ₁ <О ₃ О ₁ (or О ₄ О ₁ ) + О ₃ О ₅ (or О ₄ О ₅ ).

Итак, механизм синхронизации движения поршней 9 и 10 представляет собой сочетание двух плоских рычажных механизмов, размещенных в параллельных плоскостях. Рычажные механизмы - это шарнирные двухкривошипные четырехзвенники (О₁О₃, О₃О₅, О₅О₂, О₂О₁ и О₁О₄, О₄О₅, О₅О₂, О₂О₁), имеющие
общий кривошип О₂О₅ и звено О₁О₂.So, the mechanism for synchronizing the movement of the pistons 9 and 10 is a combination of two flat linkage mechanisms located in parallel planes. Lever mechanisms are articulated two-crank four link (O ₁ O ₃ , O ₃ O ₅ , O ₅ O ₂ , O ₂ O ₁ and O ₁ O ₄ , O ₄ O ₅ , O ₅ O ₂ , O ₂ O ₁ ), having
general crank O ₂ O ₅ and link O ₁ O ₂ .

Роторный двигатель работает следующим образом (фиг.4-7). A rotary engine operates as follows (Figs. 4-7).

В цилиндрической полости 2 корпуса 1 образовано четыре рабочих объема I-IV, ограниченных плоскими рабочими поверхностями поршней 9 и 10, цилиндрическими поверхностями полости 2 и поршней 9 и 10, внутренними плоскими поверхностями крышек 6 и 7. Герметизируются рабочие объемы газовыми и масляными уплотнениями 11-15. Four working volumes I-IV are defined in the cylindrical cavity 2 of the housing 1, bounded by the flat working surfaces of the pistons 9 and 10, the cylindrical surfaces of the cavity 2 and the pistons 9 and 10, the inner flat surfaces of the covers 6 and 7. The working volumes are sealed with gas and oil seals 11- fifteen.

В работающем двигателе при равномерном вращении выходного вала 31 благодаря смещению его оси О₂ (фиг.4) относительно оси О₁ коаксиальных валов 16 и 17 последние вращаются неравномерно. Оси О₃ и О₄ эксцентриков 22 и 23 двигаются относительно оси О₁ по траектории К. Ось О₅ шатунов 26 и 27 и эксцентрично расположенного в диске 30 цилиндрического отверстия двигается по траектории Л. При неравномерном вращении коаксиальных валов 16 и 17 также неравномерно вращаются поршни 9 и 10, жестко закрепленные на этих валах, следовательно, рабочие объемы двигателя циклически изменяются от минимального до максимального значения и наоборот, что позволяет совместно с окнами 3 и 4 газораспределения и свечой 5 зажигания осуществлять в каждом рабочем объеме термодинамические процессы, свойственные двигателям внутреннего сгорания.In a running engine with uniform rotation of the output shaft 31 due to the displacement of its axis O ₂ (figure 4) relative to the axis O _{1 of the} coaxial shafts 16 and 17, the latter rotate unevenly. The axes O ₃ and O _{4 of the} eccentrics 22 and 23 move relative to the axis O ₁ along the path K. The axis O _{5 of the} connecting rods 26 and 27 and the cylindrical bore eccentrically located in the disk 30 moves along the path L. When the coaxial shafts 16 and 17 are unevenly rotated also pistons 9 and 10, rigidly fixed on these shafts, therefore, engine displacement cyclically change from minimum to maximum value and vice versa, which allows, together with the gas distribution windows 3 and 4 and the spark plug 5, to carry out in each working bemsya thermodynamic processes inherent in internal combustion engines.

При увеличении рабочего объема 1 (фиг.5) его заполняет через окно 3 горючая смесь, приготовленная в карбюраторе. В дальнейшем при вращении лопастных поршней 9 и 10 происходит сжатие рабочей смеси и ее перемещение в зону установки свечи 5 зажигания (фиг.6). При подаче электрического разряда свечой 5 зажигания рабочая смесь воспламеняется и сгорает с выделением большого количества тепла. Вследствие нагрева газа давление в рабочем объеме резко возрастает, начинается процесс расширения (рабочий ход). Механизм синхронизации движения поршней трансформирует суммарные силы, действующие на плоские поверхности поршней 9 и 10, в крутящий момент на выходном валу 31. В дальнейшем при перемещении рабочего объема он совмещается с окном 4 (фиг. 7) и начинается процесс выпуска отработанного газа при уменьшении рабочего объема. Дальше на рабочем объеме 1 описанные процессы повторяются. Такие же процессы и в той же последовательности протекают и в остальных трех рабочих объемах. Следовательно, за каждый оборот выходного вала 31 в двигателе совершается четыре рабочих хода. With an increase in working volume 1 (Fig. 5), it is filled through the window 3 with a combustible mixture prepared in a carburetor. Subsequently, when the vane pistons 9 and 10 rotate, the working mixture is compressed and moved to the installation zone of the spark plug 5 (Fig. 6). When applying an electric discharge to the spark plug 5, the working mixture ignites and burns with the release of a large amount of heat. Due to the heating of the gas, the pressure in the working volume increases sharply, the expansion process begins (working stroke). The piston synchronization mechanism transforms the total forces acting on the flat surfaces of the pistons 9 and 10 into the torque on the output shaft 31. Later, when the displacement is displaced, it is combined with window 4 (Fig. 7) and the process of exhaust gas discharge begins with a decrease in working volume. Further, on the working volume 1, the described processes are repeated. The same processes and in the same sequence occur in the other three working volumes. Therefore, for each revolution of the output shaft 31 in the engine four working strokes are made.

Двигатель хорошо уравновешен, так как неуравновешенные массы совершают вращательное движение и сосредоточены относительно близко их осей вращения, что позволяет их легко уравновесить. The engine is well balanced, since the unbalanced masses rotate and are concentrated relatively close to their axis of rotation, which makes them easy to balance.

Двигатель охлаждается жидкостью, циркулирующей в полостях 8. The engine is cooled by a fluid circulating in the cavities 8.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию роторного двигателя, применить шарниры с относительно большими поверхностями контакта и низкими удельными давлениями и установить в шарнирах подшипники качения, что позволило существенно повысить надежность и механический КПД роторного двигателя внутреннего сгорания. Thus, the proposed technical solution can significantly simplify the design of the rotary engine, use hinges with relatively large contact surfaces and low specific pressures and install rolling bearings in the hinges, which significantly improves the reliability and mechanical efficiency of the rotary internal combustion engine.

Claims

1. A ROTARY INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a hollow detachable body with end caps and gas distribution means, in the cavity of which rotary pistons with gas and oil seals are rigidly fixed to coaxial shafts, rigidly fixed to coaxial shafts, a mechanism that synchronizes the movement of pistons kinematically connecting coaxial shafts with eccentrics and connecting rods with an output shaft parallel to them, characterized in that, in order to increase reliability and mechanical e engine efficiency, in the mechanism for synchronizing the movement of pistons, the eccentrics are rigidly mounted on the coaxial shafts, the output shaft is made in conjunction with a disk with an eccentrically arranged cylindrical hole paired with rods made in the form of disks with eccentric cylindrical holes paired with an eccentric of coaxial shafts, and the rods and the eccentrics are located symmetrically with respect to the plane passing through the axis of the coaxial shafts and the axis of the hole of the output shaft, and the sum of The main hole of the output shaft and the axis of the output shaft relative to the axis of the coaxial shafts are less than the sum of the eccentricities of each eccentric and the cylindrical bore of the connecting rod with respect to the axis of the hole of the output shaft.

2. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that rolling bearings are installed on the mating cylindrical surfaces of the kinematic chain of the piston synchronization mechanism.