RU2033542C1

RU2033542C1 - Rotor-plunger internal combustion engine

Info

Publication number: RU2033542C1
Application number: SU915014279A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Булулуков
Original assignee: Владимир Алексеевич Булулуков
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has hollow housing with suction and exhaust passages and ports, rotors having at least two pistons, conical differential, supporting device with a controlling cam mechanism having bearing and controlling cams and rotatable stops mounted on the rotors, and output shaft with a flywheel. Satellites of the differential are positioned on the axle rigidly secured to the output shaft. The central conical wheels are rigidly connected to the corresponding rotors. The engine is also provided with dampers mounted on the rotors. The supporting device is provided with planet reduction gears and flexible members. Each bearing cam is set on the corresponding carrier of the reduction gear for permitting rotation and is coupled with it through flexible members. The controlling cams are rigidly secured to the housing. The corona wheel of the reduction gear is coupled with the shaft. The dampers are mounted on the rotors for allowing flexible contact at end mutual positions of the rotors. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в различных устройствах, требующих для своего функционирования использования механической работы. The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used in various devices that require the use of mechanical work for their functioning.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с поршнями, с всасывающими и выхлопными окнами, картер и устройство передачи и преобразования энергии рабочего тела на исполнительном механизме в виде вала с маховиком. Торовый цилиндр представляет собой гильзу, разрезанную по окружности периметра тора на две половинки с размещенными в них с возможностью движения шестью поршнями, выполненными сопряженными по форме тора и жестко закрепленными по три на соответствующих роторах, с размещенными на своих ступицах зубчатыми венцами, входящими в зацепление с зубчатыми колесами, закрепленными на валу и образующими дифференциал. Картер представляет собой базовую деталь, состоит из двух соединяемых при помощи болтов половин и обеспечивает размещение половин гильз цилиндра, а также при помощи гнезд в центральной части установку вала с маховиком. Known rotary piston internal combustion engine containing a cylinder with pistons, with suction and exhaust windows, a crankcase and a device for transmitting and converting the energy of the working fluid on the actuator in the form of a shaft with a flywheel. The torus cylinder is a sleeve cut along the circumference of the perimeter of the torus into two halves with six pistons placed in them, capable of being mated in the shape of a torus and rigidly fixed in three on the respective rotors, with gear crowns placed on their hubs and engaged with gears mounted on the shaft and forming a differential. The crankcase is a basic part, consists of two halves connected by bolts and ensures the placement of the cylinder liner halves, as well as the installation of a shaft with a flywheel in the central part.

Для обеспечения функционирования данной схемы двигателя необходимо в определенных зонах тора организовать на время высвобождения энергии рабочего тела в данном замкнутом объеме наличие, кроме стенок цилиндра и рабочего поршня, временного запирающего с противоположной стороны от подвижного рабочего поршня, менее подвижного элемента, замыкающего этот объем. Таким элементом является такой же поршень, двигающийся вслед за первым и находящийся на другом роторе. Кроме того, для данной схемы существенной конструктивной задачей является организация системы управления динамикой основных узлов и деталей и взаимодействием между собой роторов, т.е. способа их переключения с одного режима над другой, который должен обеспечить высокую надежность работы при максимально возможном плавном переводе ротора с поршнями с рабочего цикла, когда он находится в зацеплении с механизмом передачи энергии на вал, в режим подготовки очередного рабочего хода, связывая его с устройством опоры, и наоборот, т.е. все это связано со значительными изменениями скоростей за один оборот вала двигателя. To ensure the functioning of this engine circuit, it is necessary to arrange for the time of energy release of the working fluid in this closed volume the presence, in addition to the walls of the cylinder and the working piston, of a less movable element closing the volume on the opposite side of the movable working piston. Such an element is the same piston, moving after the first and located on another rotor. In addition, for this scheme, an essential constructive task is the organization of a control system for the dynamics of the main components and parts and the interaction of rotors, i.e. the method of switching them from one mode to another, which should ensure high reliability with the smoothest possible transfer of the rotor with pistons from the duty cycle when it is engaged with the energy transfer mechanism to the shaft, into the preparation mode for the next power stroke, linking it to the device supports, and vice versa, i.e. all this is associated with significant changes in speeds for one revolution of the motor shaft.

В аналоге роторы с внешней стороны снабжены венцами с зубчатыми выступами, а в корпусе картера установлено по кругу около 50 защелок, образующих храповой механизм, который и обеспечивает прямое без каких-либо промежуточных механизмов опирание ротора с полной его остановкой на время рабочего цикла двигателя. Такой метод обеспечения опоры с полной остановкой поршня снижает преимущества этой схемы двигателя перед традиционными поршневыми с их возвратно-поступательным движением, приводит к большим динамическим нагрузкам на детали и узлы, к снижению КПД и быстроходности. Следует также иметь ввиду, что храповой механизм в основном применяют в передачах периодического вращательного движения в установках для преобразования качательного движения в однонаправленное движение. В такой схеме двигателя требуется осуществление "жесткой" системы управления роторов с поршнями как относительно статора, так и между собой, в то время как храповой механизм способен ограничить движение роторов только назад относительно статора. При запуске, при перебоях с подачей топлива в системе зажигания, да если при этом двигатель состоит из ряда секций (несколько торов), в отсутствие "жесткой" системы управления положениями роторов с поршнями очевидно, что между ними возможно рассогласование. Это наблюдалось при отработке различных вариантов основных кинематических узлов на действующем макете. Торовый цилиндр вмещает шесть поршней, которые занимают около 3/5 его объема, и около 1/5 цилиндра вообще остается неиспользованной, т.е. в этом двигателе не реализуется одно из преимуществ этой схемы: возможность значительно большего объема наполнения топливовоздушной смесью и соответственно съема работы за один оборот по сравнению с традиционной схемой четырехтактного двигателя, что не снижает металлоемкость на единицу мощности. In the analogue, the rotors on the outside are equipped with crowns with serrated protrusions, and about 50 latches are installed in the crankcase in a circle, forming a ratchet mechanism, which ensures the rotor is directly supported without any intermediate mechanisms and stops completely during the engine's operating cycle. This method of providing support with a complete stop of the piston reduces the advantages of this engine scheme over traditional reciprocating ones with their reciprocating motion, leads to large dynamic loads on parts and assemblies, and to a reduction in efficiency and speed. It should also be borne in mind that the ratchet mechanism is mainly used in transmissions of periodic rotational motion in installations for converting the oscillating motion into unidirectional motion. Such a motor scheme requires the implementation of a “rigid” control system of rotors with pistons both relative to the stator and between each other, while the ratchet mechanism is able to limit the movement of the rotors only back relative to the stator. At start-up, during interruptions in the fuel supply in the ignition system, and if the engine consists of a number of sections (several tori), in the absence of a “rigid” control system for the position of the rotors with pistons, it is obvious that there may be a mismatch between them. This was observed during the development of various variants of the main kinematic nodes on the current layout. The torus cylinder accommodates six pistons, which occupy about 3/5 of its volume, and about 1/5 of the cylinder generally remains unused, i.e. this engine does not realize one of the advantages of this scheme: the possibility of a much larger volume of filling with a fuel-air mixture and, accordingly, removal of work per revolution compared to the traditional scheme of a four-stroke engine, which does not reduce the metal consumption per unit power.

Наиболее близким к изобретению является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус со всасывающими и выхлопными каналами и окнами, роторы с по меньшей мере двумя поршнями на каждом, конический дифференциал, устройство опоры с управляющим кулачковым механизмом, имеющим опорные и управляющие кулачки, с поворотными стопорами, установленными на роторах, и выходной вал с маховиком, причем сателлиты дифференциала установлены на осях, жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса жестко связаны с соответствующими роторами. Closest to the invention is a rotary piston internal combustion engine comprising a hollow body with suction and exhaust channels and windows, rotors with at least two pistons on each, a conical differential, a support device with a control cam mechanism having support and control cams, with rotary stoppers mounted on the rotors, and the output shaft with a flywheel, and the differential gears are mounted on axles rigidly connected to the output shaft, and the central conical wheels are rigidly connected are associated with respective rotors.

Прототип имеет ряд недостатков, обусловленных несовершенством его конструкции. Отсутствие демпфирующих и упругих элементов связи в управляющем кулачковом механизме и между роторами приводит к жестким ударам между их деталями при их стопорении относительно корпуса, что ведет к снижению долговечности и других технико-экономических показателей. The prototype has several disadvantages due to the imperfection of its design. The absence of damping and elastic coupling elements in the cam control mechanism and between the rotors leads to hard blows between their parts when they are locked relative to the housing, which leads to a decrease in durability and other technical and economic indicators.

Целью изобретения является повышение технико-экономических характеристик и показателей. The aim of the invention is to increase technical and economic characteristics and indicators.

Цель достигается тем, что устройство снабжено демпферами, установленными на роторах, а устройство опоры планетарным редуктором и упругими элементами. Каждый опорный кулачок установлен на соответствующем водиле редуктора с возможностью вращения и связан с ним через упругие элементы, а управляющий жестко на корпусе, причем коронное колесо редуктора жестко связано с корпусом, центральное колесо редуктора с выходным валом, а демпферы на роторах установлены между собой с возможностью упругого контакта в крайних взаимных положениях. The goal is achieved in that the device is equipped with dampers mounted on the rotors, and the support device is a planetary gear and elastic elements. Each support cam is mounted on the respective gear carrier rotatably and connected to it via elastic elements, and the control is rigidly mounted on the housing, the crown gear wheel being rigidly connected to the housing, the central gear wheel with the output shaft, and the dampers on the rotors installed with each other elastic contact in extreme mutual positions.

Такое выполнение роторно-поршневого двигателя позволяет обеспечить оптимальные нагрузки на узлы и детали, в результате чего возможно повышение быстроходности двигателя, снижение металлоемкости производства основных узлов и деталей, повышение надежности работы, увеличение срока эксплуатации и повышение КПД. Установка минимально необходимого количества поршней на роторах (по два поршня) обеспечивает максимально возможный съем мощности с торового цилиндра, минимальную металлоемкость при максимальной равномерности вращения. This embodiment of the rotary piston engine makes it possible to provide optimal loads on the components and assemblies, as a result of which it is possible to increase the engine speed, reduce the metal consumption of the production of the main components and assemblies, increase the reliability of operation, increase the operating life and increase the efficiency. Setting the minimum required number of pistons on the rotors (two pistons each) ensures the maximum possible removal of power from the torus cylinder, the minimum metal consumption with maximum uniformity of rotation.

На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг.2 он же, поперечный разрез; на фиг.3 поворотный стопор. In FIG. 1 shows an engine, a longitudinal section; figure 2 is a cross section; figure 3 rotary stopper.

Роторно-поршневой двигатель содержит полый корпус 1, выполненный в виде сухого тороидального картера, состоящего из двух половин 2, отлитых из алюминиевого сплава и скрепленных по плоскости симметрии, в которой располагается осевая линия торовой полости. В каждой из половин сухого картера симметрично установлена часть тороидального цилиндpа 3, выполненная, например, из легированного чугуна. На корпусе 1 выполнены стойки 4 (фиг.2) крепления двигателя к опорной раме, а на наружной поверхности каждой половины 2 тороидального сухого картера ребра 5 воздушного охлаждения и отверстия 6 для установки свечей зажигания или форсунок. В нижней части картера выполнены всасывающие 7 и выхлопные 8 каналы и окна с привалочными местами крепления соответствующих трубопроводов. Обе половины картера соединяются по периметру через прокладку при помощи болтов. Соединение нескольких картеров в многоцилиндровый блок может быть осуществлено, например, при помощи резьбового соединения. По оси корпуса в соответствующих гнездах размещены выходной вал 9 с маховиком 10. На валу 9 установлены роторы 11 с поршнями 12, которые соединены с роторами 11 через кронштейны 13. На роторах 11 выполнены канавки 14 для средств уплотнения и установлены поворотные стопоры 15, соответствующие центральные конические колеса 16 и 17 конического дифференциала, демпферы 18 и сателлиты 19. The rotary piston engine comprises a hollow housing 1 made in the form of a dry toroidal crankcase, consisting of two halves 2, cast from an aluminum alloy and fastened along a plane of symmetry in which the axial line of the torus cavity is located. In each of the dry sump halves, a part of the toroidal cylinder 3 is symmetrically mounted, made, for example, of alloyed cast iron. On the housing 1, struts 4 are made (Fig. 2) of the engine mounting to the support frame, and on the outer surface of each half 2 of the toroidal dry sump, air-cooling ribs 5 and holes 6 for installing spark plugs or nozzles. In the lower part of the crankcase there are suction 7 and 8 exhaust channels and windows with attachment points for fixing the corresponding pipelines. Both halves of the crankcase are connected around the perimeter through the gasket using bolts. The connection of several crankcases in a multi-cylinder block can be carried out, for example, using a threaded connection. An output shaft 9 with a flywheel is placed along the axis of the housing in the respective slots. Rotors 11 with pistons 12 are mounted on the shaft 9, which are connected to the rotors 11 via brackets 13. Grooves 14 for sealing means are made on the rotors 11 and rotary stoppers 15 corresponding to the central ones are installed bevel wheels 16 and 17 of the bevel differential, dampers 18 and satellites 19.

Устройство опоры (фиг.1) включает управляющий кулачковый механизм с опорными 20 и управляющими 21 кулачками, поворотные стопоры 15, конический дифференциал с центральными коническими колесами 16 и 17, жестко связанными с соответствующими роторами, сателлиты 19, установленные на осях 22, жестко связанных с выходным валом 9, и планетарный редуктор с водилами 23 и упругими элементами 24. Опорные кулачки 20 установлены каждый на своем водиле 23 с возможностью поворота и связаны с ними упругими элементами 24. Управляющие кулачки 21 жестко установлены на корпусе 1. Коронное колесо 25 планетарного редуктора жестко связано с корпусом 1, а центральное колесо 4 этого редуктора с выходным валом 9. Демпферы 18 установлены на роторах 11 с возможностью упругого контакта в крайних положениях их взаимного углового смещения и предназначены для уменьшения динамических нагрузок на детали устройства опоры при постановке ролика 26 поворотного стопора 15 в паз 27 опорного кулачка 20 и последующего выполнения в динамике работы элементов устройства опоры, т.е. своевременного выхода из зацепления ролика 26 и управляющего механизма и предварительного разгона соответствующего ротора 11 во время рабочего хода. The support device (Fig. 1) includes a control cam mechanism with support 20 and control cam 21, rotary stoppers 15, a conical differential with central conical wheels 16 and 17, rigidly connected to the respective rotors, satellites 19 mounted on the axles 22, rigidly connected with output shaft 9, and a planetary gear with carriers 23 and elastic elements 24. The support cams 20 are mounted on each carrier 23 with the possibility of rotation and are connected with elastic elements 24. The control cams 21 are rigidly mounted on the housing mustache 1. The crown wheel 25 of the planetary gearbox is rigidly connected to the housing 1, and the central wheel 4 of this gearbox with the output shaft 9. The dampers 18 are mounted on the rotors 11 with the possibility of elastic contact in the extreme positions of their mutual angular displacement and are designed to reduce dynamic loads on the part support devices when setting the roller 26 of the rotary stopper 15 into the groove 27 of the support cam 20 and subsequent execution in the dynamics of the operation of the elements of the support device, i.e. timely disengagement of the roller 26 and the control mechanism and preliminary acceleration of the corresponding rotor 11 during the stroke.

В двигателе используется планетарный редуктор, согласованный по передаточным отношениям с коническим дифференциалом, что позволяет им синхронно функционировать в заданном режиме. Поворотный стопор 15 может быть выполнен в виде V-образного двуплечего рычага, установленного на водиле 23 планетарного редуктора и снабженного по концам обоих плеч роликами 26, установленными для снижения трения и износа поворотного стопора 15 и кулачков механизма. Управляющие кулачки жестко установлены на корпусе 1 и имеют управляющие выступы, посредством которых поворотные стопоры 15 устанавливаются в положение зацепления с пазами 27 опорных кулачков 20, и углубления, позволяющие поворотным стопорам выходить из этого зацепления. Для улучшения плавности работы, а также снижения ударных нагрузок на элементы механизма и предотвращения перегрузок в нем из-за незначительных несовпадений фаз движения роторов поворотный стопор 15 может быть выполнен из двух упруго связанных звеньев 28 и 29, связь между которыми осуществлена, например, посредством пружины или другого упругого элемента (не показан). Поворотный стопор при этом может быть снабжен упором-защелкой 30, установленной на одном из звеньев, желательно кинематически связанном с управляющим кулачком 21 и упорным выступом 31 на другом. На водиле 23 при этом выполняется управляющий выступ, например, в виде штифта 32. The engine uses a planetary gear, matched by a gear ratio with a bevel differential, which allows them to synchronously operate in a given mode. The rotary stopper 15 can be made in the form of a V-shaped two-shouldered lever mounted on the planet carrier 23 of the planetary gear and equipped with rollers 26 at the ends of both shoulders that are installed to reduce friction and wear of the rotary stopper 15 and the cams of the mechanism. The control cams are rigidly mounted on the housing 1 and have control lugs, by means of which the rotary stoppers 15 are set into engagement with the grooves 27 of the support cams 20, and recesses that allow the rotary stoppers to get out of this meshing. To improve the smoothness of work, as well as reduce shock loads on the elements of the mechanism and prevent overloads in it due to insignificant mismatch of the phases of movement of the rotors, the rotary stopper 15 can be made of two elastically connected links 28 and 29, the connection between which is carried out, for example, by means of a spring or other elastic element (not shown). In this case, the pivoting stopper may be provided with a stop-latch 30 mounted on one of the links, preferably kinematically connected with the control cam 21 and the thrust protrusion 31 on the other. On the carrier 23, a control protrusion is performed, for example, in the form of a pin 32.

Торцовое уплотнение цилиндра по роторам состоит из ряда кольцевых канавок 14 и 33 (фиг.1), в которые установлены сегменты разрезных на части колец 34 и 35, причем по центральной части между ободами роторов установлены сегменты кольца 34 с прямоугольным сечением, а между роторами и стенкой шейки картера сегменты кольца 35, имеющие скос. Может быть рассмотрен вариант и бесконтактного лабиринтного уплотнения, например, в виде ряда гребней или канавок. Целесообразно также применять комбинированную схему с подачей масла под давлением и организованной его откачкой. Устройство уплотнения поршней имеет ряд радиально расположенных канавок 36 и установленные в них кольца 37. The mechanical seal of the cylinder along the rotors consists of a series of annular grooves 14 and 33 (Fig. 1), in which segments of rings 34 and 35 are cut into parts, and ring segments 34 with a rectangular cross section are installed in the central part between the rims of the rotors, and between the rotors and the wall of the neck of the crankcase segments of the ring 35, having a bevel. A non-contact labyrinth seal may also be considered, for example, in the form of a series of ridges or grooves. It is also advisable to use a combined scheme with the supply of oil under pressure and organized pumping. The piston sealing device has a series of radially spaced grooves 36 and rings 37 mounted therein.

Благодаря определенной установке при сборке узлов и деталей зацеплений центральных конических колес 16, 17 роторов 11 и сателлитов 19 на оси 22, а также заданному передаточному числу и зацеплению колес планетарного редуктора и соответствующему этому определенному взаимному положению опорных кулачков 20 относительно роторов 11 с поршнями 12, а также управляющего кулачка 21 на корпусе 1 постоянно один из роторов 11 своим поворотным стопором 15 или его звеном с роликом 26 находится в зацеплении с опорным кулачком 20 через паз 27, а другой передает вращение на выходной вал. Due to the specific installation during assembly of the nodes and parts of the engagement of the central bevel wheels 16, 17 of the rotors 11 and the satellites 19 on the axis 22, as well as the specified gear ratio and gearing of the planetary gear wheels and the corresponding relative position of the support cams 20 relative to the rotors 11 with the pistons 12, as well as the control cam 21 on the housing 1 constantly one of the rotors 11 with its rotary stop 15 or its link with the roller 26 is engaged with the support cam 20 through the groove 27, and the other transmits rotation e on the output shaft.

Работает двигатель следующим образом. The engine operates as follows.

Запускается двигатель от стартера системы пуска (не показаны), вращающего выходной вал 9 и передающего вращение с одной стороны через оси 22 дифференциального механизма на роторы 11 и с другой стороны планетарный редуктор и соответственно на управляющий кулачковый механизм. Пир этом один из роторов связан с подвижной опорой, а другой воспринимает крутящий момент и обеспечивает первичное сжатие газа. После достижения заданного положения роторов топливовоздушная смесь воспламеняется и двигатель начинает работать в следующей повторяющейся последовательности. The engine is started from the starter of the starting system (not shown), which rotates the output shaft 9 and transmits rotation on the one hand through the axis 22 of the differential mechanism to the rotors 11 and on the other hand to the planetary gearbox and, accordingly, to the control cam mechanism. A feast, one of the rotors is connected with a movable support, and the other senses torque and provides primary gas compression. After reaching the preset position of the rotors, the air-fuel mixture ignites and the engine starts to work in the following repeating sequence.

Двигатель с кулачковым механизмом, имеющим единый поворотный стопор 15, работает в следующей последовательности. Один из роторов 11, например справа на фиг.1, жестко связан с пазом 27 правого управляющего кулачка 21 подвижной опоры, установленного соответственно на правом водиле 23 планетарного механизма, и движется с заданной скоростью, определяемой движением планетарного механизма. Другой, левый, ротор 11 при рабочем ходе движется под воздействием воспламенившихся газов, не связан со своим (левым) водилом 23 и передает при этом за счет разницы передаточных отношений конического дифференциала и планетарного механизма вращениe на выходной вал через свое коническое колесо 16. Поворотный стопор 15 первого ротора не может выйти из жесткого зацепления с пазом 27 опорного кулачка 20, так как поджат к нему выступом управляющего кулачка 21 на корпусе. Поворотный стопор 15 второго ротора свободно движется между поверхностью канавки своего управляющего кулачка 21 и поверхностью соответствующего опорного кулачка 20. An engine with a cam mechanism having a single rotary stopper 15 operates in the following sequence. One of the rotors 11, for example, on the right in FIG. 1, is rigidly connected to the groove 27 of the right control cam 21 of the movable support, mounted respectively on the right carrier 23 of the planetary mechanism, and moves at a predetermined speed determined by the movement of the planetary mechanism. The other, left, rotor 11 moves during operation under the influence of flammable gases, is not connected to its (left) carrier 23 and, due to the difference in gear ratios of the conical differential and the planetary mechanism, transmits rotation to the output shaft through its conical wheel 16. Rotary stop 15 of the first rotor cannot come out of rigid engagement with the groove 27 of the support cam 20, since it is pressed against it by the protrusion of the control cam 21 on the housing. The rotary stopper 15 of the second rotor moves freely between the surface of the grooves of its control cam 21 and the surface of the corresponding reference cam 20.

При достижении вторым ротором выхлопного окна 8 рабочий ход заканчивается. Далее поворотный стопор 15 первого ротора достигает конца кулачка и, например, за счет центробежных сил или от дополнительной пружины выходит из паза 27 опорного кулачка. Поворотный стопор 15 второго ротора при этом, наоборот, под действием соответствующего управляющего кулачка 21 входит в зацепление со своим опорным кулачком 20. Несовпадение скоростей сопряженных частей механизма и другие динамические нагрузки, а также расхождение в их положениях могут быть скомпенсированы за счет упругих элементов 38, выполненных в виде пружин, установленных между соответствующими выступами 30 водил и выступами 40 опорных кулачков и закрытых кольцом 41, установленным поверх указанных выступов и предотвращающим выпадение тангенциально расположенных упругих элементов 24 под воздействием центробежных сил. When the second rotor reaches the exhaust window 8, the stroke ends. Next, the rotary stopper 15 of the first rotor reaches the end of the cam and, for example, due to centrifugal forces or from an additional spring, leaves the groove 27 of the reference cam. The rotary stopper 15 of the second rotor in this case, on the contrary, under the action of the corresponding control cam 21 engages with its support cam 20. The mismatch of the speeds of the mating parts of the mechanism and other dynamic loads, as well as the difference in their positions can be compensated by elastic elements 38, made in the form of springs installed between the respective protrusions 30 drove and the protrusions 40 of the supporting cams and closed by a ring 41 mounted on top of these protrusions and preventing the loss of of potentially located elastic elements 24 under the influence of centrifugal forces.

Если второй ротор в момент окончания рабочего хода обладает значительной скоростью и кинетической энергией, то он может передать ее первому ротору для последующего разгона через упругие демпферы 18, установленные на роторах 11 с возможностью упругого контакта в крайних положениях взаимного углового смещения, которые могут запасти избыток кинетической энергии и отдать ее в нужный момент. If the second rotor at the end of the stroke has significant speed and kinetic energy, then it can transfer it to the first rotor for subsequent acceleration through elastic dampers 18 mounted on the rotors 11 with the possibility of elastic contact in extreme positions of mutual angular displacement, which can stock up excess kinetic energy and give it away at the right time.

Далее функции и последовательность действия роторов 11 меняются местами, т. е. второй ротор жестко связан со своим опорным кулачком 20, а первый свободно вращается на выходном валу 9 с соответствующей последовательностью работы остальных элементов управляющего механизма. Для осуществления указанного цикла в полном объеме поршни 12 выполнены двусторонними, что позволяет осуществить рабочие процессы во всех изменяемых объемах и в пространствах между всеми поршнями. Всасывание (впуск), сжатие, рабочий ход и выхлоп происходят обычным порядком, как в известных роторных двигателях, с помощью известных средств. Further, the functions and sequence of action of the rotors 11 are interchanged, that is, the second rotor is rigidly connected to its support cam 20, and the first rotates freely on the output shaft 9 with the corresponding sequence of operation of the remaining elements of the control mechanism. To carry out this cycle in full, the pistons 12 are double-sided, which allows for working processes in all variable volumes and in the spaces between all the pistons. Suction (inlet), compression, stroke and exhaust occur in the usual manner, as in the known rotary engines, using known means.

Работа управляющего механизма с составным (состоящим из двух частей 28 и 29 и упора-защелки 30) поворотным стопором 15 отличается от описанного ранее процесса только тем, что в процессе работы поворотного стопора возможен вариант, когда положение управляющего 21 и опорного 20 кулачков не согласовано. При этом поворотный стопор складывается и притормаживает ротор 11 или водило 23, что повышает плавность работы (долговечность) двигателя и расширяет его функциональные возможности. При достижении поворотным стопором 15 паза в опорном кулачке 20 его звенья 28 и 29 принимают обычное положение, которое фиксируется упором-защелкой 30, установленной на одном из звеньев и упирающейся в упор в виде штифта 32 на другом. После прохождения управляющего кулачка 21 звено с поворотной упором-защелкой 30 поднимается, а упор-защелка 30 упирается в штифт 32 на водиле и расщепляет звенья поворотного стопора 15, что также притормаживает ротор и водило и снижает динамические нагрузки в механизме. The operation of the control mechanism with a composite (consisting of two parts 28 and 29 and an abutment-latch 30) rotary stopper 15 differs from the previously described process only in that during operation of the rotary stopper it is possible that the position of the control 21 and the reference cam 20 is not coordinated. In this case, the rotary stop is folded and brakes the rotor 11 or the carrier 23, which increases the smooth operation (durability) of the engine and expands its functionality. When the rotary stopper 15 reaches the groove in the support cam 20, its links 28 and 29 take their usual position, which is fixed by the stop-latch 30 mounted on one of the links and abuts against the stop in the form of a pin 32 on the other. After passing the control cam 21, the link with the rotary stop-latch 30 rises, and the stop-latch 30 abuts the pin 32 on the carrier and splits the links of the rotary stopper 15, which also brakes the rotor and carrier and reduces dynamic loads in the mechanism.

Герметичность цилиндра обеспечивается по шейке картера в месте вращения ободов роторов при помощи канавок 14 и 33 и размещенных в них сегментов колец 34 и 35. Под действием центробежных сил сегменты колец 34 прямоугольного сечения, находящиеся между роторами, прижимаются к верхним полкам канавок роторов, а сегменты колец 35 со скосом в сечении, находящиеся в канавках роторов, обращенных к стенкам шейки картера, расходясь, скользят по скосу канавок и прижимаются к стенке шейки. Кроме того, в канавки подается под давлением масло с последующей его откачкой из канавок, находящихся на входе в цилиндр. Tightness of the cylinder is ensured along the crankcase neck in the place of rotation of the rotor rims by means of grooves 14 and 33 and the rings segments 34 and 35 placed therein. Under the action of centrifugal forces, the segments of the rings 34 of rectangular cross section located between the rotors are pressed against the upper shelves of the rotor grooves rings 35 with a bevel in cross section, located in the grooves of the rotors facing the walls of the neck of the crankcase, diverging, slide along the bevel of the grooves and are pressed against the wall of the neck. In addition, oil is supplied into the grooves under pressure, followed by pumping it out of the grooves at the inlet of the cylinder.

Цель действительного повышения технико-экономических показателей и характеристик данной схемы двигателя достигается путем установки поворотных стопоров 15 и демпферов 18 на роторах, жесткого размещения управляющих кулачков 21 на корпусе двигателя, а устройства опоры с управляющим кулачковым механизмом на водиле 23 планетарного редуктора через упругие элементы 24. Все это совместно с дифференциалом составляет систему управления и взаимодействия основных узлов и деталей двигателя, а также оптимизирует их динамические нагрузки. The purpose of a real increase in the technical and economic indicators and characteristics of this engine design is achieved by installing rotary stops 15 and dampers 18 on the rotors, rigidly locating the control cams 21 on the engine housing, and the support device with the cam control mechanism on the carrier 23 of the planetary gearbox through the elastic elements 24. All this together with the differential makes up the control and interaction system of the main components and engine parts, and also optimizes their dynamic loads.

Кроме того, в устройство вводится минимально необходимое для функционирования двигателя этой схемы количество поршней 12. В результате этого достигаются повышение общей мощности, так как с введением опорного кулачка 20 с упругими элементами 24, демпферов 18 и поворотных стопоров 15 на роторах 11 с их управляющими кулачками 21, установленными на корпусе 1, снижается потеря кинетической энергии при постановке ротора 11 на опору и обеспечивается быстроходность двигателя; снижение металлоемкости двигателя и упрощение производства основных узлов и деталей, так как устанавливается минимально необходимое количество поршней 12, а также облегчаются отдельные узлы и детали благодаря снижению динамических нагрузок в результате установки демпферов 18 и связи опорного кулачка 20 с редуктором через упругие элементы 24; повышение надежности работы и эксплуатации двигателя на всех режимах: от проведения запуска, перебоев в системах обеспечения (горючим, зажиганием), изменения оборотов до остановки в результате обеспечения "жесткого" управления взаимодействием основных узлов и механизмов, благодаря чему исключается рассогласование роторов 11 и обеспечивается работоспособность двигателя, состоящего из нескольких секций (блока торов); максимальное использование преимущества "бесконечного" цилиндра-тора (всего объема). Этим в основном и исключается недостаток традиционного двигателя с поступательно-возвратным движением поршней, но если (как в аналоге) предусматpивается в процессе работы их полная остановка, то это значительно снижает названные преимущества. В изобретении этот недостаток устраняется устройством подвижного опорного кулачка 20. В аналоге около 3/5 объема цилиндра занято шестью поршнями, а 1/5 цилиндра вообще не используется, что значительно снижает съем количества работы со всего тора. Повышается КПД двигателя, так как исключается в работе полная остановка роторов 11 введением подвижной опоры с исключением большого количества пружинных защелок (50 шт.), максимально используется объем тора и повышается быстроходность. In addition, the minimum number of pistons 12 is introduced into the device for the operation of the engine of this circuit. As a result, an increase in the total power is achieved, since with the introduction of a support cam 20 with elastic elements 24, dampers 18 and rotary stops 15 on the rotors 11 with their control cams 21, mounted on the housing 1, reduces the loss of kinetic energy when placing the rotor 11 on a support and provides high-speed engine; reducing the metal consumption of the engine and simplifying the production of the main components and assemblies, since the minimum number of pistons 12 is installed, as well as individual components and components are facilitated by reducing dynamic loads due to the installation of dampers 18 and coupling of the support cam 20 with the gearbox through the elastic elements 24; improving the reliability of operation and operation of the engine in all modes: from starting, interruptions in the support systems (fuel, ignition), changing speed to stop as a result of providing “hard” control of the interaction of the main components and mechanisms, which eliminates the mismatch of rotors 11 and ensures operability an engine consisting of several sections (torus block); maximum use of the advantages of the "infinite" cylinder-torus (total volume). This basically eliminates the disadvantage of a traditional engine with the translational-reciprocating movement of the pistons, but if (as in the analogue) their full stop is provided during operation, this significantly reduces the above-mentioned advantages. In the invention, this drawback is eliminated by the device of the movable support cam 20. In the analogue, about 3/5 of the cylinder volume is occupied by six pistons, and 1/5 of the cylinder is not used at all, which significantly reduces the amount of work removed from the entire torus. The engine efficiency is increased, since the complete stop of the rotors 11 is excluded by the introduction of a movable support with the exception of a large number of spring latches (50 pcs.), The torus volume is used to the maximum and the speed is increased.

В процессе подготовки предложения на действующей от стартового двигателя модели были проверены кинематика и взаимодействие основных узлов и механизмов: поворотных стопоров с их кулачковым управлением опорного кулачка с упругой связью его с редуктором и их взаимодействие с дифференциалом. Благодаря простоте предлагаемого двигателя требуется сравнительно небольшой перечень работ, необходимых для разработки рабочей документации опытного образца и доведения его до промышленного использования. In the process of preparing the proposal, the kinematics and interaction of the main components and mechanisms: rotary stoppers with their cam control of the support cam with its elastic connection with the gearbox and their interaction with the differential were checked on the model operating from the starting engine. Due to the simplicity of the proposed engine, a relatively small list of works is required to develop the working documentation of the prototype and bring it to industrial use.

Что касается формы цилиндра, то, учитывая уровень настоящего производства и оснащения предприятий станочным парком с ЧПУ и его возможностей, изготовление этих деталей с выполнением необходимых технических и технологических требований не представляет каких-либо необычных трудностей. Предлагаемая схема двигателя позволяет ее наращивать простым подключением отдельных секций в соответствующие блоки до требуемых величин технических характеристик. As for the shape of the cylinder, given the level of real production and equipping enterprises with a CNC machine tool and its capabilities, the manufacture of these parts with the necessary technical and technological requirements does not present any unusual difficulties. The proposed engine circuit allows it to be increased by simply connecting individual sections into the appropriate blocks to the required values of technical characteristics.

Claims

PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a hollow body with suction and exhaust channels and windows, rotors with at least two pistons on each, a conical differential, a support device with a control cam mechanism having support and control cams, and rotary stops, mounted rotors, and the output shaft with a flywheel, and the differential satellites are mounted on axes rigidly connected to the output shaft, and the central bevel wheels are rigidly connected to the corresponding rotors, In that it is equipped with dampers mounted on the rotors, and the support device is equipped with a planetary gear and elastic elements, the support cam is mounted on the corresponding gear carrier rotatably and connected with it through elastic elements, and the control is rigidly on the housing, and the gear wheel is rigidly connected to the housing, the central gear wheel with the output shaft, and the dampers on the rotors are installed with the possibility of elastic contact in the extreme positions of mutual angular displacement.