RU2056511C1

RU2056511C1 - Synchronous two-rotor piston engine

Info

Publication number: RU2056511C1
Application number: SU874215300A
Authority: RU
Inventors: Николай Гордеевич Евсеенко; Николай Николаевич Евсеенко
Original assignee: Николай Гордеевич Евсеенко
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: manufacture of engines. SUBSTANCE: engine consists of two identical units arranged in one housing symmetrically relative to its center of masses; thermodynamic processes run in this housing in synchronism. Unit has housing, two cylindrical rotors-pistons with rigidly connected dampers, central cylindrical hinge with slot, two peripheral hinges with slots in which dampers articulated with rotors move, two eccentric shafts with balance beams and intermediate shaft on which external matching gears are fitted. Located in housing symmetrically to central hinge are two identical cylinders in which sliding rotors-pistons roll; dampers of these pistons are received by slot of central hinge; unit is also provided with two combustion chambers, two seats for peripheral hinges and two mixing chambers. Central hinge is provided with passages to bring combustion chambers in communication simultaneously with supercharging-compression chambers and expansion-exhaust chambers separated by dampers. Dampers articulated with rotors are provided with passages to regulate supply of mixture from mixing chambers to supercharging-compression chambers. In the course of compression of combustible mixture, each combustion chamber is brought in communication with supercharging-compression chamber of one cylinder and in the course of expansion of gases, each combustion chamber is brought in communication with expansion- exhaust chamber of other cylinder. During rotation of shafts, rotors-pistons divide chambers of housing together with their dampers into compartement of varying volume where thermodynamic processes which ensure operation of engine run. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения. The invention relates to the field of engine manufacturing.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату, принятым в качестве прототипа, является роторный двигатель, содержащий неподвижный корпус с каналами впуска и выпуска и полостью образованной по меньшей мере двумя симметрично расположенными цилиндрическими поверхностями, две камера сгорания и размещенные в полости центрально-симметрично роторы с валами и противовесами, разделители и цилиндрический золотник с каналами перепуска, соединенные кинематически между собой и корпусом, с возможностью образования четырех изменяемых объемов: двух смесительных впуска сжатия и двух расширения выпуска, причем каналы в цилиндрическом золотнике расположены с возможностью последовательного сообщения каждой камеры сгорания с соответствующим объемом впуска-сжатия и расширения выпуска. The closest technical solution to the technical nature and the achieved result, adopted as a prototype, is a rotary engine containing a fixed housing with intake and exhaust channels and a cavity formed by at least two symmetrically located cylindrical surfaces, two combustion chambers and centrally symmetrical placed in the cavity rotors with shafts and balances, dividers and a cylindrical spool with bypass channels, kinematically connected to each other and the body, with the possibility the formation of four variable volumes: two mixing compression inlet and two exhaust expansion, and the channels in the cylindrical spool are arranged with the possibility of sequential communication of each combustion chamber with the corresponding volume of the intake-compression and expansion of the release.

Недостатком известного технического решения является сложность профиля рабочих органов, что усложняет технологию их изготовления, малая глубина зоны сопряжения рабочих поверхностей, неполное сгорание топлива и сильная токсичность отработанных газов, неэффективное радиальное уплотнение, низкая долговечность рабочих органов. A disadvantage of the known technical solution is the complexity of the profile of the working bodies, which complicates the technology of their manufacture, the shallow depth of the interface zone of the working surfaces, incomplete combustion of fuel and strong toxicity of exhaust gases, inefficient radial compaction, low durability of the working bodies.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение механических потерь на трение, повышение удельной мощности и эксплуатационных качеств двигателя при той же технологичности, что и у поршневых двигателей. The aim of the invention is to simplify the design, reduce mechanical friction losses, increase specific power and engine performance with the same adaptability as piston engines.

Синхронный двухроторно-поршневой двигатель состоит из двух идентичных блоков, размещенных в одном корпусе симметрично его центра масс, термодинамические процессы в котором протекают синхронно. Он содержит неподвижный корпус, два цилиндрической формы ротора-поршня с жестко соединенными заслонками, центральный цилиндрической формы шарнир с пазом, два периферийных шарнира с пазами, в которых перемещаются заслонки, шарнирно соединенные с роторами-поршнями, два эксцентриковых вала с балансирами и вал отбора мощности, на который насажены согласующие шестерни внешнего зацепления с передаточным числом 1:1. A synchronous two-rotor piston engine consists of two identical units placed in one housing symmetrically to its center of mass, the thermodynamic processes in which proceed synchronously. It contains a fixed housing, two cylindrical-shaped rotor-pistons with rigidly connected dampers, a central cylindrical-shaped hinge with a groove, two peripheral hinges with grooves in which the dampers are pivotally connected to the rotor-pistons, two eccentric shafts with balancers and a power take-off shaft , on which the matching gears of external gearing are mounted with a gear ratio of 1: 1.

В центре масс корпуса размещен центральный шарнир, а симметрично ему в корпусе две идентичные цилиндрические полости (цилиндры), в которых обкатываются со скольжением роторы-поршни, заслонки которых входят в паз центрального шарнира, две камеры сгорания, два гнезда периферийных шарниров и две смесительные камеры. В каждом блоке заслонки разделяют полость своего цилиндра на камеры наддува сжатия и расширения выпуска. A central hinge is located in the center of mass of the housing, and symmetrically to it in the housing are two identical cylindrical cavities (cylinders) in which rotors and pistons are run with sliding, the shutters of which enter the groove of the central hinge, two combustion chambers, two peripheral hinge sockets and two mixing chambers . In each block, the shutters divide the cavity of their cylinder into the boost chambers for compression and expansion of the outlet.

Центральный шарнир снабжен каналами, через которые камеры сгорания своевременно сообщаются с камерами наддува-сжатия и расширения выпуска, а заслонки, шарнирно соединенные с роторами-поршнями, снабжены каналами, регулирующими своевременное поступление горючей смеси из смесительных камер и камеры наддува-сжатия. Процессы работы этих двух идентичных блоков взаимосвязаны: каждая камера сгорания в процессе сжатия смеси сообщается с камерой наддува-сжатия одного цилиндра, а в процессе расширения газов с камерой расширения выпуска другого цилиндра. При вращении валов роторы-поршни обкатываются со скольжением по поверхности цилиндров корпуса и совместно с своими заслонками разделяют их полости на отсеки переменного объема, в которых протекают термодинамические процессы. Для наддува горючей смеси и охлаждения роторов-поршней изнутри на балансирах размещены малолопастные вентиляторы в виде шнеков. The central hinge is provided with channels through which the combustion chambers timely communicate with the boost-compression and exhaust expansion chambers, and the shutters pivotally connected to the piston rotors are equipped with channels that regulate the timely flow of the combustible mixture from the mixing chambers and the pressurization-compression chamber. The processes of operation of these two identical blocks are interconnected: each combustion chamber in the process of compressing the mixture communicates with the boost-compression chamber of one cylinder, and in the process of expansion of gases with the expansion chamber of the release of the other cylinder. During the rotation of the shafts, the piston rotors are run with sliding along the surface of the body cylinders and, together with their flaps, divide their cavities into variable volume compartments in which thermodynamic processes occur. For pressurization of the combustible mixture and cooling of the rotor-pistons from the inside, the small-blade fans in the form of screws are placed on the balancers.

На фиг. 1 изображен двигатель без верхней крышки; на фиг. 2 то же разрез по плоскости симметрии; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4-6 кинематическая схема рабочего процесса двигателя; на фиг. 7 ротор с торцовым уплотнительным кольцом; на фиг. 8 узел, содержащий эксцентриковый вал с балансиром и внутреннюю обойму роликовых подшипников, насаженную на эксцентрик вала; на фиг. 9 уплотнительная пластина с дисковой гофрированной пружиной; на фиг. 10 диаграмма газораспределения двигателя. In FIG. 1 shows an engine without a top cover; in FIG. 2 the same section along the plane of symmetry; in FIG. 3, section AA in FIG. 2; in FIG. 4-6 kinematic diagram of the engine workflow; in FIG. 7 rotor with mechanical seal; in FIG. 8 node containing an eccentric shaft with a balancer and an inner race of roller bearings mounted on an eccentric shaft; in FIG. 9 a sealing plate with a disk corrugated spring; in FIG. 10 engine timing diagram.

Двигатель содержит неподвижный корпус 1 с двумя торцовыми крышками 2 и рубашкой 3, два идентичных ротора-поршня 4 с жестко соединенными заслонками 5, два идентичных вала 6 с эксцентриками 7, балансирами 8, и малолопастными вентиляторами 9, размещенными во внутренних полостях роторов-поршней, вал 10 отбора мощности, три идентичные согласующие шестерни 11 внешнего зацепления, насаженные на валы, центральный цилиндрический шарнир 12 с пазом 13, симметрично которому в корпусе размещены две идентичные цилиндрические полости (цилиндры), в которых обкатываются со скольжением роторы-поршни, заслонки 5 которых входят в паз 13 шарнира 12, два идентичных периферийных шарнира 14, в пазы 15 которых входят заслонки 16; камеры сгорания 17, смесительные камеры 18 и запальные свечи 19. The engine contains a fixed housing 1 with two end caps 2 and a jacket 3, two identical rotor pistons 4 with rigidly connected shutters 5, two identical shafts 6 with eccentrics 7, balancers 8, and small-blade fans 9 located in the internal cavities of the rotor-pistons, power take-off shaft 10, three identical matching gears 11 of external gear, mounted on the shafts, a central cylindrical hinge 12 with a groove 13, symmetrically to which two identical cylindrical cavities (cylinders) are placed in the housing, in which the run-in vayutsya slidably rotors, pistons, valve 5 which includes a groove 13 of the hinge 12, two identical peripheral hinge 14, the grooves 15 which includes the damper 16; combustion chambers 17, mixing chambers 18 and glow plugs 19.

Через посредством роликовых подшипников 20 роторы-поршни насажены на эксцентрики 7. Заслонки 5 и 16 разделяют полости цилиндров корпуса на камеры наддува сжатия Б, Б и расширения выпуска В, В, которые своевременно сообщаются с камерами сгорания 17 каналами 21, 22, выполненными в шарнире 12. Заслонки 16 снабжены каналами 23, регулирующими поступление горючей смеси из смесительных камер 18 и камеры наддува-сжатия Б, Б. Through the roller bearings 20, the rotor pistons are mounted on the eccentrics 7. The shutters 5 and 16 divide the cavity of the body cylinders into the pressurization chambers B, B and the exhaust extensions B, C, which are in timely communication with the combustion chambers 17 through channels 21, 22 made in a hinge 12. The valves 16 are equipped with channels 23 that regulate the flow of the combustible mixture from the mixing chambers 18 and the boost-compression chamber B, B.

При работе двигателя в каждый блок поступает горючая смесь из карбюратора в смесительную камеру 18 через канал 24, впускное окно 25, полость ротора, выпускное окно 26 и канал 27, выполненный в торцовой крышке корпуса. Смазка подшипников и всех механизмов, а также охлаждение роторов изнутри производится горючей смесью (бензин с маслом 25:1). Вентиляторы 9 производят наддув горючей смеси и смесительные камеры 18 и далее через каналы 23 в камеры наддува сжатия Б, Б. В смесительных камерах гребенки 28 заслонок 20 создают сильные турбулентные потоки, которые дополнительно еще более мелко распыляют горючую смесь и смешивают ее с воздухом, что в конечном итоге способствует более полному сгоранию топлива. During engine operation, a combustible mixture from each carburetor enters the mixing chamber 18 through a channel 24, an inlet window 25, a rotor cavity, an exhaust window 26 and a channel 27 made in the end cover of the housing. Lubrication of bearings and all mechanisms, as well as cooling of the rotors from the inside, is done with a combustible mixture (gasoline with oil 25: 1). The fans 9 produce a pressurization of the combustible mixture and mixing chambers 18 and then through the channels 23 into the pressurization chambers B, B. In the mixing chambers of the comb 28 of the dampers 20, strong turbulent flows are generated that additionally atomize the combustible mixture even more finely and mix it with air, which ultimately contributes to a more complete combustion of fuel.

Наддув горючей смеси способствует повышению коэффициента наполнения, а вместе с тем увеличивает интенсивность охлаждения роторов-поршней изнутри. Для большей интенсивности охлаждения роторов и придания им большей жесткости их внутренние поверхности снабжены ребрами, расположенными под углом к оси вращения (на чертежах ребра не показаны). The pressurization of the combustible mixture contributes to an increase in the filling ratio, and at the same time increases the cooling intensity of the rotors-pistons from the inside. For a greater intensity of cooling the rotors and giving them greater rigidity, their inner surfaces are provided with ribs located at an angle to the axis of rotation (ribs are not shown in the drawings).

С той же целью сопряжения заслонки 5 выполнены в виде плоского шлицевого соединения, в котором между боковыми поверхностями шлицев могут быть небольшие щели, через которые горючая смесь может циркулировать из одной камеры наддува сжатия в другую. Для того чтобы при работе двигателя шарнир 12 имел постоянное плечо поворота, торцы паза 13 снабжены выступами 29. Для охлаждения шарнира 12 в нем выполнены сквозные сверления 30, сообщающиеся с рубашкой охлаждения двигателя. Каждый торец ротора-поршня снабжен двумя уплотнительными кольцами, внутреннее 31 из которых-поршневое опирается на дно кольцевой канавки, выполненной в торце крышки 32 ротора, а внешнее 33 снабжено винтовым срезом по его торцу и входит в зацепление с аналогичным срезом, выполненным по кромке торца ротора, и имеет возможность поворота под действием пружины, размещенной в кольцевой канавке 34 под внутренней поверхностью кольца. Боковые крышки 32 должны быть жестко соединены с внешними обоймами роликовых подшипников 20. For the same purpose, the mating flaps 5 are made in the form of a flat spline connection in which there can be small gaps between the side surfaces of the slots through which the combustible mixture can circulate from one compression boost chamber to another. In order for the hinge 12 to have a constant turning arm when the engine is running, the ends of the groove 13 are provided with protrusions 29. For cooling the hinge 12, through-hole drilling 30 is made in it, communicating with the engine cooling jacket. Each end of the rotor-piston is equipped with two o-rings, the inner 31 of which is piston supported by the bottom of the annular groove made at the end of the rotor cover 32, and the outer 33 is provided with a screw cut at its end and engages with a similar cut made at the end of the end rotor, and has the ability to rotate under the action of a spring placed in the annular groove 34 under the inner surface of the ring. Side covers 32 must be rigidly connected to the outer race of the roller bearings 20.

Механизм радиального уплотнения зоны сопряжения ротора с корпусом. The mechanism of radial sealing of the interface zone of the rotor with the housing.

Внутренние обоймы роликовых подшипников, насаженных с зазором на эксцентрики вала, выполнены эксцентрично, а их торцы снабжены прямоугольными зубьями с просветами. На противоположных сторонах плоских поверхностей балансира установлены листовая пружина 35 и биметаллическая пластина 36, середины которых, опираются на тело балансира, а концы входят в зацепление с внутренними обоймами роликовых подшипников. При этом до обкатки двигателя в зацепления обойм с биметаллической пластиной должен быть зазор, для того чтобы при обкатке двигателя, когда происходит притирка поверхностей, пружина могла бы без ограничения поворачивать обоймы подшипников в сторону увеличения суммарного радиуса эксцентрика до тех пор, пока биметаллическая пластина не войдет в контакт с зацеплением обоймы подшипников. После этого (притирки) устанавливается взаимно зависимая кинетическая связь внутренних обойм подшипников с пружиной и биметаллической пластиной: действие пружины на обоймы всегда сопряжено и направлено в сторону увеличения суммарного радиуса эксцентрика, а биметаллическая пластина, ограничивающая поворот обойм, поворачивается в ту или другую сторону в зависимости от температуры внутри полости ротора, за счет чего и достигается компенсация разности теплового расширения ротора и корпуса. При жесткости биметаллической пластины значительно большей жесткости листовой пружины после обкатки двигатель эффективно будет работать на бесконтактном уплотнении зоны сопряжения ротора с корпусом, поскольку зазор зоны будет настолько мал, что масляная пленка, заполняющая зону, предотвратить утечку газов. Теоретически это возможно (график изменения суммарного радиуса эксцентрика есть косинусоида и в промежутке от 40 до 140 она близка к линейной функции). Есть и второй вариант: жесткость пружины и биметаллической пластины подбирается так, чтобы после обкатки двигатель работал в режиме контактного уплотнения с минимальным силовым взаимодействием ротора и корпуса в зоне сопряжения. В этом случае вместо одной биметаллической пластины лучше установить пакет из двух-трехбиметаллических пластин. The inner cages of roller bearings, mounted with a clearance on the shaft eccentrics, are eccentric, and their ends are provided with rectangular teeth with gaps. On opposite sides of the flat surfaces of the balancer, a leaf spring 35 and a bimetallic plate 36 are installed, the midpoints of which are based on the body of the balancer, and the ends mesh with the inner race of the roller bearings. In this case, there should be a gap before the engine is running into the engagement of the cages with the bimetallic plate, so that when the engine is running in when the surfaces are lapped, the spring can turn the bearing cages without limitation to increase the total radius of the eccentric until the bimetallic plate enters in contact with the engagement of the bearing race. After this (lapping), a mutually dependent kinetic relationship is established between the inner race of the bearings and the spring and the bimetallic plate: the action of the spring on the raceways is always conjugated and directed towards increasing the total radius of the eccentric, and the bimetallic plate, limiting the rotation of the raceway, rotates in one direction or another, depending from the temperature inside the rotor cavity, due to which compensation for the difference in thermal expansion of the rotor and the housing is achieved. With the stiffness of the bimetallic plate significantly greater than the stiffness of the leaf spring after running in, the engine will operate efficiently on the non-contacting seal of the interface between the rotor and the housing, since the gap of the zone will be so small that the oil film filling the zone prevents gas leakage. Theoretically, this is possible (a graph of the total radius of the eccentric is a cosine wave and in the interval from 40 to 140 it is close to a linear function). There is a second option: the stiffness of the spring and the bimetallic plate is selected so that after running in the engine operates in contact seal mode with minimal force interaction of the rotor and the housing in the mating zone. In this case, instead of one bimetallic plate, it is better to install a package of two to three bimetallic plates.

При работе двигателя роторы-поршни обкатываются со скольжением по цилиндрическим поверхностям корпуса и совместно со своими заслонками разделяют полости корпуса на отсеки переменного объема, в которых протекают термодинамические процессы, обеспечивающие работу двигателя. Процессы в блоках протекают синхронно. Термодинамический цикл двигателя совершается за один оборот вала. When the engine is running, the rotors-pistons are run with sliding along the cylindrical surfaces of the housing and, together with their dampers, divide the cavity of the housing into compartments of variable volume, in which thermodynamic processes occur that ensure the operation of the engine. The processes in the blocks proceed synchronously. The thermodynamic cycle of the engine takes place in one revolution of the shaft.

Рассмотрим ход течений процессов в нижнем на чертеже блока в той последовательности, как они протекают при запуске двигателя. После поворота вала от нижнего положения ротора (см. фиг. 5) примерно на 60^о (см. фиг. 10) открывается канал 23 заслонки 16 и горючая смесь из смесительной камеры поступает в камеру наддува-сжатия Б,Б до тех пор, пока не закроется канал (см. фиг. 6, 2 4), при этом перед закрытием канала объем камеры Б не увеличивается, а несколько уменьшается, однако горючая смесь будет продолжать поступать в нее за счет наддува и инерции потока газов.Consider the course of the processes in the lower block in the drawing in the sequence that they occur when the engine starts. After turning the shaft from the lower position of the rotor (see Fig. 5) by about 60 ^° (see Fig. 10), the channel 23 of the shutter 16 opens and the combustible mixture from the mixing chamber enters the pressurization-compression chamber B, B until the channel will not close (see Fig. 6, 2 4), while before closing the channel, the volume of chamber B does not increase, but somewhat decreases, however, the combustible mixture will continue to flow into it due to boost and inertia of the gas flow.

После этого в камере Б происходит сжатие смеси и, когда канал 21 начнет сообщаться с левой камерой сгорания, начнется продувка камеры сгорания, продолжающаяся до закрытия сообщения канала 23 с камерой сгорания, после чего в камере Б продолжается сжатие смеси и перепуск ее в камеру сгорания. Вблизи верхнего положения ротора камера сгорания отсекается от отсеков Б и В, и в ней от запальной свечи происходит зажигание горючей смеси, а затем, когда канал 23 сообщится с той же левой камерой сгорания, и ее расширение в камере. С верхнего цилиндра, а за расширением следует выпуск отработанных газов через выпускное окно 37 верхнего блока. After this, the mixture is compressed in chamber B and, when the channel 21 begins to communicate with the left combustion chamber, the combustion chamber is purged, continuing until the communication of the channel 23 with the combustion chamber is closed, after which the mixture continues to be compressed in chamber B and transferred to the combustion chamber. Near the upper position of the rotor, the combustion chamber is cut off from compartments B and C, and in it the ignition of the mixture occurs from the glow plug, and then, when the channel 23 communicates with the same left combustion chamber, and its expansion in the chamber. From the upper cylinder, and after the expansion is followed by the release of exhaust gases through the exhaust window 37 of the upper block.

При работе двигателя в камерах Б и В одновременно протекают несколько процессов. В положении ротора, изображенного на фиг. 2, камера сгорания отсечена от камер Б и В, и в ней протекает процесс горения, в камере В продолжается выпуск, а в Б впуск; на фиг. 4 в камере Б заканчивается впуск в В, в отсеке от заслонки 5 происходит расширение газов, а в отсеке от заслонки 16 конец выпуска; на фиг. 5 камера сгорания сообщена с камерами Б и В и в ней происходит продувка, в Б сжатие, в В конец расширения; на фиг. 6 в камере А в отсеке от заслонки 16 впуск, а в отсеке от заслонки 5 сжатие и перепуск смеси в камеру сгорания, в В продолжение выпуска. Синхронно нижнему блоку протекают процессы и в верхнем блоке. When the engine is operating in chambers B and C, several processes occur simultaneously. In the position of the rotor shown in FIG. 2, the combustion chamber is cut off from chambers B and C, and the combustion process proceeds in it, exhaust continues in chamber C, and inlet continues to B; in FIG. 4, inlet B ends in chamber B, gas expansion occurs in the compartment from the shutter 5, and the end of the outlet in the compartment from the shutter 16; in FIG. 5, the combustion chamber is in communication with chambers B and C and it is purged, in B compression, in the end of expansion; in FIG. 6 in chamber A in the compartment from the damper 16 inlet, and in the compartment from the damper 5, the compression and bypass of the mixture into the combustion chamber, in the continuation of the release. Synchronously to the lower block, processes occur in the upper block.

Шарнир 12 и его паз 13 снабжены уплотнительными пластинами 38, а торцы заслонок уплотнительными пластинами 39 и 40. The hinge 12 and its groove 13 are provided with sealing plates 38, and the ends of the shutters with sealing plates 39 and 40.

Общие характерные особенности заявляемого двигателя:
два блока размещены симметрично центра масс двигателя, который совпадает с его геометрическим центром, а кинематика движений их механизмов протекает в противофазах, вследствие чего двигатель полностью уравновешен без всяких дополнительных устройств;
следствием симметрии конструкции и синхронности протекания процессов является то, что равнодействующая всех сил, действующих на центральный шарнир, равна нулю; равно нулю и силовое взаимодействие зон сопряжений поверхности центрального шарнира с корпусом и поверхностей его паза с заслонками (силовое взаимодействие уплотнительных пластин пренебрегается), а это, во-первых, сводит к нулю потери на трение и износ деталей в этих зонах, а во-вторых, дает возможность применять керамические материалы с малым пределом прочности;
симметричное распределение температурных напряжений корпуса относительно его центра.General characteristics of the claimed engine:
two blocks are placed symmetrically to the center of mass of the engine, which coincides with its geometric center, and the kinematics of the movements of their mechanisms proceeds in antiphase, as a result of which the engine is completely balanced without any additional devices;
a consequence of the symmetry of the structure and the synchronization of the processes is that the resultant of all the forces acting on the central hinge is zero; the force interaction of the mating zones of the surface of the central hinge with the body and the surfaces of its groove with the shutters is also equal to zero (force interaction of the sealing plates is neglected), and this, firstly, reduces friction and wear of parts in these zones to zero, and secondly , makes it possible to use ceramic materials with a low tensile strength;
symmetric distribution of temperature stresses of the housing relative to its center.

В отличие от поршневых двигателей и роторно-поршневых двигателей типа Ванкеля в заявляемом двигателе в течение всего процесса расширения сила давления газов на ротор изменяется незначительно, как при убывании давления газов ΔP увеличивается активная площадь ΔS ротора, а F=ΔP ΔS. Это устраняет ударные нагрузки на ротор, подшипники и обеспечивают мягкость работы двигателя. Unlike piston engines and Wankel-type rotary piston engines in the inventive engine, the gas pressure force on the rotor does not change significantly during the entire expansion process, as the active area ΔS of the rotor increases with decreasing gas pressure ΔP, and F = ΔP ΔS. This eliminates shock loads on the rotor, bearings and provides soft motor operation.

Частные особенности и сравнения заявляемого двигателя с двухтактным поршневым и роторно-поршневым двигателем Ванкеля. В двухтактном двигателе очистка отработанных газов производится из всего рабочего объема цилиндра. При этом сначала газы удаляются за счет разности давлений в цилиндре и атмосфере, а потом их очистка происходит за счет всасывающего действия струи горючей смеси. Этот способ неэффективен, так как в процессе продувки вместе с отработанными газами уходит около 25% горючей смеси и при столь больших потерях смеси относительное количество остаточных газов составляет 25% а коэффициент наполнения не превышает 50%
В заявляемом двигателе очистка газов производится только из камер сгорания так, что в процессе продувки предварительно сжатая смесь выталкивает из камер сгорания остаточные газы. При таком способе можно добиться почти полного удаления остаточных пазов без утечки горючей смеси. В отличие от двухтактного двигателя в данном двигателе после продувки в камеру сгорания продолжает поступать горючая смесь из камер наддува сжатия. В двухтактном двигателе Ванкеля имеет место низкая ступень смесеобразования, вследствие чего происходит неполное сгорание топлива, а это снижает КПД и увеличивает степень токсичности отработанных газов. В заявляемом двигателе помимо карбюратора распыление и испарения горючей смеси происходит во внутренней полости ротора и в дополнение к этому еще в смесительной камере, где гребенки заслонки создают сильную турбулентность потока газов.Particular features and comparisons of the inventive engine with a two-stroke piston and rotary piston Wankel engine. In a two-stroke engine, the exhaust gas is cleaned from the entire working volume of the cylinder. In this case, first the gases are removed due to the pressure difference in the cylinder and the atmosphere, and then their purification occurs due to the suction action of the jet of the combustible mixture. This method is inefficient, since in the process of purging together with the exhaust gases about 25% of the combustible mixture leaves and with such a large loss of the mixture, the relative amount of residual gases is 25% and the filling coefficient does not exceed 50%
In the inventive engine, the gas is cleaned only from the combustion chambers so that during the purging process the pre-compressed mixture pushes the residual gases from the combustion chambers. With this method, it is possible to achieve almost complete removal of residual grooves without leakage of the combustible mixture. In contrast to the two-stroke engine in this engine, after purging, the combustible mixture from the boost pressurization chambers continues to flow into the combustion chamber. In the Wankel two-stroke engine, there is a low degree of mixture formation, as a result of which incomplete combustion of the fuel occurs, and this reduces the efficiency and increases the degree of toxicity of the exhaust gases. In the inventive engine, in addition to the carburetor, the atomization and evaporation of the combustible mixture takes place in the inner cavity of the rotor and, in addition, in the mixing chamber, where the flange combs create strong turbulence in the gas flow.

В двигателе Ванкеля трудоемкая и сложная технология обработки эпитрохоидной поверхности корпуса, в также ротора, а следовательно, и высокая стоимость изготовления. Более того, отсутствие технологической преемственности с традиционными моторами создают трудности не только при его изготовлении, но и при ремонте (для его ремонта нужно специальное оборудование). В заявляемом двигателе рабочие поверхности корпуса и ротора имеют цилиндрическую форму и изготавливаются на тех же станках и линиях, что и поршневые двигатели, а для их ремонта не нужно специальное оборудование. In the Wankel engine, a laborious and complex technology for processing the epitrochoid surface of the body, as well as the rotor, and, consequently, the high cost of manufacture. Moreover, the lack of technological continuity with traditional motors creates difficulties not only in its manufacture, but also in repair (special equipment is needed for its repair). In the inventive engine, the working surfaces of the housing and the rotor are cylindrical in shape and are manufactured on the same machines and lines as the piston engines, and special equipment is not needed for their repair.

В двигателе Ванкеля на радиальные уплотнительные лопатки вследствие различного радиуса кривизны эпитроходной поверхности действуют знакопеременные инерционные силы, из-за чего при высоких оборотах происходит обрыв лопаток от поверхности корпуса, что вызывает на последней появление поперечных борозд, а это приводит к быстрому износу корпуса. В заявляемом двигателе радиус кривизны рабочих поверхностей корпуса постоянный, а значит на роторы действуют инерционные силы одного знака и после притирки, в сопряжениях роторов с корпусом отсутствуют или почти отсутствуют силовые взаимодействия, что приводит к увеличению долговечности рабочих органов и снижению механических потерь на трение. In the Wankel engine, radial sealing vanes due to different radii of curvature of the epitube surface are affected by alternating inertial forces, because of which, at high speeds, the blades break off from the surface of the body, which causes lateral grooves to appear on the latter, and this leads to rapid wear of the body. In the inventive engine, the radius of curvature of the working surfaces of the housing is constant, which means that the inertia forces of the same sign act on the rotors and after grinding, there are no or almost no force interactions in the mates of the rotors with the housing, which leads to an increase in the durability of the working bodies and a decrease in mechanical friction losses.

В двигателе Ванкеля неэффективное радиальное уплотнение. Радиальные уплотнительные лопатки имеют очень малую глубину зоны сопряжений с корпусом, что неизбежно приводит к утечке газов и, кроме того, лопатки, скользя по поверхности корпуса на любых оборотах вызывают его быстрый износ и создают большие механические потери на трение. В заявляемом двигателе разработана более эффективная система радиального уплотнения. The Wankel engine has an inefficient radial seal. Radial sealing vanes have a very shallow depth of the interface zone with the housing, which inevitably leads to gas leakage and, in addition, the vanes sliding on the housing surface at any speed cause rapid wear and create large mechanical friction losses. The inventive engine has developed a more efficient radial seal system.

В двигателе Ванкеля согласующие шестерни внутреннего зацепления усложняют конструкцию при создании двух-и трехсекционных двигателей, в заявляемом двигателе согласующие шестерни внешнего зацепления не создают никаких усложнений при изготовлении двух-и трехсекционных двигателей: секции насаживаются на те же валы без дополнительных согласующих шестерен. In the Wankel engine, the internal gearing gears complicate the design when creating two and three-section engines, in the inventive engine, the external gearing gears do not create any complications in the manufacture of two and three-section engines: the sections are mounted on the same shafts without additional matching gears.

Claims

1. SYNCHRONOUS TWO-ROTOR PISTON ENGINE, comprising a fixed housing with intake and exhaust channels and a cavity formed by at least two symmetrically arranged cylindrical surfaces, two combustion chambers and centrally symmetrically rotors with shafts and counterweights, dividers and a cylindrical spool with channels bypass, kinematically connected to each other and the housing with the possibility of the formation of four variable volumes: two mixing inlet-compression and two expansion-release, than the channels in the cylindrical spool are arranged with the possibility of sequential communication of each combustion chamber with the corresponding volume of inlet-compression and expansion-exhaust, characterized in that the cylindrical spool is rotary with a central stepped groove, the rotors are eccentrically located on the shafts with the possibility of touching their cylindrical surfaces, equipped with dividing step dampers, rigidly connected with rotors installed in the groove of the cylindrical spool with the possibility of of the radial displacement and associated with each other and with the stepped groove of the cylindrical spool, the dividers are made in the form of flat spools with two hinges and a longitudinal groove arranged to communicate with the corresponding inlet channel and the intake-compression volume, the first hinge of each spool being rigidly connected to the rotor and the second with the housing and made with a diametrical groove mating with the outer surface of the flat spool, the combustion chambers are made in the housing, and the channels in the cylindrical spool e - with the possibility of their periodic overlapping by the outer stepped surface of the stepped dampers.

2. The engine according to claim 1, characterized in that a roller bearing is installed between the rotor and the shaft, the shaft is equipped with an eccentric sleeve rigidly connected to its inner race and connected to the sleeve by leaf and bimetallic spring plates mounted on different sides from its axis and based on the counterweight, and each rotor - mechanical seal ring, mating with it on a helical surface and spring-loaded in a tangential direction.