RU2080463C1

RU2080463C1 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2080463C1
Application number: RU9494035060A
Authority: RU
Inventors: Тимур Вагизович Фасхутдинов
Original assignee: Тимур Вагизович Фасхутдинов
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1997-05-27
Also published as: RU94035060A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: engine has ring cylinder, two pairs of segment pistons, rods, covers overlapping the slot on cylinder wall to pass rods of shaft. Separate extension combustion chamber is located on ring cylinder. Combustion chamber has mechanically operated shutter furnished with shock absorber filled with exhaust gases from combustion chamber. It has also rotating wall in form of metal ring with flexible ring seals on external and internal ribs. Slot is located on side wall of cylinder. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в автомобилях. The invention relates to rotary piston internal combustion engines and can be used in automobiles.

Аналогом может служить роторно-поршневой двигатель, состоящий из цилиндрического корпуса, ротора с двумя диаметрально противоположными размещенными парами сегментообразных поршней [1]
За прототип принят роторно-поршневой двигатель, состоящий из кольцевого цилиндра, двух диаметрально противоположных размещенных пар сегментообразных поршней, штоков, на которые крепятся поршни, двух валов, один расположен в другом, крышек, которыми перекрываются прорези во внутренней стенке цилиндра для прохода штоков валов [2]
Предложенные двигатели имеют ряд недостатков: в частности, количество поршней может быть только четыре. Наличие двух валов и нахождение одного в другом усложняет технологию производства. А также расположение прорези во внутренней стенке не позволяет крышкам обеспечить герметизацию полости кольцевого цилиндра. Эти условия не позволяют создавать на базе этой модели много модификаций, а также принять ее для массового производства.An analogue can be a rotary piston engine, consisting of a cylindrical body, a rotor with two diametrically opposite pairs of segmented pistons placed [1]
The prototype is a rotary piston engine consisting of an annular cylinder, two diametrically opposed pairs of segmented pistons, rods on which the pistons are attached, two shafts, one located in the other, caps that overlap the slots in the inner wall of the cylinder for passage of the shaft rods [ 2]
The proposed engines have several disadvantages: in particular, the number of pistons can be only four. The presence of two shafts and the presence of one in the other complicates the production technology. As well as the location of the slot in the inner wall does not allow the caps to provide a sealing cavity of the annular cylinder. These conditions do not allow creating many modifications on the basis of this model, as well as accepting it for mass production.

Для устранения этих недостатков предлагается переместить прорезь для прохода штоков с внутренней на боковую стенку кольцевого цилиндра и разместить в ней (прорези) вращающуюся стенку, представляющую собой металлическое кольцо с упругими кольцевыми уплотнениями во внутренних и внешних ребрах. А также использовать выносные камеры сгорания, располагающиеся на кольцевом цилиндре, отделенные механически управляемой заслонкой, снабженной амортизатором, заполняемым отработанными газами двигателя. To eliminate these drawbacks, it is proposed to move the slot for the passage of the rods from the inner to the side wall of the annular cylinder and place in it (slots) a rotating wall, which is a metal ring with elastic ring seals in the inner and outer ribs. And also use external combustion chambers located on the annular cylinder, separated by a mechanically controlled damper equipped with a shock absorber filled with exhaust gas from the engine.

При использовании этих технических решений будем иметь многомодификационный двигатель, простой в технологическом использовании, приемлемый для массового производства. When using these technical solutions, we will have a multimodification engine, easy to use in technology, acceptable for mass production.

На фиг.1 изображен участок кольцевого цилиндра с камерой сгорания и механически управляемой заслонкой с газовым амортизатором; на фиг.2 проход поршнем участка камеры сгорания; на фиг.3 поперечный разрез камеры сгорания и кольцевого цилиндра. Figure 1 shows a portion of an annular cylinder with a combustion chamber and a mechanically controlled damper with a gas shock absorber; figure 2 passage of the piston section of the combustion chamber; figure 3 is a cross section of the combustion chamber and the annular cylinder.

Предложенный двигатель состоит из кольцевого цилиндра 1 с полостью A, на котором расположен клапан 2 для выпуска отработанных газов из полости A, и клапана 3 для выдачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания типа камеры сгорания 4 с полостью B, расположенной на внешней стенке кольцевого цилиндра 1 с клапаном для подачи топливовоздушной смеси 5 и выпускным каналом 6, отделенной от полости A заслонкой 7, которая имеет круглую форму размером чуть менее размера внутренней окружности полости A и B, на ребрах располагаются чугунные кольца. При нахождении в горизонтальном положении нижняя часть заслонки 7 имеет форму части полости A (фиг.3). Заслонка 7 располагается на валу 8, конец которого выходит за пределы полостей A и B. К нему крепится рычаг 9, к которому в свою очередь крепится через пружину 10 толкатель 11. Жесткость пружины 10 рассчитана на восприятие давления отработанными газами на заслонку 7. Только в этом случае происходит ее деформация. А при давлении топливовоздушной смеси на заслонку 7 деформация пружины не происходит. На рычаг 11 можно воздействовать шайбой, кулачком или другим механизмом. С противоположной стороны крепления толкателя 11 на рычаг 10 крепится шток 12, прикрепляемый шарнирно к поршню 13, перемещающегося внутри цилиндра 14 с полостью C. На цилиндре 14 имеется выпускной клапан 15, через который из полости B в полость C попадают отработанные газы. Клапан 15 рассчитан не пропускать из полости B в полость C топливовоздушную смесь, а только отработанные газы. Для выпуска отработанных газов из полости C имеется клапан 16. Кроме того, есть сегментообразный поршень 17, перемещающийся внутри кольцевого цилиндра 1. Торец поршня 17 имеет форму, обратную форме нижней поверхности заслонки 7. The proposed engine consists of an annular cylinder 1 with a cavity A, on which a valve 2 for discharging exhaust gases from a cavity A is located, and a valve 3 for delivering a fuel-air mixture to a combustion chamber such as a combustion chamber 4 with a cavity B located on the outer wall of the annular cylinder 1 s a valve for supplying the air-fuel mixture 5 and an exhaust channel 6, separated from the cavity A by a shutter 7, which has a circular shape slightly smaller than the size of the inner circumference of the cavity A and B, cast-iron rings are located on the ribs. When in a horizontal position, the lower part of the shutter 7 has the shape of a part of the cavity A (figure 3). The damper 7 is located on the shaft 8, the end of which extends beyond the cavities A and B. A lever 9 is attached to it, to which, in turn, the pusher 11 is attached through the spring 10. The stiffness of the spring 10 is designed to absorb the exhaust gases to the damper 7. Only In this case, its deformation occurs. And when the pressure of the air-fuel mixture on the valve 7, the deformation of the spring does not occur. The lever 11 can be influenced by a washer, cam or other mechanism. On the opposite side of the mounting of the pusher 11, a rod 12 is attached to the lever 10, pivotally mounted to a piston 13 moving inside the cylinder 14 with a cavity C. On the cylinder 14 there is an exhaust valve 15 through which exhaust gases enter from the cavity B into the cavity C. The valve 15 is designed not to pass from the cavity B to the cavity C air-fuel mixture, but only the exhaust gases. There is a valve 16 for discharging exhaust gases from the cavity C. In addition, there is a segmented piston 17 moving inside the annular cylinder 1. The end face of the piston 17 has a shape opposite to that of the lower surface of the shutter 7.

На боковой (задней по фиг.1) стенке кольцевого цилиндра имеется прорезь, в которой размещается вращающаяся стенка 18 с упругими кольцевыми уплотнениями 19 на внешних и внутренних сторонах ребер (фиг.3). On the side (back of FIG. 1) wall of the annular cylinder there is a slot in which the rotating wall 18 with elastic ring seals 19 is located on the outer and inner sides of the ribs (FIG. 3).

Поршень 17 крепится к штоку 29 отходящими от вала 21 болтами 22 через вращающуюся стенку 18 (фиг.3). Для противодействия давлению газов в полости A на вращающуюся стенку 18 можно использовать штоки, аналогичные штоку 20. Вал 21 располагается в подшипнике скольжения 23, расположенного в центре кольцевого цилиндра 1. The piston 17 is attached to the rod 29 by bolts 22 extending from the shaft 21 through the rotating wall 18 (Fig. 3). To counter the pressure of the gases in the cavity A on the rotating wall 18, rods similar to the stem 20 can be used. The shaft 21 is located in the sliding bearing 23 located in the center of the annular cylinder 1.

На фиг. 1 3 и в описании представлены только одна камера сгорания с управляемой заслонкой и газовым амортизатором и поршнем. Но количество этих деталей может быть различно, также как и цикличность работы двигателя. Описание представлено в таком виде, чтобы на основе и по характеру работы представленных деталей можно было составить мотор требуемых характеристик. In FIG. 1 3 and the description shows only one combustion chamber with a controlled damper and gas shock absorber and piston. But the number of these parts can be different, as well as the cyclical operation of the engine. The description is presented in such a way that, based on the nature of the work of the parts presented, it was possible to compose a motor of the required characteristics.

Принцип работы двигателя состоит в следующем: заслонка 7 под воздействием на толкатель 11 вверх принимает вертикальное положение в полости A на валу 8 (фиг. 1), открывая доступ из полости B в полость A. Начинается вращение вала 21. А так как шток 20, отходящий от него, крепится через вращающуюся стенку 18 болтами 22 к поршню 17, то начинается движение последнего в полости A. Открывается клапан 5 для подачи топлива в камеру сгорания 4 и происходит всасывание топливовоздушной смеси в полость A через полость B поршнем 17. При подходе поршня 17 к камере сгорания 4 заслонка 7 на валу 8 под воздействием на толкатель 11 вниз переходит в горизонтальное положение (фиг.2), перекрывая доступ из полости B в полость A. После прохода поршня 17 участка камеры сгорания 4 заслонка 7 занимает вертикальное положение по механизму, описанному выше, отсекая топливовоздушную смесь от поршня 17. The principle of operation of the engine is as follows: the shutter 7, acting on the pusher 11 upwards, takes a vertical position in the cavity A on the shaft 8 (Fig. 1), allowing access from the cavity B to the cavity A. The rotation of the shaft 21 begins. And since the rod 20, departing from it, is fastened through a rotating wall 18 with bolts 22 to the piston 17, the latter begins to move in the cavity A. A valve 5 for supplying fuel to the combustion chamber 4 opens and the air-fuel mixture is sucked into the cavity A through the cavity B by the piston 17. When the piston approaches 17 to the combustion chamber 4 the shutter 7 on the shaft 8, under the influence of the pusher 11, goes down to the horizontal position (figure 2), blocking access from the cavity B to the cavity A. After the piston 17 passes through the portion of the combustion chamber 4, the shutter 7 occupies a vertical position according to the mechanism described above, cutting off air-fuel mixture from the piston 17.

Накачивание топливовоздушной смеси в камеру сгорания происходит следующим образом: так как в полости B топливовоздушная смесь присутствует, то при вращении вала 22 происходит сжатие топливовоздушной смеси между поршнем 17 и заслонкой 7 с уплотнениями, которые не позволяют уходить топливу в сторону по движению вращения вала 21. Открывается клапан 3 для подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, подобной камере сгорания 4. Вращающаяся стенка 18 с упругими уплотнениями 19 препятствует утечке топливовоздушной смеси из полости A наружу. При подходе поршня 17 к участку камеры сгорания 4 заслонка 7 переходит в горизонтальное положение. При впрыскивании топливной смеси в камеру сгорания 4 заслонка 7 находится в правильном положении и благодаря уплотнениям препятствует утечке топливовоздушной смеси из полости B в полость A (фиг. 2). При подаче искры в полости B происходит воспламенение топливовоздушной смеси. Давление сгоревшего топлива воздействует на заслонку 7, происходит деформация пружины 10. Часть сгоревших газов устремляется в полость C через клапан 15. Через рычаг 9 происходит воздействие на шток 12 поршня 13, а так как в полости C присутствуют сгоревшие газы, то цилиндр 14 с поршнем 13 и штоком 12 образует газовый амортизатор, препятствующий разбиванию поршня 13 об ограничитель. Данный амортизатор имеет жесткость в зависимости от давления отработанных газов в камере сгорания 4. Заслонка 7 под воздействием отработанных газов занимает вертикальное положение на валу 8 в полости A. Толкатель 11 переходит вверх. Уплотнения на заслонке 7 не пропускают сгоревшие газы в сторону, обратную вращению вала 21. Сгоревшие газы из полости B переходят в полость A и, действуя на поршень 17, гонят его по полости A. Между камерой сгорания 4 и поршнем 17 образуется рабочая камера с изменяющимся объемом. Так как поршень 17 через вращающуюся стенку крепится к штоку 20, отходящего от вала 21, болтами 22, то на валу 21 возникает вращательный момент. Сгоревшие газы гонят поршень 17 по полости A. Вращающаяся стенка 18 с упругими кольцевыми уплотнениями 19 на внешних и внутренних ребрах препятствует утечке отработанных газов из полости A (фиг.3)
При подходе поршня 17 к участку камеры сгорания 4 происходит открывание выпускного клапана 6 и клапана 16 полости C. Часть сгоревшего топлива уходит из полости A через полость B и клапан 6 наружу. Эта мера принимается для того, чтобы давление сгоревшего топлива не препятствовало переводу заслонки 7 в горизонтальное положение для прохода поршнем 17 участка камеры сгорания 4. При вытеснении из полости A сгоревшего топлива происходит перемещение заслонки 7 из горизонтального в вертикальное положение в полости A и открывается выпускной клапан 2 полости A. Поршень 17 вытесняет сгоревшие газы из полости A через выпускной клапан 2 кольцевого цилиндра 1. При подходе поршня 17 к камере сгорания 4 заслонка 7 переходит из вертикального в горизонтальное положение по механизму, описанному выше. После чего цикличность работы двигателя повторяется.The air-fuel mixture is pumped into the combustion chamber as follows: since air-fuel mixture is present in cavity B, when the shaft 22 rotates, the air-fuel mixture is compressed between the piston 17 and the shutter 7 with seals that do not allow fuel to move sideways in the direction of rotation of the shaft 21. A valve 3 is opened to supply the air-fuel mixture to the combustion chamber, similar to the combustion chamber 4. A rotating wall 18 with elastic seals 19 prevents the air-fuel mixture from leaking out of the cavity A. When approaching the piston 17 to the site of the combustion chamber 4, the shutter 7 goes into a horizontal position. When injecting the fuel mixture into the combustion chamber 4, the shutter 7 is in the correct position and, thanks to the seals, prevents the air-fuel mixture from leaking from the cavity B into the cavity A (Fig. 2). When a spark is applied to cavity B, the air-fuel mixture ignites. The pressure of the burnt fuel acts on the shutter 7, the spring 10 is deformed. Some of the burnt gases rushes into the cavity C through the valve 15. Through the lever 9, the piston 13 is exposed to the rod 12, and since the burnt gases are present in the cavity C, the cylinder 14 with the piston 13 and the rod 12 forms a gas shock absorber that prevents the piston 13 from breaking about the limiter. This shock absorber has rigidity depending on the pressure of the exhaust gases in the combustion chamber 4. The damper 7, under the influence of the exhaust gases, occupies a vertical position on the shaft 8 in the cavity A. The pusher 11 moves up. The seals on the shutter 7 do not pass the burnt gases in the direction opposite to the rotation of the shaft 21. The burnt gases from the cavity B go into the cavity A and, acting on the piston 17, drive it through the cavity A. Between the combustion chamber 4 and the piston 17 a working chamber is formed with a variable volume. Since the piston 17 through the rotating wall is attached to the rod 20, extending from the shaft 21, bolts 22, then on the shaft 21 there is a torque. The burnt gases drive the piston 17 through the cavity A. A rotating wall 18 with elastic ring seals 19 on the outer and inner ribs prevents the exhaust gases from escaping from the cavity A (FIG. 3)
When the piston 17 approaches the area of the combustion chamber 4, the exhaust valve 6 and the valve 16 of the cavity C open. Part of the burnt fuel leaves the cavity A through the cavity B and the valve 6 out. This measure is taken so that the pressure of the burnt fuel does not prevent the shutter 7 from moving horizontally for the piston 17 to pass the portion of the combustion chamber 4. When the burnt fuel is displaced from the cavity A, the shutter 7 moves from the horizontal to the vertical position in the cavity A and the exhaust valve opens 2 cavities A. The piston 17 displaces the burnt gases from the cavity A through the exhaust valve 2 of the annular cylinder 1. When the piston 17 approaches the combustion chamber 4, the shutter 7 passes from vertical to horizontal position according to the mechanism described above. Then the cyclical operation of the engine is repeated.

Предложенный двигатель можно легко приспособить к любым условиям и потребностям. Хорошо решаются проблемы охлаждения и смазки деталей, подверженных воздействию тепла и трения. Детали просты в технологическом производстве. Можно производить как карбюраторные, так и дизельные варианты модели. Применять любое количество поршней, сочлененных на одном валу и камер сгорания, а также изменять тактность работы двигателя в зависимости от потребности в малооборотном и высокооборотном двигателе. Использование вращающейся стенки для герметизации боковой (задней на фиг.1) прорези кольцевого цилиндра и применение упругих кольцевых уплотнений позволяют хорошо обеспечить герметичность в цилиндре при высоком давлении и больших количествах оборотов. Следовательно, имеем многотопливную многомодификационную модель роторно-поршневого двигателя. Модель можно использовать как компрессор. The proposed engine can be easily adapted to any conditions and needs. The problems of cooling and lubricating parts exposed to heat and friction are well solved. Details are simple in technological production. It is possible to produce both carburetor and diesel versions of the model. Use any number of pistons articulated on the same shaft and combustion chambers, as well as change the stroke rate of the engine depending on the need for a low-speed and high-speed engine. The use of a rotating wall to seal the lateral (back in FIG. 1) slots of the annular cylinder and the use of elastic ring seals can provide good tightness in the cylinder at high pressure and high speeds. Therefore, we have a multi-fuel multi-modification model of a rotary piston engine. The model can be used as a compressor.

Claims

A rotary piston internal combustion engine, consisting of an annular cylinder, two pairs of segmented pistons, rods, caps, which overlap a slot on the cylinder wall for passage of the shaft rods, characterized in that a separate remote combustion chamber with a mechanically controlled damper is located on the annular cylinder, equipped with a shock absorber filled with exhaust gases from the combustion chamber, a rotating wall, which is a metal ring with elastic ring seals on the external and internal x ribs and the slot located on the side wall of the cylinder.