RU2135795C1

RU2135795C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2135795C1
Application number: RU97111208A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Федоров; Д.А. Кунц; П.Д. Лизин; П.П. Гамм
Original assignee: Фонд восстановления республики немцев в Поволжье "Республика"; АО завод автотракторных запальных свечей
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; rotary internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed internal combustion engine has two identical coaxially installed rotors with cylinders and piston in form of torus sections. Each rotor has two axially symmetrical toroidal cylinders and pistons forming four working chambers with combustion chambers in form of cylinder with spherical dome and flat bottom made in half in head of corresponding cylinder and in half in piston crown, flat bottom of combustion chamber being gas exchange port. This port has L-shaped ring seal pressed to gas distributing ring mirror by spring U-shaped ring in form of bellows corrugation. Two gas distributing ports of first rotor are overlapped by gas distributing ring mirror of engine housing, and two ports of other rotor, by mirror of front cover of engine housing. gas distributing mirrors have intake and outlet ports intercoupled with intake and outlet channels-manifolds and holes for spark plug or nozzle. EFFECT: increased power output, reduced vibration. 11 dwg

Description

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания и предназначено для областей техники, где применяются двигатели внутреннего сгорания. The invention relates to rotary internal combustion engines and is intended for technical fields where internal combustion engines are used.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор постоянной скорости вращения, снабженный цилиндрами с основными рабочими камерами и крышками, установленный соосно с ним ротор переменной скорости вращения, снабженный поршнями, причем цилиндры и поршни выполнены в виде участков тора, газораспределительное зеркало, снабженное расположенными по окружности впускным и выпускным каналами и механизм периодического изменения скорости вращения одного из роторов (Аналог. Патент Франции N 2211044, кл. F 02 B 53/00, опубл. 1974). A known internal combustion engine comprising a housing, a rotor of constant rotation speed, equipped with cylinders with main working chambers and covers, a rotor of variable speed mounted coaxially with it, equipped with pistons, the cylinders and pistons being made in the form of torus sections, a gas distribution mirror equipped with the circumference of the inlet and outlet channels and the mechanism for periodically changing the rotation speed of one of the rotors (Analog. French Patent N 2211044, CL F 02 B 53/00, publ. 1974).

Однако известный двигатель характеризуется недостаточной организацией процесса газообмена, обусловленной тем, что в то время, когда поверхности цилиндров не перекрывают впускной канал газораспределительного зеркала, рабочая смесь имеет возможность поступать в полости корпуса, что приводит к ее повышенному расходу. However, the known engine is characterized by insufficient organization of the gas exchange process, due to the fact that at a time when the surfaces of the cylinders do not overlap the inlet channel of the gas distribution mirror, the working mixture is able to enter the cavity of the housing, which leads to its increased consumption.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор постоянной скорости вращения, снабженный цилиндрами с основными рабочими камерами и крышками, установленный соосно с ним ротор переменной скорости вращения, снабженный поршнями, причем цилиндры и поршни выполнены в виде участков тора, газораспределительное зеркало, снабженное расположенными по окружности впускным и выпускным каналами и механизм периодического изменения скорости вращения одного из роторов. С целью улучшения процесса газообмена у этого двигателя ротор постоянной скорости вращения выполнен в виде диска с окнами газообмена, снабженными уплотнителями, крышки выполнены за одно целое с диском и последний контактирует с поверхностью газораспределительного зеркала с возможностью полного перекрытия его впускного и выпускного каналов. Also known is an internal combustion engine comprising a housing, a rotor of constant rotational speed, equipped with cylinders with main working chambers and covers, a rotor of variable rotational speed, equipped with pistons mounted coaxially with it, and cylinders and pistons made in the form of torus sections, a gas distribution mirror equipped with located around the circumference of the inlet and outlet channels and a mechanism for periodically changing the speed of rotation of one of the rotors. In order to improve the gas exchange process of this engine, the constant-speed rotor is made in the form of a disk with gas exchange windows equipped with seals, the covers are made integrally with the disk and the latter contacts the surface of the gas distribution mirror with the possibility of completely blocking its intake and exhaust channels.

(Прототип. А.С. N 1278475 F 02 B 53/00 Бюл. N 47 23.12.86.)
Существенным недостатком прототипа является то, что в нем нерационально используется, на наш взгляд, рабочее пространство корпуса, т.к. он имеет только две рабочие камеры, хотя путем конструктивных изменений можно значительно увеличить их общий рабочий объем без увеличения габаритов корпуса двигателя. К тому же прототип имеет один ротор постоянной скорости вращения, а второй ротор-переменной, в результате неизбежны значительные неуравновешенные инерционные силы, которые вызывают существенную вибрацию и ограничивают скорости вращения роторов, что снижает удельную мощность двигателя. Наличие вытянутой по форме камеры сгорания отрицательно влияет на коэффициент наполнения и создает благоприятные условия для возникновения детонации.(Prototype. A.S. N 1278475 F 02 B 53/00 Bull. N 47 12/23/86.)
A significant disadvantage of the prototype is that in our opinion, the working space of the case is irrationally used, because it has only two working chambers, although by constructive changes it is possible to significantly increase their total working volume without increasing the dimensions of the engine housing. In addition, the prototype has one rotor of constant rotation speed, and the second rotor is variable, as a result of which significant unbalanced inertial forces are unavoidable, which cause significant vibration and limit rotor speeds, which reduces the specific power of the engine. The presence of a combustion chamber elongated in shape negatively affects the filling coefficient and creates favorable conditions for the occurrence of detonation.

Три концентрично установленные уплотнительные кольца окон газообмена имеют достаточно высокие удельные давления на газораспределительное зеркало, приводящее к повышенному износу трущихся поверхностей. Three concentrically installed sealing rings of gas exchange windows have sufficiently high specific pressures on the gas distribution mirror, which leads to increased wear of rubbing surfaces.

Цель изобретения - повышение удельной мощности и уменьшение вибрации. The purpose of the invention is to increase specific power and reduce vibration.

Указанная цель достигается тем, что применены два соосно установленных ротора, которые вращаются с переменной скоростью, и в любой момент времени имеют одинаковые по величине и противоположно направленные (взаимно уравновешенные) инерционные силы, для чего каждый ротор снабжен двумя осесимметричными тороидальными цилиндрами с поршнями, образующими четыре рабочие камеры с камерами сгорания в форме цилиндра со сферическим куполом и плоским дном, каждая из которых выполнена наполовину в головке соответствующих цилиндра и наполовину в днище поршня, и расположенным в плоском дне камеры сгорания окном газообмена с Г-образного профиля кольцевым уплотнением, подпружиненным к газораспределительному зеркалу U - образного профиля кольцом, а также установленной неподвижно в газораспределительном зеркале свечой зажигания, и подключен к механизму периодического изменения скорости вращения роторов с одинаковыми по величине и противоположными по знаку ускорениями в виде двух пар идентичных эллиптических зубчатых колес, два из которых установлены соосно и закреплены на валах роторов, а два установлены на выходном валу. This goal is achieved by the use of two coaxially mounted rotors that rotate at a variable speed and at any time have the same in magnitude and oppositely directed (mutually balanced) inertial forces, for which each rotor is equipped with two axisymmetric toroidal cylinders with pistons forming four working chambers with cylinder-shaped combustion chambers with a spherical dome and a flat bottom, each of which is made half in the cylinder head and half in the bottom looking for a piston, and a gas seal with an L-shaped profile located in the flat bottom of the combustion chamber, a ring seal, a ring spring-loaded to the gas distribution mirror of the U-shaped profile, and a spark plug fixed in the gas distribution mirror, and connected to a mechanism for periodically changing the rotor speed with identical in magnitude and opposite in sign accelerations in the form of two pairs of identical elliptical gears, two of which are mounted coaxially and mounted on the shafts Hur, and the two are mounted on the output shaft.

На фиг. 1, 3, 5, 7 изображена принципиальная схема продольного разреза двигателя в различные моменты рабочего процесса. На фиг. 2, 4, 6, 8 - соответственно поперечного разреза двигателя. На фиг. 9 изображена конструктивная схема двигателя (продольный разрез). На фиг. 10 - поперечный разрез двигателя. На фиг. 11 - камера сгорания с уплотнением окна газообмена. In FIG. 1, 3, 5, 7 shows a schematic diagram of a longitudinal section of the engine at various points in the working process. In FIG. 2, 4, 6, 8 - respectively, a transverse section of the engine. In FIG. 9 shows a structural diagram of the engine (longitudinal section). In FIG. 10 is a transverse section through an engine. In FIG. 11 - a combustion chamber with a gas exchange window seal.

Двигатель внутреннего сгорания содержит два идентичных соосно установленных ротора с цилиндрами и поршнями в виде участков тора. Первый ротор (изображен сплошными линиями) представляет собой осесимметричные цилиндры 1 и 2, взаимосвязанные посредством перемычки 3. К головкам цилиндров 1 и 2 прикреплены своими штоками поршни 4 и 5. Ротор может вращаться вокруг оси (вала) 0. Второй ротор (изображен линиями с точками) представляет собой осесимметричные цилиндры 6 и 7, взаимосвязанные посредством перемычки 8. Аналогично к головкам цилиндров 6 и 7 прикреплены поршни 9 и 10. Второй ротор также может вращаться вокруг оси 0. Поршни снабжены уплотнительными кольцами 11 (например, двумя компрессионными и одним маслосъемным). Так как роторы расположены на одной оси 0 и имеют возможность только вращательного (углового) движения, то выдерживается заданный (конструктивный) кольцевой зазор между цилиндром и поршнями (т.е. трутся о поверхности цилиндров только уплотнительные кольца 11), что позволяет повысить механический КПД двигателя. Каждый ротор снабжен двумя осесимметричными цилиндрами и поршнями, которые образуют четыре рабочие камеры с камерами сгорания в форме цилиндра со сферическим куполом и плоским дном, выполненными наполовину в головке соответствующих цилиндра и наполовину в днище поршня, а плоское дно камеры сгорания является окном газообмена. Окно газообмена снабжено кольцевым уплотнением Г-образного профиля 12 (фиг. 9 и 11), которое прижимается к газораспределительному кольцевому зеркалу U - образного профиля (в виде гофры сильфона) кольцевой пружиной 13 (фиг. 11). Два окна газообмена 14 и 15 первого ротора перекрываются газораспределительным кольцевым зеркалом 16 (фиг. 1, 3, 5 и 7) корпуса двигателя 17 (фиг. 9). А два окна газообмена 18 и 19 второго ротора перекрываются газораспределительным кольцевым зеркалом 20 (фиг. 1, 3, 5 и 7) передней крышки 21 (фиг. 9) корпуса двигателя. Газораспределительные зеркала снабжены впускными 22 и выпускными 23 каналами, которые взаимосвязаны соответственно с впускными 24 и выпускными 25 коллекторами (фиг. 10). В верхней части газораспределительные зеркала снабжены отверстиями 26, в которых у карбюраторных двигателей могут быть установлены неподвижно свечи зажигания (у дизелей - форсунки). Первый ротор жестко связан с полым валом 27, на котором закреплено эллиптическое зубчатое колесо 28. второй ротор жестко связан (фиг. 9) с валом 0, установленном на радиально-упорных подшипниках 29 и 30 и проходящем через полый вал 27 (полый вал установлен посредством, например, бронзовых втулок 31 и 32 на валу 0). На валу 0 закреплено эллиптическое зубчатое колесо 33. Колеса 28 и 33 находятся в зацеплении соответственно с эллиптическими зубчатыми колесами 34 и 35, закрепленными жестко на выходном валу 36, установленном на подшипниках 37 и 38. Большие оси (или малые) колес 34 и 35 расположены взаимно перпендикулярно. Колеса 28 и 33 ориентированы соответственно к первому и второму роторам так, что в положении цилиндров и поршней в середине хода (такта) (фиг. 4 и 8) большие оси (или малые) этих колес взаимно перпендикулярны. Все четыре эллиптические колеса идентичны и имеют четное число зубьев, не кратное четырем. Цилиндры и поршни имеют полости для жидкостного охлаждения. Подшипники 30 и 38 (фиг. 9) установлены в задней крышке 39 корпуса 17 двигателя. Снизу к корпусу 17 двигателя крепится картер 40. Первый ротор (цилиндры 1 и 2, поршни 4 и 5) снабжен зубчатым венцом 41 для запуска двигателя электростартером. Охлаждающая жидкость подводится к цилиндрам и поршням по каналу 42 вала (оси) 0. Вал 0 служит также для привода прерывателя зажигания (карбюраторный двигатель) или привода топливного насоса (дизель). The internal combustion engine contains two identical coaxially mounted rotors with cylinders and pistons in the form of torus sections. The first rotor (shown by solid lines) is axisymmetric cylinders 1 and 2, interconnected by a jumper 3. Pistons 4 and 5 are attached to the cylinder heads 1 and 2 by their rods. The rotor can rotate around an axis (shaft) 0. The second rotor (shown by lines with dots) represents axisymmetric cylinders 6 and 7, interconnected by a jumper 8. Similarly, pistons 9 and 10 are attached to the heads of cylinders 6 and 7. The second rotor can also rotate around axis 0. The pistons are equipped with o-rings 11 (for example, two mpressionnymi and a scraper). Since the rotors are located on the same axis 0 and have the possibility of only rotational (angular) movement, a predetermined (constructive) annular gap between the cylinder and pistons is maintained (i.e., only o-rings 11 rub against the surface of the cylinders), which allows to increase the mechanical efficiency engine. Each rotor is equipped with two axisymmetric cylinders and pistons, which form four working chambers with combustion chambers in the form of a cylinder with a spherical dome and a flat bottom, made half in the cylinder head and half in the piston bottom, and the flat bottom of the combustion chamber is a gas exchange window. The gas exchange window is provided with an annular seal of the L-shaped profile 12 (Fig. 9 and 11), which is pressed against the gas distribution ring mirror of the U-shaped profile (in the form of a bellows corrugation) with an annular spring 13 (Fig. 11). Two gas exchange windows 14 and 15 of the first rotor are overlapped by a gas distribution ring mirror 16 (Figs. 1, 3, 5, and 7) of the engine casing 17 (Fig. 9). And two gas exchange windows 18 and 19 of the second rotor are overlapped by a gas distribution ring mirror 20 (Figs. 1, 3, 5, and 7) of the front cover 21 (Fig. 9) of the engine casing. Gas distribution mirrors are equipped with inlet 22 and outlet 23 channels, which are interconnected with inlet 24 and outlet 25 manifolds, respectively (Fig. 10). In the upper part, the gas distribution mirrors are equipped with openings 26 in which the spark plugs can be fixedly mounted on the carburetor engines (for diesel engines, nozzles). The first rotor is rigidly connected to the hollow shaft 27, on which the elliptical gear 28 is fixed. The second rotor is rigidly connected (Fig. 9) to the shaft 0 mounted on angular contact bearings 29 and 30 and passing through the hollow shaft 27 (the hollow shaft is mounted by , for example, bronze bushings 31 and 32 on the shaft 0). An elliptical gear wheel 33 is fixed to the shaft 0. The wheels 28 and 33 are engaged with the elliptical gears 34 and 35, respectively, fixed rigidly to the output shaft 36 mounted on the bearings 37 and 38. The large axles (or small) of the wheels 34 and 35 are located mutually perpendicular. The wheels 28 and 33 are oriented respectively to the first and second rotors so that in the position of the cylinders and pistons in the middle of the stroke (cycle) (Figs. 4 and 8), the major axes (or minor) of these wheels are mutually perpendicular. All four elliptical wheels are identical and have an even number of teeth, not a multiple of four. Cylinders and pistons have cavities for liquid cooling. Bearings 30 and 38 (Fig. 9) are installed in the rear cover 39 of the housing 17 of the engine. From below, the crankcase 40 is attached to the engine housing 17. The first rotor (cylinders 1 and 2, pistons 4 and 5) is equipped with a ring gear 41 for starting the engine with an electric starter. Coolant is supplied to the cylinders and pistons through the channel 42 of the shaft (axis) 0. Shaft 0 also serves to drive the ignition interrupter (carburetor engine) or drive the fuel pump (diesel).

Работает двигатель следующим образом. Все четыре такта рабочего процесса двигателя осуществляются за один оборот ротора, т.е. каждый такт осуществляется за четверть оборота ротора. В 1-й четверти оборота ротора (фиг. 2, 4, 6 и 8) происходит впуск, во второй - сжатие, в 3-й - рабочий ход, в 4-й - выпуск. Когда в рабочей камере (начало 1-й четверти), образуемой цилиндром 2 и поршнем 9, происходит конец выпуска и начало впуска через выпускной канал 23 и впускной канал 22 (фиг. 2) газораспределительного зеркала 16 (фиг. 1) и окна газообмена 15 (фиг. 2); то одновременно в рабочей камере (начало 2-й четверти), образуемой цилиндром 6 и поршнем 4, происходит конец впуска и начало сжатия (фиг. 2), окно газообмена 18 начинает перекрываться газораспределительным зеркалом 20; в рабочей камере (начало 3-й четверти), образуемой цилиндром 1 и поршнем 10 (фиг. 2), в это время происходит конец сжатия и начало рабочего хода, где окно газообмена 14 перекрыто газораспределительным зеркалом 16; в рабочей камере (начало 4-й четверти), образуемой цилиндром 7 и поршнем 5 (фиг. 2), в это время происходит конец рабочего хода и начало выпуска, окно газообмена 19 начинает открываться выпускным каналом 23 газораспределительного зеркала 20. В указанных положениях поршни находятся в положении "мертвых точек". The engine operates as follows. All four cycles of the engine workflow are carried out in one revolution of the rotor, i.e. each cycle is carried out for a quarter turn of a rotor. In the 1st quarter of the rotor revolution (Figs. 2, 4, 6, and 8), an intake occurs, in the second - compression, in the 3rd - the working stroke, in the 4th - release. When in the working chamber (the beginning of the 1st quarter) formed by the cylinder 2 and the piston 9, the end of the outlet and the beginning of the inlet through the outlet channel 23 and the inlet channel 22 (Fig. 2) of the gas distribution mirror 16 (Fig. 1) and gas exchange window 15 (Fig. 2); then at the same time in the working chamber (the beginning of the 2nd quarter) formed by the cylinder 6 and the piston 4, the end of the inlet and the beginning of compression occur (Fig. 2), the gas exchange window 18 begins to overlap with the gas distribution mirror 20; in the working chamber (the beginning of the 3rd quarter), formed by the cylinder 1 and the piston 10 (Fig. 2), at this time the end of compression and the beginning of the working stroke occur, where the gas exchange window 14 is blocked by a gas distribution mirror 16; in the working chamber (the beginning of the 4th quarter), formed by the cylinder 7 and the piston 5 (Fig. 2), at this time the end of the working stroke and the beginning of the release occur, the gas exchange window 19 begins to open with the exhaust channel 23 of the gas distribution mirror 20. In the indicated positions, the pistons are in the dead center position.

При вращении выходного вала 36 с постоянной угловой скоростью роторы (первый и второй), связанные с валом 36 через эллиптические зубчатые колеса, вращаются с переменной угловой скоростью. Когда в рабочей камере цилиндра 2 и поршня 9 происходит впуск (1-я четверть, фиг. 3 и 4) первый ротор (цилиндры 1 и 2); поршни 4 и 5 и перемычка 3) вращается с замедлением, а второй ротор (цилиндры 6 и 7; поршни 9 и 10 и перемычка 8) вращается с ускорением. Так происходит потому, что (фиг. 4) в этот момент радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 28 больше радиуса зацепления эллиптического зубчатого колеса 34 и колесо 28 (т.е. первый ротор) вращается с меньшей угловой скоростью, чем выходной вал 36. В этот же момент (фиг. 4) радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 33 меньше радиуса зацепления эллиптического зубчатого колеса 35 и колесо 33 (т.е. второй ротор) вращается с большей угловой скоростью, чем выходной вал 36. В результате (фиг. 4) поршень 9 и головка цилиндра 2 расходятся и происходит впуск; одновременно поршень 4 и головка цилиндра 6 сходятся и происходит сжатие; поршень 10 и головка цилиндра 7 сходятся и происходит выпуск. Когда в рабочей камере цилиндра 2 и поршня 9 происходит сжатие (2-я четверть, фиг. 7 и 8), первый ротор (цилиндры 1 и 2, поршни 4 и 5 и перемычка 3) вращается с ускорением а второй ротор (цилиндры 6 и 7, поршни 9 и 10 и перемычка 8) вращается с замедлением. Так происходит потому, что (фиг. 8) в этот момент радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 28 меньше радиуса зацепления эллиптического зубчатого колеса 34 и колесо 28 (т.е. первый ротор) вращается с большей угловой скоростью, чем выходной вал 36. В этот же момент (фиг. 8) радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 33 больше радиуса зацепления эллиптического зубчатого колеса 35 и колесо 33 (т.е. второй ротор) вращается с меньшей угловой скоростью, чем выходной вал 36. В результате (фиг. 8) поршень 9 и головка цилиндра 2 сходятся и происходит сжатие; одновременно поршень 4 и головка цилиндра 6 расходятся и происходит рабочий ход; поршень 10 и головка цилиндра 1 сходятся и происходит выпуск; поршень 5 и головка цилиндра 7 расходятся и происходит впуск. Аналогичные процессы происходят и в случаях, когда цилиндр 2 и поршень 9 находятся в 3-й четверти и в 4-й четверти. К впускным каналам 22 газораспределительных зеркал 16 и 20 подводится рабочая смесь (карбюраторный двигатель) или воздух (дизель) по впускному коллектору 24. От выпускных каналов 23 газораспределительных зеркал 16 и 20 выпускные газы отводятся по выпускному коллектору 25. Когда окна газообмена 14 или 15 первого ротора оказываются в конце такта сжатия (конец 2-й четверти) в камеры сгорания через окна газообмена подается искра от свечи зажигания (карбюраторный двигатель) или впрыскивается топливо через форсунку (дизель). Свеча (или форсунка) находится в отверстии 26 газораспределительного зеркала 16. Аналогичным образом у второго ротора через окна газообмена 18 или 19 в камеры сгорания подается искра от свечи или впрыскивается топливо через форсунку. Свеча (или форсунка) находится в отверстии 26 газораспределительного зеркала 20. When the output shaft 36 is rotated at a constant angular speed, the rotors (first and second) associated with the shaft 36 through elliptical gears rotate at a variable angular speed. When the inlet (1st quarter, Figs. 3 and 4) of the first rotor (cylinders 1 and 2) occurs in the working chamber of cylinder 2 and piston 9; pistons 4 and 5 and jumper 3) rotate with deceleration, and the second rotor (cylinders 6 and 7; pistons 9 and 10 and jumper 8) rotates with acceleration. This is because (at FIG. 4) at this moment, the radius of engagement of the elliptical gear 28 is larger than the radius of the engagement of the elliptical gear 34 and the wheel 28 (ie, the first rotor) rotates at a lower angular speed than the output shaft 36. At this at the same time (Fig. 4), the radius of engagement of the elliptical gear wheel 33 is less than the radius of engagement of the elliptical gear wheel 35 and the wheel 33 (ie, the second rotor) rotates at a greater angular speed than the output shaft 36. As a result (Fig. 4), the piston 9 and cylinder head 2 diverge and occur t intake; simultaneously, the piston 4 and the cylinder head 6 converge and compression occurs; the piston 10 and the cylinder head 7 converge and release occurs. When compression occurs in the working chamber of cylinder 2 and piston 9 (2nd quarter, FIGS. 7 and 8), the first rotor (cylinders 1 and 2, pistons 4 and 5 and jumper 3) rotates with acceleration and the second rotor (cylinders 6 and 7, the pistons 9 and 10 and the jumper 8) rotate with deceleration. This is because (at FIG. 8) at this moment, the radius of engagement of the elliptical gear 28 is smaller than the radius of the engagement of the elliptical gear 34 and the wheel 28 (ie, the first rotor) rotates at a greater angular speed than the output shaft 36. At this at the same time (Fig. 8), the radius of engagement of the elliptical gear 33 is greater than the radius of the engagement of the elliptical gear 35 and the wheel 33 (ie, the second rotor) rotates at a lower angular speed than the output shaft 36. As a result (Fig. 8), the piston 9 and cylinder head 2 converge and occurs tightness with regard; at the same time, the piston 4 and the cylinder head 6 diverge and a working stroke occurs; the piston 10 and the cylinder head 1 converge and release; the piston 5 and the cylinder head 7 diverge and inlet occurs. Similar processes occur in cases where the cylinder 2 and the piston 9 are in the 3rd quarter and in the 4th quarter. To the inlet channels 22 of the gas distribution mirrors 16 and 20, a working mixture (a carburetor engine) or air (diesel) is supplied through the intake manifold 24. From the exhaust channels 23 of the gas distribution mirrors 16 and 20, exhaust gases are discharged along the exhaust manifold 25. When the gas exchange windows 14 or 15 of the first the rotors are at the end of the compression stroke (end of the 2nd quarter) a spark from the spark plug (carburetor engine) is fed into the combustion chambers through the gas exchange windows or fuel is injected through the nozzle (diesel). A candle (or nozzle) is located in the hole 26 of the gas distribution mirror 16. Similarly, at the second rotor, a spark from the candle is supplied through the gas exchange windows 18 or 19 to the combustion chambers or fuel is injected through the nozzle. A candle (or nozzle) is located in the hole 26 of the gas distribution mirror 20.

Кинематическую цепь двигателя с точки зрения возникновения крутящего момента M_k на выходном валу 36 можно представить следующим образом, принимая условные обозначения.The kinematic chain of the engine from the point of view of the occurrence of a torque M _k on the output shaft 36 can be represented as follows, taking the legend.

1. В момент начала рабочего хода (фиг. 2):
Q'₁ - равнодействующая давления газов на головку цилиндра;
Q''₁ - равнодействующая давления газов на поршень;
R - радиус тора;
r₂₈ - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 28;
r₃₃ - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 33;
r₃₄ - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 34;
r₃₅ - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 35;
Q'_r - окружное усилие в зацеплении эллиптических зубчатых колес 28 и 34;
Q''_r - окружное усилие в зацеплении эллиптических зубчатых колес 33 и 35.1. At the beginning of the stroke (Fig. 2):
Q ' ₁ - the resultant gas pressure on the cylinder head;
Q '' ₁ - the resultant gas pressure on the piston;
R is the radius of the torus;
r ₂₈ is the radius of engagement of the elliptical gear 28;
r ₃₃ is the radius of engagement of the elliptical gear wheel 33;
r ₃₄ is the radius of engagement of the elliptical gear wheel 34;
r ₃₅ is the radius of engagement of the elliptical gear 35;
Q ' _r is the circumferential force in engagement of the elliptical gears 28 and 34;
Q '' _r is the circumferential force in engagement of the elliptical gears 33 and 35.

2. В середине хода (такта) поршней (фиг. 4):
Q'₂ - равнодействующая давления газов на головку цилиндра;
Q''₂ - равнодействующая давления газов на поршень;
r₂₈=a - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 28;
r₃₃=b - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 33;
r₃₄=b - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 34;
r₃₅a - радиус зацепления эллиптического зубчатого колеса 35.2. In the middle of the stroke (stroke) of the pistons (Fig. 4):
Q ' ₂ is the resultant gas pressure on the cylinder head;
Q '' ₂ is the resultant gas pressure on the piston;
r ₂₈ = a is the radius of engagement of the elliptical gear 28;
r ₃₃ = b is the radius of engagement of the elliptical gear wheel 33;
r ₃₄ = b is the radius of engagement of the elliptical gear wheel 34;
r ₃₅ a is the radius of engagement of the elliptical gear wheel 35.

Остальные обозначения аналогичны обозначениям на фиг. 2. The remaining symbols are similar to the symbols in FIG. 2.

1. Когда поршни находятся в "мертвых точках" (фиг. 2), имеем следующее: r₂₈ = r₃₃ = r₃₄ = r₃₅ = r;
M_к = Q''_r•r₃₅-Q'_r•r₃₄=r•(Q''_r -Q'_r);
Q'_r•r₂₈ = Q'₁•R;

Q''_r•r₃₃ = Q''₁•R;

тогда

так как Q'₁=Q''₁ то M_к=0.1. When the pistons are in the “dead spots” (Fig. 2), we have the following: r ₂₈ = r ₃₃ = r ₃₄ = r ₃₅ = r;
M _k = Q '' _r • r ₃₅ -Q ' _r • r ₃₄ = r • (Q'' _r -Q' _r );
Q ' _r • r ₂₈ = Q' ₁ • R;

Q '' _r • r ₃₃ = Q '' ₁ • R;

then

since Q ' ₁ = Q'' ₁ then M _k = 0.

Следовательно, как и у обычных поршневых двигателей, в момент нахождения поршней в "мертвой точке" крутящий момент двигателя равен нулю. Therefore, as with conventional reciprocating engines, when the pistons are at the “dead center”, the engine torque is zero.

2. Когда ротор двигателя повернется от положения "мертвых точек" на угол Δφ (фиг. 2) имеем:
r₂₈= r+Δr; r₃₃= r-Δr; r₃₄= r-Δr; r₃₅= r+Δr;

Очевидно, что Q'₁ = Q''₁ и, обозначив эти величины через Q₁, будем иметь:

Т. е. M_к в данном случае имеет положительное значение. Следовательно, крутящий момент от Q''₁ будет больше крутящего момента от Q'₁ и вращение ротора двигателя будет по стрелке, указанной на фиг. 2.2. When the rotor of the engine rotates from the position of the "dead spots" by the angle Δφ (Fig. 2) we have:
r ₂₈ = r + Δr; r ₃₃ = r-Δr; r ₃₄ = r-Δr; r ₃₅ = r + Δr;

Obviously, Q ' ₁ = Q'' ₁ and, denoting these quantities by Q ₁ , we will have:

That is, M _k in this case has a positive value. Therefore, the torque from Q '' ₁ will be greater than the torque from Q ' ₁ and the rotation of the engine rotor will be in the direction of the arrow indicated in FIG. 2.

3. Когда ротор двигателя повернется от положения "мертвых точек" на угол 45^o (т. е. когда поршни находятся в середине хода (такта), имеем (фиг. 4): r₂₈ = a; r₃₃ = b; r₃₄ = b; r₃₅ = a;
M_к=Q''_r•r₃₅-Q'_r•r₃₄=Q''_r •a-Q'_r•b;
Q'_r•r₂₈=Q'₂•R; Q'_r=Q'₂•R/a;
Q''_r•r₃₃ = Q''₂•R; Q''_r=Q''₂•R/b;
тогда

Так как Q'₂ = Q''₂, обозначив эти величины через Q₂ , будет тогда иметь

Данное выражение тоже будет иметь положительное значение и вращение ротора двигателя будет по стрелке, указанной на фиг. 4.3. When the engine rotor rotates from the dead center position by an angle of 45 ^o (that is, when the pistons are in the middle of the stroke (cycle), we have (Fig. 4): r ₂₈ = a; r ₃₃ = b; r ₃₄ = b; r ₃₅ = a;
M _k = Q '' _r • r ₃₅ -Q ' _r • r ₃₄ = Q'' _r • a-Q' _r • b;
Q ' _r • r ₂₈ = Q' ₂ • R; Q ' _r = Q' ₂ • R / a;
Q '' _r • r ₃₃ = Q '' ₂ • R; Q '' _r = Q '' ₂ • R / b;
then

Since Q ' ₂ = Q'' ₂ , denoting these quantities by Q ₂ will then have

This expression will also have a positive value and the rotation of the engine rotor will be in the direction of the arrow indicated in FIG. 4.

Так как первый и второй роторы заявленного двигателя предусматриваются одинаковой массы, то они будут иметь одинаковые моменты инерции и вращаться в одинаковыми и противоположно направленными ускорениями, поэтому их инерционные силы (вращательные) будут уравновешиваться внутри кинематической цепи (через эллиптические зубчатые колеса) и на корпус двигателя не передадутся. Это обстоятельство позволяет существенно повысить частоту вращения роторов двигателя, а значит и его удельную мощность. Наличие же четырех рабочих камер (вместо двух, как у прототипа) позволяет к тому же удвоить удельную мощность при тех же габаритах, что выгодно отличает заявленный двигатель от известных. Since the first and second rotors of the declared engine are provided with the same mass, they will have the same moments of inertia and rotate in the same and oppositely directed accelerations, therefore their inertial forces (rotational) will be balanced inside the kinematic chain (through elliptical gears) and on the motor case will not be transmitted. This circumstance allows to significantly increase the frequency of rotation of the engine rotors, and hence its specific power. The presence of four working chambers (instead of two, as in the prototype) also allows you to double the specific power with the same dimensions, which distinguishes the claimed engine from the known ones.

Claims

An internal combustion engine comprising a housing with covers, two coaxially mounted rotors with cylinders and pistons in the form of torus portions, gas distribution mirrors with inlet and outlet channels located around the circumference, a mechanism for periodically changing rotor speed, means of ignition and cooling, characterized in that each the rotor is equipped with two axisymmetric toroidal cylinders with pistons forming four working chambers with combustion chambers in the form of a cylinder with a spherical dome and a flat bottom ohms, each of which is made half in the cylinder head and half in the piston bottom, and a gas exchange window with an L-shaped profile located in the flat bottom of the combustion chamber, an annular seal, a ring spring-loaded to the U-shaped gas distribution mirror, and also fixedly mounted in the gas distribution a mirror with a spark plug, and is connected to a mechanism for periodically changing the speed of rotation of the rotors with the same magnitude and opposite in sign accelerations in the form of two pairs of ident cing elliptic gears, two of which are mounted coaxially and fixed on the shafts of the rotors, and the two are mounted on the output shaft.