RU2141044C1

RU2141044C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2141044C1
Application number: RU97111342A
Authority: RU
Inventors: С.В. Устинович
Original assignee: Устинович Сергей Вячеславович
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: rotary piston Wankel engine has at least one pair of rotary-piston Wankel sections. Combustion chambers are brought out of volumetric displacement space to external surface of stator. For this purpose two additional gas bypass ports are made in each of two sections of stator. Engine has additionally two relatively intersecting gas channels with direct-flow combustion chambers. Gas channels connect gas bypass ports. Zone of intersection of gas channels forms recuperative heat exchanger. EFFECT: increased reliability and efficiency of operation of rotary piston engine. 5 dwg

Description

Известен двигатель внутреннего сгорания (газотурбинный двигатель) [1], содержащий секционированный статор, в котором соосно установлен вал с лопаточными роторами. Секции статора с внешней его стороны соединены перепускными газовыми каналами, которые содержат камеры сгорания. При вращении ротора поток атмосферного воздуха, через впускные окна попадающий в одну из секций статора, подвергается динамическому сжатию, в результате чего нагревается. В камере сгорания он смешивается с распыляемым из форсунки топливом. Благодаря высокой температуре нагретого от сжатия воздуха, распыляемое жидкое топливо испаряется, образуя с воздухом горючую смесь. Горючая смесь воспламеняется от искры электрической свечи. Кинетическая энергия потока горячего газа в стационарно увеличивающейся рабочей полости необъемного вытеснения статора расходуется на вращение роторов двигателя. Поток отработанных газов покидает рабочую полость двигателя через выпускные окна статора. Known internal combustion engine (gas turbine engine) [1], containing a sectioned stator in which a shaft is mounted coaxially with the blade rotors. The stator sections are externally connected by gas channels that contain combustion chambers. When the rotor rotates, the flow of atmospheric air through the inlet windows falling into one of the stator sections undergoes dynamic compression, as a result of which it heats up. In the combustion chamber, it is mixed with the fuel sprayed from the nozzle. Due to the high temperature of the air heated by compression, the atomized liquid fuel evaporates, forming a combustible mixture with air. The combustible mixture is ignited by the spark of an electric candle. The kinetic energy of the flow of hot gas in a stationary increasing working cavity of a non-voluminous displacement of the stator is spent on the rotation of the engine rotors. The flow of exhaust gases leaves the working cavity of the engine through the exhaust windows of the stator.

В газотурбинном двигателе используется способ прямоточного сжигания топлива: горючая смесь поступает в зону реакции полного окисления (фронт факела) со стороны, противоположной стороне, в которую движутся горячие отработанные газы - продукты этой реакции. То есть они не препятствуют поступлению новых порций горючей смеси в относительно неподвижный фронт факела. In a gas turbine engine, a straight-through method of burning fuel is used: the combustible mixture enters the reaction zone of complete oxidation (flame front) from the side opposite to the side into which the hot exhaust gases are the products of this reaction. That is, they do not prevent the entry of new portions of the combustible mixture into the relatively motionless front of the torch.

В результате использования прямоточного сжигания топлива достигается практически полный отбор теплоты от топлива, поступившего в камеру сгорания, с образованием минимально возможного количества токсичных окислов. В рабочей полости не достигается большого давления рабочего тела, что исключает повышенные динамические нагрузки на детали устройства. As a result of the use of direct-flow combustion of fuel, almost complete selection of heat from the fuel entering the combustion chamber is achieved, with the formation of the minimum possible amount of toxic oxides. In the working cavity is not achieved a large pressure of the working fluid, which eliminates the increased dynamic load on the parts of the device.

Однако некоторые динамические элементы двигателя находятся под постоянным температурным напряжением. Непрерывный характер сжигания топлива в камере сгорания приводит к тому, что двигатель с запозданием "реагирует" на требуемое изменение режима его работы (набора и сброса мощности). However, some dynamic motor elements are under constant temperature voltage. The continuous nature of the combustion of fuel in the combustion chamber leads to the fact that the engine belatedly "reacts" to the desired change in its mode of operation (recruitment and dumping of power).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания Ванкеля [2] , для хорошей динамической уравновешенности содержащий, по крайней мере, одну пару установленных соосно роторных секций Ванкеля с общим коленчатым валом. На валу оппозитно по отношению друг к другу в каждой из секций установлено по одному ротору-поршню, выполненному в виде трехгранной призмы. На каждой из трех граней призм выполнены углубления под камеры сгорания. С возможностью вращения роторы-поршни установлены на эксцентриках коленчатого вала, а принадлежащие каждому ротору-поршню соосные с шатунной осью шестерни находятся в зацеплении с неподвижными шестернями, жестко закрепленными на статоре соосно с коренной осью коленчатого вала. При вращении вала роторы-поршни совершают планетарное движение, изменяя пространственный объем газа, находящегося в рабочей полости между криволинейными гранями призмы ротора-поршня и внутренней криволинейной поверхностью статора, представляющей собой как бы два пересекающихся цилиндра. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a Wankel rotary piston internal combustion engine [2], for good dynamic balance containing at least one pair of coaxially mounted Wankel rotary sections with a common crankshaft. On the shaft opposite to each other in each of the sections one rotor-piston is installed, made in the form of a trihedral prism. On each of the three faces of the prisms, recesses were made for the combustion chambers. With the possibility of rotation, the rotor pistons are mounted on the eccentrics of the crankshaft, and the gears belonging to each rotor piston coaxial with the connecting rod axis are meshed with stationary gears rigidly fixed to the stator coaxially with the crankshaft main axis. When the shaft rotates, the piston rotors perform a planetary motion, changing the spatial volume of the gas located in the working cavity between the curved faces of the prism of the rotor-piston and the inner curved surface of the stator, which is like two intersecting cylinders.

Газообразное рабочее тело, поступающее через впускное окно статора, автономно совершает в рабочей полости каждой секции полный цикл: впуск, сжатие, "рабочий ход" и выпуск. Отработанный газ выпускается во внешнюю среду через выпускное окно секции статора. A gaseous working fluid entering through the inlet window of the stator autonomously performs a complete cycle in the working cavity of each section: inlet, compression, “stroke” and exhaust. The exhaust gas is discharged into the external environment through the outlet window of the stator section.

В двигателе Ванкеля устранены недостатки газотурбинного двигателя. Динамические элементы (роторы-поршни) попеременно контактируют как с горячим, так и с холодным рабочим телом, что исключает их нахождение под постоянным температурным напряжением. Импульсный характер сжигания топлива (подвода теплоты) позволяет двигателю моментально "реагировать" на необходимое изменение режима его работы. The Wankel engine eliminated the disadvantages of a gas turbine engine. Dynamic elements (rotors-pistons) alternately contact with both hot and cold working fluid, which excludes their being under constant temperature voltage. The pulsed nature of fuel combustion (heat input) allows the engine to instantly "react" to the necessary change in its operating mode.

Однако двигатель Ванкеля имеет недостатки. Необходимое перед сжиганием испарение жидкого распыленного топлива достигается путем повышения температуры локального объема рабочего тела в результате его механического сжатия в замкнутом объеме рабочей полости. Эффективность реализации этого метода определяется надежностью герметизации замкнутого объема рабочего тела в момент сжатия, которая зависит от надежности компрессионных уплотнений на силовом динамическом элементе двигателя - роторе-поршне. Одновременно эффективность передачи ротору-поршню количества механической работы от локального объема рабочего тела после подвода к нему количества теплоты также зависит от надежности этих уплотнений, которые в результате трения о внутреннюю поверхность корпуса статора и сама эта поверхность неминуемо изнашиваются. При этом надежность герметизации локальных объемов неминуемо снижается, уменьшая надежность работы двигателя в результате эксплуатации. However, the Wankel engine has drawbacks. The evaporation of liquid atomized fuel required before combustion is achieved by increasing the temperature of the local volume of the working fluid as a result of its mechanical compression in a closed volume of the working cavity. The effectiveness of the implementation of this method is determined by the reliability of sealing the closed volume of the working fluid at the time of compression, which depends on the reliability of the compression seals on the power dynamic element of the engine - the rotor-piston. At the same time, the efficiency of transferring the amount of mechanical work to the rotor-piston from the local volume of the working fluid after applying heat to it also depends on the reliability of these seals, which as a result of friction against the inner surface of the stator housing and this surface itself will inevitably wear out. At the same time, the reliability of sealing local volumes inevitably decreases, reducing the reliability of the engine as a result of operation.

Использование метода подвода теплоты за относительно короткий промежуток времени сразу ко всему механически сжатому локальному объему рабочего тела ведет к резкому (пиковому) повышению давления рабочего тела и соответственно к дискретному пиковому увеличению нагрузки на детали двигателя. Создается широкий диапазон колебания величины динамической нагрузки на детали конструкции двигателя, отрицательно влияющей на их механическую прочность, что снижает надежность устройства. Using the heat supply method for a relatively short period of time immediately to the entire mechanically compressed local volume of the working fluid leads to a sharp (peak) increase in the pressure of the working fluid and, accordingly, to a discrete peak increase in the load on the engine parts. It creates a wide range of fluctuations in the magnitude of the dynamic load on the structural parts of the engine, adversely affecting their mechanical strength, which reduces the reliability of the device.

Причем сжигание испаренного топлива в замкнутом газовом объеме ведет к тому, что с момента начала воспламенения, образовавшийся фронт факела (зона реакции полного окисления углеводородов топлива) перемещается вдоль относительно неподвижного объема газовой горючей смеси. В зону реакции полного окисления реагенты поступают из сферы, в направлении которой впереди фронта движутся горячие отработанные газы. Эти газы своей высокой температурой в зоне непрореагировавшей части горючей смеси инициируют реакцию неполного окисления углеводородов топлива с образованием неполных и токсичных окислов (полное окисление возможно только в фронте факела). При этом идущие впереди фронта отработанные газы выталкивают реагенты из фронта факела, что приводит к его преждевременному затуханию. Так как в локальном объеме окислитель потрачен для образования полных и неполных окислов, его уже не хватает для дожигания неполных окислов. Все это ведет к неполному отбору располагаемой теплоты топлива, поступившего на сжигание в локальный объем камеры сгорания, неполному его сжиганию, образованию в выхлопных газах большого количества токсичных окислов. Это уменьшает эффективность использования располагаемой энергии топлива, то есть снижает эффективность работы двигателя. Moreover, the combustion of evaporated fuel in a closed gas volume leads to the fact that from the moment of ignition, the formed flame front (reaction zone for the complete oxidation of hydrocarbon fuel) moves along a relatively motionless volume of the gas combustible mixture. Reagents enter the reaction zone of the complete oxidation from a sphere in the direction of which hot exhaust gases move ahead of the front. These gases, due to their high temperature in the zone of the unreacted part of the combustible mixture, initiate the reaction of incomplete oxidation of fuel hydrocarbons with the formation of incomplete and toxic oxides (complete oxidation is possible only in the front of the torch). In this case, the exhaust gases going ahead of the front push the reagents out of the front of the torch, which leads to its premature attenuation. Since the oxidizing agent is spent in the local volume for the formation of complete and incomplete oxides, it is already not enough for the afterburning of incomplete oxides. All this leads to incomplete selection of the available heat of the fuel received for combustion in the local volume of the combustion chamber, incomplete combustion, and the formation of a large amount of toxic oxides in the exhaust gases. This reduces the efficiency of the use of available fuel energy, that is, reduces the efficiency of the engine.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы двигателя внутреннего сгорания. The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of the internal combustion engine.

Указанная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, одну пару установленных соосно роторных секций Ванкеля, имеющих общий вал, на котором оппозитно по отношению друг к другу установлены роторы-поршни этих секций, при этом с одной стороны внутренней криволинейной поверхности статора в каждой секции выполнены газовые впускное и выпускное окна, которые на внешней поверхности корпуса статора выходят в жестко укрепленные на нем газовые каналы с трубчатыми стенками, причем находящийся в корпусе статора объем рабочей полости двигателя содержит постоянные по объему камеры сгорания, согласно поставленной цели, он дополнительно снабжен двумя взаимноперекрещивающимися газовыми перепускными каналами, которые в зоне перекрещивания содержат, по крайней мере, одну общую для них стенку, одна из сторон которой принадлежит внутренней поверхности одного канала, а другая сторона этой стенки принадлежит внутренней поверхности другого канала, и на внутренней криволинейной поверхности статора каждой роторной секции со стороны, расположенной по отношению к коренной оси вала напротив стороны с впускным и выпускным окнами, дополнительно выполнены по два газовых перепускных окна, причем на внешней поверхности корпуса статора попарно перепускные окна одной роторной секции соединены с противоположными перепускными окнами другой роторной секции при помощи перепускных каналов, при этом камеры сгорания размещены внутри каждого перепускного канала на участке между зоной их перекрещивания и перепускным окном, расположенным вдоль поверхности корпуса статора ближе к выпускному окну. This goal is achieved in that the internal combustion engine containing at least one pair of mounted coaxially rotary Wankel sections having a common shaft on which the piston rotors of these sections are mounted opposite to each other, while on the one hand is internal curved the stator surface in each section is made of gas inlet and outlet windows, which on the outer surface of the stator housing go into the gas channels rigidly fixed on it with tubular walls, and torus, the volume of the working cavity of the engine contains constant combustion chamber volumes, according to the goal, it is additionally equipped with two mutually crossed gas bypass channels, which in the crossing zone contain at least one common wall for them, one side of which belongs to the inner surface of one channel , and the other side of this wall belongs to the inner surface of the other channel, and on the inner curved surface of the stator of each rotor section from the side located with respect to the main axis of the shaft opposite the side with the inlet and outlet windows, two gas bypass windows are additionally made, moreover, on the outer surface of the stator casing, the bypass windows of one rotor section are connected in pairs with the opposite bypass windows of the other rotor section using bypass channels, wherein the chambers combustion are placed inside each bypass channel in the area between the zone of their crossing and the bypass window located along the surface of the stator housing closer to the exhaust window at.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами на фиг. 1-5. Для удобства плоского изображения одна из секций (секция A) пространственно повернута на 180 градусов в плоскости коренной оси вала, роторы-поршни которого фактически вращаются в одну сторону, хотя на фиг. 1, 3, 4, 5 указанные направления их вращения взаимно противоположны. The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawings in FIG. 1-5. For the convenience of a flat image, one of the sections (section A) is spatially rotated 180 degrees in the plane of the root axis of the shaft, the rotor-pistons of which actually rotate in one direction, although in FIG. 1, 3, 4, 5, the indicated directions of their rotation are mutually opposite.

Условные обозначения на фиг. 1-5:
°__→ - направление перемещения воздуха,
__→ - направление перемещения горячих отработанных газов,
├_→ - направление подачи топлива через форсунку в камеру сгорания,

- подача электрического разряда на импульсную свечу зажигания камеры сгорания.The legend in FIG. 1-5:
° __ → - the direction of air movement,
__ → - the direction of movement of the hot exhaust gases,
├_ → - the direction of fuel supply through the nozzle to the combustion chamber,

- supply of an electric discharge to the pulse spark plug of the combustion chamber.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух соосно установленных роторных секций Ванкеля A и B (фиг. 1). Роторы-поршни этих секций установлены на шатунных шейках одного общего коленчатого вала оппозитно по отношению друг к другу. Выемки на гранях призм роторов отсутствуют, то есть камеры сгорания внутренней рабочей полости вынесены с граней призм роторов-поршней за пределы полости объемного вытеснения, а именно на статор. Для этого наряду с впускным 1 и выпускным 2 окнами в каждой из секций A и B в корпусе статора выполнены по два перепускных окна 3 и 4. Каждое окно 3 одной из роторных секций соединено с противоположным окном 4 другой роторной секции при помощи трубчатого перепускного газового канала 5 или 6. The internal combustion engine consists of two coaxially mounted rotary sections of the Wankel A and B (Fig. 1). The rotor pistons of these sections are mounted on the connecting rod journals of one common crankshaft opposite to each other. There are no recesses on the faces of the rotor prisms, that is, the combustion chambers of the internal working cavity are removed from the faces of the prisms of the piston rotors outside the volume displacement cavity, namely, the stator. For this, along with inlet 1 and outlet 2 windows, in each of sections A and B in the stator housing, two bypass windows 3 and 4 are made. Each window 3 of one of the rotor sections is connected to the opposite window 4 of the other rotor section using a tubular gas bypass channel 5 or 6.

В зоне перекрещивания каналы 5 и 6 образуют собой общий для них рекуперативный теплообменник 7 (фиг.2). То есть в этой зоне каналы 5 и 6 имеют, по крайней мере, одну общую стенку 8, одна из сторон которой принадлежит внутренней поверхности канала 5, а другая сторона стенки 8 принадлежит внутренней поверхности канала 6. Газовые потоки, перемещающиеся из секции A в секцию B и из секции B в секцию A, контактируют каждый со своей стороны с поверхностями стенок 8 рекуперативного теплообменника 7. Теплота газового потока, обладающего большей температурой, передается через эти поверхности газовому потоку с меньшей температурой. In the crossing zone, the channels 5 and 6 form a common recuperative heat exchanger 7 for them (Fig.2). That is, in this zone, the channels 5 and 6 have at least one common wall 8, one side of which belongs to the inner surface of the channel 5, and the other side of the wall 8 belongs to the inner surface of the channel 6. Gas flows moving from section A to section B and from section B to section A, each on its side is in contact with the surfaces of the walls 8 of the regenerative heat exchanger 7. The heat of the gas stream having a higher temperature is transferred through these surfaces to the gas stream with a lower temperature.

В каждом перепускном канале 5 и 6 участок между теплообменником 7 и окном 4 является камерой сгорания 9, которая по сравнению с участком местного объемного сужения в теплообменнике 7 (фиг.2) представляет собой расширяющийся трубчатый объем. В камере сгорания 9 около теплообменника 7 укреплена топливная форсунка, а ближе к окну 4 размещена свеча зажигания. In each bypass channel 5 and 6, the section between the heat exchanger 7 and the window 4 is a combustion chamber 9, which, in comparison with the local volumetric narrowing section in the heat exchanger 7 (Fig. 2), is an expanding tubular volume. A fuel nozzle is mounted in the combustion chamber 9 near the heat exchanger 7, and a spark plug is placed closer to the window 4.

Рассмотрение принципа работы двигателя начнем с момента начала "рабочего хода" в секции B (фиг. 1). We will begin consideration of the principle of engine operation from the moment the "stroke" begins in section B (Fig. 1).

Воздух, поступивший в секцию A из атмосферы через окно 1, под действием ротора-поршня перепускается через окно 3 в газовый канал 5. Он проходит через полости теплообменника 7 и при входе в камеру сгорания 9 смешивается с топливом, распыляемым из форсунки. Топливо-воздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. The air entering section A from the atmosphere through the window 1, under the influence of the rotor-piston is passed through the window 3 into the gas channel 5. It passes through the cavity of the heat exchanger 7 and at the entrance to the combustion chamber 9 is mixed with fuel sprayed from the nozzle. The fuel-air mixture is ignited by the spark of a spark plug.

В момент зажигания грань призмы ротора-поршня этой секции находится непосредственно около окна 4. Горячие газы продуктов сгорания вырываются из камеры сгорания 9 канала 5 через окно 4 на правый участок грани призмы ротора-поршня секции B. Воздействие газов на этот участок способствует движению ротора-поршня в заданном направлении. Кинетическая энергия горячих газов расходуется на совершение работы по перемещению ротора-поршня. Дальнейший принудительный перепуск воздуха и подача топлива поддерживают горение факела в камере сгорания 9 канала 5 (фиг. 3). Объем полости 10 секции B увеличивается. При этом увеличивается и проход между гранью ротора-поршня и внутренней криволинейной поверхностью статора в полости 10 секции B, через который горячим газам открывается выход в канал окна 3. At the moment of ignition, the face of the prism of the rotor-piston of this section is located directly near window 4. Hot gases of the combustion products break out from the combustion chamber 9 of channel 5 through window 4 to the right side of the face of the prism of the rotor-piston of section B. The impact of gases on this section promotes the movement of the rotor piston in a given direction. Kinetic energy of hot gases is spent on the work of moving the rotor-piston. Further forced air bypass and fuel supply support the combustion of the flame in the combustion chamber 9 of channel 5 (Fig. 3). The volume of the cavity 10 of section B increases. This increases the passage between the face of the rotor-piston and the inner curved surface of the stator in the cavity 10 of section B, through which the hot gases open the outlet to the channel of the window 3.

Горячие газы, оказавшие свое положительное воздействие на правую часть грани призмы ротора-поршня секции В полости 10, стравливаются через окно 3 в газовый канал 6. Тем самым убирается нежелательное воздействие газов на левую часть грани призмы этого ротора-поршня, которое могло бы препятствовать его заданному вращению. Горячие газы проходят по каналу 6 через теплообменник 7, попутно отдавая в нем часть своей теплоты через стенки 8 порциям воздуха, продолжающего поступать на сжигание в камеру сгорания 9 канала 5. Далее горячие газы смешиваются в полости 11 секции A с газами, оставшимися там от "рабочего хода" в этой секции, и продолжают свое инерционное движение через выпускное окно 2. Hot gases that have a positive effect on the right side of the face of the prism of the rotor-piston of section B of the cavity 10 are pushed through the window 3 into the gas channel 6. This removes the unwanted effect of gases on the left side of the face of the prism of this rotor-piston, which could interfere with it given rotation. Hot gases pass through the channel 6 through the heat exchanger 7, simultaneously passing part of their heat in it through the walls 8 to portions of air, which continues to be supplied to the combustion chamber 9 of the channel 5. Next, the hot gases are mixed in the cavity 11 of section A with the gases left there " stroke "in this section, and continue their inertial movement through the exhaust window 2.

При положении роторов-поршней фиг. 4 подача топлива через форсунку камеры сгорания 9 канала 5 прекращается. Вершина призмы ротора-поршня секции В открывает для воздуха полости 12 канал окна 3. Через этот канал воздух эжекторно затягивается в устойчивый поток горячего газа канала 6. Часть газов из полости 10 через канал окна 3 секции В попадает в полость холодного воздуха 12, повышая его температуру и массу газа в этой полости. Продолжающееся движение ротора-поршня секции В открывает окно 2 этой секции для выхода отработанных газов. In the position of the rotor-pistons of FIG. 4, the fuel supply through the nozzle of the combustion chamber 9 of channel 5 is stopped. The top of the prism of the rotor-piston of section B opens the channel of the window 3 for the air of the cavity 12. Through this channel, the air is ejected into a steady stream of hot gas of the channel 6. Some of the gases from the cavity 10 through the channel of the window 3 of section B enters the cavity of cold air 12, increasing it temperature and mass of gas in this cavity. The continued movement of the rotor-piston of section B opens the window 2 of this section for the exit of exhaust gases.

Дальнейшее протекание процессов с рабочим телом в двигателе аналогично уже описанным, с той лишь разницей, что роторные секции A и B функционально меняются местами. Further processes with a working fluid in the engine are similar to those already described, with the only difference being that the rotor sections A and B are functionally interchanged.

К моменту зажигания и начала "рабочего хода" в секции A (фиг. 5) в камере сгорания 9 канала 6 находятся горячие газы от рабочего хода в секции B. Их высокая температура обеспечивает испарение топлива, распыляемого из форсунки, гарантируя надежность воспламенения горючей смеси. После зажигания, при перекрытии ротором-поршнем доступа отработанных газов в канал 6 количество воздуха в газе, поступающем в камеру сгорания 9 через этот канал для образования горючей смеси, значительно превышает количество отработанных газов. При этом надежность испарения топлива обеспечивается горячим воздухом, предварительно подогретым не только при динамическом сжатии в расширяющемся объеме камеры сгорания 9 после объемного сужения рабочей полости для потока газа в теплообменнике 7, но и в результате непосредственного контакта воздуха с отработанными газами в полости 12 и поверхностями 8 теплообменника 7. By the time of ignition and the beginning of the "working stroke" in section A (Fig. 5) in the combustion chamber 9 of channel 6 there are hot gases from the working stroke in section B. Their high temperature ensures the evaporation of fuel sprayed from the nozzle, guaranteeing the reliability of ignition of the combustible mixture. After ignition, when the rotor-piston blocks the access of exhaust gases to channel 6, the amount of air in the gas entering the combustion chamber 9 through this channel to form a combustible mixture significantly exceeds the amount of exhaust gases. In this case, the reliability of fuel evaporation is ensured by hot air, preheated not only by dynamic compression in the expanding volume of the combustion chamber 9 after volumetric narrowing of the working cavity for the gas flow in the heat exchanger 7, but also as a result of direct contact of air with exhaust gases in the cavity 12 and surfaces 8 heat exchanger 7.

Предложенное изменение конструкции роторно-поршневого двигателя Ванкеля, при неизменности механической части устройства и сохранения всех его преимуществ по сравнению с другими двигателями, позволяет принципиально изменить сущность процессов, совершаемых газом в его рабочей полости. В связи с этим роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания приобретает следующие новые свойства, позволяющие достичь указанной цели. The proposed change in the design of the Wankel rotary piston engine, while the mechanical part of the device is unchanged and all its advantages are preserved compared with other engines, allows you to fundamentally change the essence of the processes performed by gas in its working cavity. In this regard, the rotary piston internal combustion engine acquires the following new properties to achieve this goal.

Решение задачи повышения надежности работы двигателя достигается за счет снижения по сравнению с прототипом требований к взаимной герметизации в каждой из роторных секций A и B каждого из трех газовых объемов рабочей полости объемного вытеснения (10, 11, 12), заключенного между торцевыми плоскостями и криволинейной поверхностью статора и одной из трех криволинейных поверхностей грани призмы ротора-поршня. Снижение степени взаимной герметизации указанных объемов, неминуемо возникающее при эксплуатационном износе данных поверхностей и скользящих по статору компрессионных уплотнений ротора-поршня, в предложенной конструкции не оказывает решающего влияния на срок эксплуатации двигателя. Если в прототипе данный износ в целом влияет на работоспособность двигателя, в рабочем цикле которого должны достигаться зависящие от надежности герметичности уплотнений необходимые степень сжатия и величина давления локального объема рабочего тела, то в результате применения предложенного технического решения в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания каждый из этих трех объемов постоянно сообщается с каналом, по меньшей мере, одного из четырех окон статора роторной секции. В любой момент времени в рабочей полости отсутствует полностью локализованный указанный объем. Значение параметров газа в данных объемах зависит от параметров газового потока в газовых каналах (впуска, выпуска и перепуска) и параметров газа в смежных газовых полостях, соединенных при помощи этих каналов. Сечение данных каналов намного больше сечения каналов, возникающих при эксплуатационном износе уплотнений. Поэтому износ уплотнений мало влияет на процессы изменения рабочего тела. Причем в каждом из впускных, выпускных и перепускных каналов в любой момент времени сохраняется однонаправленность движения его газового потока. Таким образом, в двигателе не только устраняются причины, влияющие на повышенный износ компрессионных уплотнений ротора-поршня (высокое значение и большой диапазон колебания давления рабочего тела), но и за счет снижения требований к надежности этих уплотнений увеличивается срок эксплуатации двигателя. Все это повышает его надежность. The solution to the problem of increasing the reliability of the engine is achieved by reducing, in comparison with the prototype, the requirements for mutual sealing in each of the rotor sections A and B of each of the three gas volumes of the working cavity of volumetric displacement (10, 11, 12), enclosed between end planes and a curved surface the stator and one of the three curved surfaces of the face of the prism of the rotor-piston. The decrease in the degree of mutual sealing of the indicated volumes, which inevitably occurs during the operational wear of these surfaces and the compression seals of the rotor-piston sliding on the stator, in the proposed design does not have a decisive effect on the life of the engine. If in the prototype this wear generally affects the performance of the engine, in the working cycle of which the necessary compression ratio and the pressure value of the local volume of the working fluid, depending on the reliability of the tightness of the seals, are to be achieved, then each of the proposed technical solutions will be used in a rotary piston internal combustion engine of these three volumes is constantly in communication with the channel of at least one of the four windows of the stator of the rotor section. At any time in the working cavity there is no completely localized indicated volume. The value of the gas parameters in these volumes depends on the parameters of the gas flow in the gas channels (intake, exhaust and bypass) and the gas parameters in adjacent gas cavities connected by these channels. The cross section of these channels is much larger than the cross section of the channels that occur during operational wear of the seals. Therefore, wear of seals has little effect on the processes of change of the working fluid. Moreover, in each of the inlet, outlet and bypass channels at any moment of time, the unidirectional movement of its gas stream is preserved. Thus, the engine not only eliminates the reasons that affect the increased wear of the compression seals of the rotor-piston (high value and a large range of fluctuations in the pressure of the working fluid), but also by reducing the reliability requirements of these seals, the engine life is increased. All this increases its reliability.

Благодаря предложенному конструкционному решению в двигателе реализуется надежный способ импульсного подвода теплоты к дискретно истекающей массе рабочего тела, постепенно поступающей в фронт относительно неподвижного факела камеры сгорания, поэтому при его работе не происходит резкого (пикового) повышения давления рабочего тела. При этом продолжительность импульса сжигания топлива для одного "рабочего хода" по сравнению с прототипом увеличена во времени. Все это ведет к более равномерному изменению динамической нагрузки на детали устройства во время "рабочего хода" и способствует плавности изменения крутящего момента. Это увеличивает срок изнашиваемости элементов механической части конструкции, что приводит к повышению надежности устройства. Thanks to the proposed structural solution, the engine implements a reliable method of pulsed heat supply to the discretely flowing mass of the working fluid, which gradually enters the front relative to the stationary torch of the combustion chamber, so during its operation there is no sharp (peak) increase in the pressure of the working fluid. Moreover, the duration of the fuel combustion pulse for one "working stroke" compared with the prototype increased in time. All this leads to a more uniform change in the dynamic load on the device parts during the "stroke" and contributes to a smooth change in torque. This increases the wear life of the elements of the mechanical part of the structure, which leads to increased reliability of the device.

Предложенная конструкция позволяет вместо импульсных свечей зажигания, комплектуемых сложным программно-механическим и прочим функциональным оборудованием, применять более простые калильные свечи с постоянно раскаленным элементом в камере сгорания. Это также приводит к повышению надежности устройства. The proposed design allows, instead of pulsed spark plugs, equipped with complex software, mechanical and other functional equipment, to use simpler glow plugs with a constantly hot element in the combustion chamber. This also leads to increased reliability of the device.

Решение задачи повышения эффективности работы двигателя достигается за счет практически полного сжигания топлива в камере сгорания, которое осуществляется за счет разделения в ней относительно неподвижным фронтом факела реагентов химической реакции окисления (углеводородов топлива и кислорода воздуха) и ее продуктов (горячих газов - окислов) при импульсном прямоточном способе сжигания топлива. Данный способ реализуется в результате применения в роторно-поршневом двигателе Ванкеля предложенного технического решения. The solution to the problem of increasing engine efficiency is achieved through the almost complete combustion of fuel in the combustion chamber, which is carried out by separating the reagents of the oxidation chemical reaction (fuel hydrocarbons and atmospheric oxygen) and its products (hot gases - oxides) with a relatively stationary flame front direct-flow method of burning fuel. This method is implemented as a result of the application of the proposed technical solution in a Wankel rotary piston engine.

Кроме того, конструкционный перенос камер сгорания с ротора-поршня на статор приводит к уменьшению "мертвого объема" в полости объемного вытеснения двигателя, упрощению конструкции ротора-поршня и снижению его веса за счет уменьшения толщины стенок трех криволинейных граней ротора-поршня, на которых в прототипе выполнялись выемки под камеры сгорания. In addition, the structural transfer of combustion chambers from the rotor-piston to the stator reduces the "dead volume" in the volumetric displacement cavity of the engine, simplifies the design of the rotor-piston and reduces its weight by reducing the wall thickness of the three curved faces of the rotor-piston, on which the prototype was recessed under the combustion chamber.

Список литературы
1. А.А.Милушкин, Б.Н.Надеждин и др. "Автомобиль", Издательство "Транспорт", Москва, 1966 г., стр. 150-152.List of references
1. A.A. Milushkin, B.N. Nadezhdin et al. "Automobile", Publishing House "Transport", Moscow, 1966, pp. 150-152.

2. Там же, стр. 152-153. 2. Ibid., Pp. 152-153.

Claims

An internal combustion engine containing at least one pair of coaxially mounted Wankel rotor sections having a common shaft on which the piston rotors of these sections are mounted opposite to each other, while on one side of the stator’s inner curved surface in each section gas inlet and outlet windows, which on the outer surface of the stator housing go into gas channels with tubular walls rigidly fixed on it, and the volume of the working cavity in the stator housing I contains constant in volume of the combustion chamber, characterized in that it is additionally equipped with two mutually crossed gas bypass channels, which in the crossing zone contain at least one common wall for them, one side of which belongs to the inner surface of one channel, and the other the side of this wall belongs to the inner surface of the other channel, and on the inner curved surface of the stator of each rotor section from the side opposite the root axis of the shaft the sides with the inlet and outlet windows are additionally provided with two gas bypass windows, and on the outer surface of the stator casing, the bypass windows of one rotor section are connected in pairs with the opposite bypass windows of the other rotor section by the bypass channels, and the combustion chambers are located inside each bypass channel on the area between the zone of their intersection and the bypass window located along the surface of the stator housing closer to the outlet window.