RU2143572C1

RU2143572C1 - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2143572C1
Application number: RU98112225A
Authority: RU
Inventors: В.И. Абрамов
Original assignee: Абрамов Вадим Иванович
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: transport engineering; automobiles and tractors. SUBSTANCE: rotary piston internal combustion engine has housing in form of enclosure with closed end faces, and hollow operating shaft with timing holes. Cylindrical liners are uniformly spaced over circumference and connected through end face surfaces with operating shaft. Liners accommodate pitons coupled with connecting rods passing through guides. Ends of connecting rods move in rings found on inner surface of housing. Timing system shaft is placed inside operating shaft. Timing system shaft is provided with holes made in one plane with corresponding holes of operating shaft and system of intake and exhaust channels with outlet to opposite end faces of timing system shaft. Rotor has operating shaft with cylindrical liners, pistons and connecting rods. Timing system shaft connected with housing is made motionless. Cylindrical liners are arranged in one or two radial planes. Rings are made in form of ellipse. Axis of operating shaft is displaced relative to center of ellipse along its smaller axis through half of height of compression chamber reduced by height of safety clearance value. EFFECT: increased power output, enhanced ecological characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания для использования, преимущественно, в автомобильной и тракторной технике. The invention relates to rotary internal combustion engines for use mainly in automotive and tractor equipment.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с радиальным перемещением поршней по патенту США N 3964450, кл. F 02 B 75/22, 1973 г. Known rotary piston internal combustion engine with radial movement of the pistons according to US patent N 3964450, class. F 02 B 75/22, 1973

Известный роторно-поршневой двигатель (РПД) содержит неподвижный блок с двумя группами цилиндров, проходящими радиально наружу от центрального продольного отверстия. Каждый цилиндр имеет отверстие в основании, выходящее внутрь центрального отверстия. В цилиндрах соответствующих групп установлены поршни. Каждый поршень имеет шток, выходящий через цилиндр наружу. Камера сгорания цилиндра расположена со стороны указанного центрального отверстия. В центральное отверстие установлен полый трубчатый вал, на котором вращается корпус двигателя. Топливоподающие средства, смонтированные внутри этого вала, сообщаются с цилиндрами. Средства выпуска, смонтированные внутри полого вала, также сообщаются с цилиндрами. Кулачковый механизм, связанный со штоками поршней, вращается с корпусом и сообщает поршням возвратно-поступательное движение. Known rotary piston engine (RPD) contains a fixed block with two groups of cylinders extending radially outward from the central longitudinal hole. Each cylinder has a hole in the base that extends into the center of the hole. Pistons are installed in the cylinders of the respective groups. Each piston has a rod extending outward through the cylinder. The combustion chamber of the cylinder is located on the side of the specified Central hole. A hollow tubular shaft is installed in the central hole, on which the motor housing rotates. Fuel supply devices mounted inside this shaft communicate with the cylinders. Discharge means mounted inside the hollow shaft also communicate with the cylinders. The cam mechanism associated with the piston rods rotates with the housing and provides reciprocating motion to the pistons.

Известен роторно-поршневой двигатель по заявке N 95121976, кл. F 02 B 75/22, F 02 B 53/04, 1995 г. Known rotary piston engine according to the application N 95121976, class. F 02 B 75/22, F 02 B 53/04, 1995

РПД по заявке N 95121976 содержит корпус в виде оболочки с закрытыми торцами, проходящий через торцы корпуса и расположенный эксцентрично пустотелый рабочий вал с впускными и выпускными отверстиями газораспределения. С рабочим валом жестко соединены своими торцевыми поверхностями равномерно по окружности цилиндрические гильзы, при этом впускные и выпускные отверстия цилиндрических гильз совпадают с соответствующими отверстиями на рабочем вали. В цилиндрических гильзах размещены поршни с уплотнительными кольцами, причем поршни жестко соединены с проходящими через направляющие втулки штоками, которые другим концом соединены каждый со своим механизмом, имеющим возможность перемещаться в расположенных на внутренней поверхности корпуса кольцах. Внутри рабочего вала расположен вал системы газораспределения с впускными и выпускными отверстиями в одной плоскости с соответствующими отверстиями рабочего вала и объединенными внутри вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала системы газораспределения. Ротор двигателя включает в себя рабочий вал с цилиндрическими гильзами, поршнями, штоками. RPD according to the application N 95121976 contains a casing in the form of a shell with closed ends, passing through the ends of the casing and located eccentrically hollow working shaft with gas inlet and outlet openings. Cylindrical sleeves are rigidly connected to the working shaft with their end surfaces uniformly around the circumference, while the inlet and outlet openings of the cylindrical sleeves coincide with the corresponding holes on the working shaft. Pistons with O-rings are placed in cylindrical sleeves, the pistons being rigidly connected to rods passing through the guide bushes, which are connected at the other end to their own mechanism, which can move in rings located on the inner surface of the housing. Inside the working shaft there is a gas distribution system shaft with inlet and outlet openings in the same plane as the corresponding openings of the working shaft and integrated inside the shaft into the intake and exhaust channel system with access to opposite ends of the gas distribution system shaft. The engine rotor includes a working shaft with cylindrical sleeves, pistons, rods.

РПД по заявке N 95121976 имеет недостаток, присущий известным четырехтактным двигателям внутреннего сгорания с цилиндрическими поршнями. RPD according to the application N 95121976 has the disadvantage inherent in the well-known four-stroke internal combustion engines with cylindrical pistons.

При такте "выхлоп" поршень в цилиндрической гильзе не доходит до ее торца на высоту камеры сгорания и, следовательно, отработанные газы выбрасываются не полностью. Например, при степени сжатия 8 высота камеры сжатия составляет 12,5% высоты камеры сгорания и, примерно, 12,5% отработанных газов остаются в цилиндрической гильзе. При такте "всасывание" эти газы смешиваются с горючей смесью и при такте "рабочий ход" происходит сгорание не чистой горючей смеси топлива с воздухом, а горючей смеси, смешанной с отработанными газами. Это снижает мощность двигателя и повышает содержание вредных продуктов сгорания в выбрасываемых отработанных газах. During the stroke, the “exhaust” piston in the cylindrical sleeve does not reach its end to the height of the combustion chamber and, therefore, the exhaust gases are not completely emitted. For example, at a compression ratio of 8, the height of the compression chamber is 12.5% of the height of the combustion chamber and approximately 12.5% of the exhaust gases remain in the cylindrical sleeve. At the “suction” stroke, these gases are mixed with the combustible mixture, and at the “stroke” stroke, not a clean combustible mixture of fuel and air is burned, but a combustible mixture mixed with exhaust gases. This reduces engine power and increases the content of harmful combustion products in the exhaust gas.

Изобретение решает задачи повышения мощности РПД и улучшения его экологичности. The invention solves the problem of increasing the power of the RPD and improving its environmental friendliness.

Решение поставленных задач достигается тем, что в РПД, содержащем вышеуказанные признаки двигателя по заявке N 95121976, вал системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным. Цилиндрические гильзы расположены в одной или двух радиальных плоскостях. Кольца на внутренней поверхности корпуса выполнены в виде эллипса. Ось рабочего вала смещена относительно центра эллипса вдоль малой его оси на половину высоты камеры сжатия, уменьшенной на высоту зазора безопасности. Зазор безопасности - минимальный зазор между находящимся в нижней точке поршня и внутренним торцом цилиндрической гильзы. Зазор безопасности исключает удары поршня о торец гильзы. The solution of the tasks is achieved by the fact that in the RPD containing the above engine features according to the application N 95121976, the gas distribution system shaft is connected to the housing and made stationary. Cylindrical sleeves are located in one or two radial planes. The rings on the inner surface of the body are made in the form of an ellipse. The axis of the working shaft is offset from the center of the ellipse along its minor axis by half the height of the compression chamber, reduced by the height of the safety clearance. Safety clearance - the minimum clearance between the lower end of the piston and the inner end of the cylindrical sleeve. The safety clearance eliminates the impact of the piston against the end of the sleeve.

На фиг.1 представлен продольный разрез РПД, на фиг.2 - разрез А-А фигуры 1. На фиг. 1, 2 представлен четырехцилиндровый двигатель с расположением цилиндрических гильз в одной радиальной плоскости. Figure 1 presents a longitudinal section of the RPD, figure 2 is a section aa of figure 1. In fig. 1, 2 shows a four-cylinder engine with the arrangement of cylindrical liners in one radial plane.

РПД содержит корпус 1 в виде оболочки эллипсовидной формы с закрытыми торцами 2 и 3, через которые проходит со смещением относительно малой оси оболочки пустотелый рабочий вал 4 с впускными 5 и выпускными б отверстиями системы газораспределения. Величина смещения S (см. фиг. 2) рабочего вала 4 равна половине высоты камеры сжатия поршневой группы двигателя, уменьшенной на высоту зазора безопасности. На рабочем валу 4 расположены равномерно по окружности цилиндрические гильзы 7, которые торцевой поверхностью соединены с рабочим валом 4. The RPD contains a housing 1 in the form of an ellipsoidal shell with closed ends 2 and 3, through which a hollow working shaft 4 with inlet 5 and exhaust ports b of the gas distribution system passes with a shift relative to the minor axis of the shell. The offset value S (see Fig. 2) of the working shaft 4 is equal to half the height of the compression chamber of the piston group of the engine, reduced by the height of the safety clearance. On the working shaft 4, cylindrical sleeves 7 are arranged evenly around the circumference, which are connected by an end surface to the working shaft 4.

Цилиндрические гильзы 7 могут быть расположены в одной или двух радиальных плоскостях. При этом в одной плоскости может быть размещено две, три или четыре гильзы. При расположении в двух плоскостях в каждой из них может быть размещено по три или четыре гильзы. Количество гильз определяется требуемой мощностью двигателя. На торцевой поверхности гильз 7 расположены впускные и выпускные отверстия, которые совпадают с соответствующими отверстиями 5 и 6 на рабочем валу. В гильзах расположены с возможностью возвратно-поступательного движения поршни 8 с уплотнительными кольцами, причем поршни соединены со штоками 9, проходящими через направляющие втулки 10, расположенные на противоположном торце гильзы. Штоки 9 другим концом шарнирно соединены каждый со своим механизмом, например кареткой 11, имеющей возможность перемещаться в неподвижном кольце 12, расположенном на внутренней поверхности оболочки корпуса 1 и выполненном в виде эллипса. В случае применения кареток неподвижное кольцо может иметь в сечении швелерообразную форму. При расположении цилиндрических гильз в двух плоскостях соответственно будет два неподвижных кольца. Cylindrical sleeves 7 can be located in one or two radial planes. Moreover, two, three or four sleeves can be placed in one plane. When located in two planes, three or four sleeves can be placed in each of them. The number of sleeves is determined by the required engine power. On the end surface of the sleeves 7 are the inlet and outlet openings, which coincide with the corresponding holes 5 and 6 on the working shaft. Pistons 8 with sealing rings are arranged in the sleeves with the possibility of reciprocating motion, the pistons being connected to the rods 9 passing through the guide bushings 10 located on the opposite end of the sleeve. The rods 9 at the other end are each pivotally connected to its own mechanism, for example, a carriage 11, which is able to move in a fixed ring 12 located on the inner surface of the shell of the housing 1 and made in the form of an ellipse. In the case of carriages, the fixed ring may have a channel-shaped cross section. When the cylindrical liners are located in two planes, there will accordingly be two fixed rings.

Внутри рабочего вала 4 расположен вал 13 системы газораспределения с впускными 14 и выпускными 15 отверстиями, расположенными в одной плоскости с соответствующими отверстиями 5 и 6 рабочего вала и объединенными внутри вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала 13 системы газораспределения. Вал 13 системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным. Впускной патрубок 16 соединен с впускными каналами вала 13, а выпускной патрубок 17 - с выпускными каналами. Рабочий вал 4 вращается в переднем 18 и заднем 19 подшипниках и содержит уплотнительные сальники 20 и 21. С впускным патрубком 16 соединен карбюратор 22. Inside the working shaft 4 there is a gas distribution system shaft 13 with inlet 14 and 15 outlet openings located in the same plane with the corresponding openings of the working shaft 5 and 6 and integrated inside the shaft into the intake and exhaust channel system with access to opposite ends of the gas distribution system shaft 13. The shaft 13 of the gas distribution system is connected to the housing and made stationary. The inlet pipe 16 is connected to the inlet channels of the shaft 13, and the outlet pipe 17 is connected to the outlet channels. The working shaft 4 rotates in the front 18 and rear 19 bearings and contains sealing glands 20 and 21. A carburetor 22 is connected to the inlet pipe 16.

Система зажигания и пуска двигателя содержит свечи 23, провода высокого напряжения 24 с наконечниками 25, генератор 26, прерыватель 27, стартер 28. Привод генератора осуществляется от рабочего вала 4 через пару шестерен 29 и клиноременную передачу 30. Привод прерывателя осуществляется, например, от переднего торца рабочего вала 4. The ignition and start-up system contains candles 23, high-voltage wires 24 with ferrules 25, a generator 26, a chopper 27, a starter 28. The generator is driven from the working shaft 4 through a pair of gears 29 and a V-belt drive 30. The chopper is driven, for example, from the front end of working shaft 4.

Вентилятор 31 и воздушные полости 32 оболочки корпуса 1 входят в систему воздушного охлаждения двигателя. Может быть применена система жидкостного охлаждения. Поршневая группа охлаждается благодаря интенсивному теплообмену с воздушномасляной средой, образующейся при вращении ротора, включающего в себя рабочий вал 4 с цилиндрическими гильзами 7, поршнями 8, штоками 9. The fan 31 and the air cavity 32 of the shell of the housing 1 are included in the air cooling system of the engine. Can be applied liquid cooling system. The piston group is cooled due to intensive heat exchange with an air-oil medium generated during rotation of the rotor, which includes a working shaft 4 with cylindrical sleeves 7, pistons 8, rods 9.

При необходимости, охлаждение свечей зажигания 23 может быть обеспечено вентилятором 31 через воздушные каналы. При этом входные каналы холодного воздуха выходят за передний торец рабочего вала 4, а выходные каналы выполнены короче с выходом в зону разрушения, создаваемую вентилятором 31. If necessary, the cooling of the spark plugs 23 can be provided by a fan 31 through the air ducts. While the input channels of cold air go beyond the front end of the working shaft 4, and the output channels are made shorter with access to the destruction zone created by the fan 31.

Система смазки двигателя комбинированная. Трущиеся части, расположенные внутри корпуса 1, смазываются разбрызгиванием. Подшипники рабочего вала смазываются под давлением через масляный насос. Для охлаждения смазочного масла применяется масляный радиатор. Combined engine lubrication system. Friction parts located inside the housing 1 are lubricated by spraying. The bearings of the working shaft are lubricated under pressure through an oil pump. An oil cooler is used to cool the lubricating oil.

На фиг. 1 показана муфта сцепления 32, привод которой осуществляется от рабочего вала 4 через пари шестерен 33. In FIG. 1 shows a clutch 32, the drive of which is carried out from the working shaft 4 through a bet of gears 33.

Конструкция двигателя динамически самоуравновешивающаяся за исключением незначительного дисбаланса в вертикальной плоскости. The engine design is dynamically self-balancing with the exception of slight imbalance in the vertical plane.

В секторе I (см. фиг.2) происходит всасывание рабочей смеси на полную высоту камеры сгорания. В секторе II рабочая смесь сжимается до высоты камеры сжатия. В секторе III происходит рабочий ход. И в секторе IV отработанные газы полностью выбрасываются, так как поршень движется на всю высоту камеры сгорания, при этом он не доходит до торца цилиндрической гильзы только на высоту зазора безопасности. In sector I (see Fig. 2), the working mixture is sucked to the full height of the combustion chamber. In sector II, the working mixture is compressed to the height of the compression chamber. In sector III, a working move is taking place. And in sector IV, the exhaust gases are completely emitted, since the piston moves to the entire height of the combustion chamber, while it does not reach the end of the cylindrical sleeve only to the height of the safety clearance.

Всасывание горючей смеси на всю высоту камеры сгорания, полное выбрасывание отработанных газов и рабочий ход не за два, а за один оборот рабочего вала обеспечивают повышение мощности двигателя и его экологичности. Кроме того двигатель имеет меньшую длину, что улучшает компоновку моторного отсека транспортного средства. Двигатель также конструктивно проще прототипа, так как не требует специальных устройств для динамического уравновешивания. The suction of the combustible mixture to the entire height of the combustion chamber, the complete ejection of exhaust gases and the stroke not in two but in one revolution of the working shaft provide an increase in engine power and its environmental friendliness. In addition, the engine has a shorter length, which improves the layout of the engine compartment of the vehicle. The engine is also structurally simpler than the prototype, as it does not require special devices for dynamic balancing.

Claims

A rotary piston internal combustion engine containing a housing in the form of a shell with closed ends, passing through the ends of the housing and located eccentrically hollow working shaft with gas inlet and outlet openings, cylindrical sleeves are rigidly connected with their end surfaces uniformly around the circumference, while the inlet and the outlet openings of the cylindrical sleeves coincide with the corresponding holes on the working shaft, and in the cylindrical sleeves there are pistons with sealing and rings, and the pistons are rigidly connected to the rods passing through the guide bushings, the other end being connected each to its own mechanism, which can move in the rings located on the inner surface of the housing, inside the working shaft there is a gas distribution system shaft with inlet and outlet openings made in one planes with corresponding openings of the working shaft and integrated inside the shaft into the system of intake and exhaust channels with access to opposite ends of the shaft of the system distribution, and the rotor includes a working shaft with cylindrical sleeves, pistons, rods, characterized in that the gas distribution system shaft is connected to the housing and made stationary, cylindrical sleeves are located in one or two radial planes, the rings are made in the form of an ellipse, and the axis of the working the shaft is offset relative to the center of the ellipse along its minor axis by half the height of the compression chamber, reduced by the size of the safety clearance.