RU2151893C1

RU2151893C1 - Rotary vane internal combustion engine

Info

Publication number: RU2151893C1
Application number: RU98122713/06A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Савин; А.Г. Савин
Original assignee: Савин Георгий Алексеевич; Савин Алексей Георгиевич; Савин Андрей Георгиевич
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: transport engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has housing with exhaust and suction branch pipes, two pairs of vanes with side covers and central bushings mechanically coupled with output shaft through rocking mechanisms, forming variable volume working chambers in housing and creating expansion and suction zones in chambers depending on an angle of turning of out put shaft. Pipeline is installed on housing to connect expansion zone with suction zone at end of expansion cycle. This pipeline is connected with exhaust branch pipe through check valve whose opening force can be adjusted to meet output shaft rpm. Suction zone is connected with pipeline through check valve which opens when gas pressure in pipeline exceeds exhaust gas pressure. EFFECT: reduced inertial loads on mechanism members. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности в двигателестроении транспортных средств. The invention relates to the field of power engineering and can be used, in particular in the engine manufacturing of vehicles.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (объемная машина, см. патент RU N 2016239, МКИ F 04 C 2/00, 1994), содержащий корпус, две пары лопастей, которые кинематически связаны с выходным валом посредством механизмов качания лопастей, которые выполнены с использованием шарниров Гука. Недостатком такой конструкции является наличие больших инерционных нагрузок на механизм из-за неравномерного вращения лопастей и большая неравномерность крутящего момента на выходном валу. Known rotary vane internal combustion engine (volumetric machine, see patent RU N 2016239, MKI F 04 C 2/00, 1994), comprising a housing, two pairs of blades that are kinematically connected to the output shaft by means of swing mechanisms of the blades, which are made with using hook joints. The disadvantage of this design is the presence of large inertial loads on the mechanism due to the uneven rotation of the blades and the large unevenness of the torque on the output shaft.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (объемная машина, см. патент RU N 2016241, МКИ F 04 C 2/00, 1994), содержащий корпус, две пары лопастей, которые кинематически связаны с выходным валом посредством механизмов качания лопастей шестеренчатого типа с сателлитными валами, причем на штырях шестерен установлены кольцеобразные балансировочные грузы. Такая конструкция может устранить инерционные нагрузки от неравномерного вращения лопастей, действующие на зубья шестерен и на выходной вал, но не уменьшает инерционные нагрузки, действующие на подшипниковые опоры механизмов качания лопастей. Known rotary vane internal combustion engine (volumetric machine, see patent RU N 2016241, MKI F 04 C 2/00, 1994), comprising a housing, two pairs of blades that are kinematically connected to the output shaft by means of rocking gears of gear type gears with satellite shafts, moreover, ring-shaped balancing weights are installed on the gear pins. Such a design can eliminate inertial loads from uneven rotation of the blades acting on the gear teeth and on the output shaft, but does not reduce the inertial loads acting on the bearing supports of the blades.

Задачей изобретения является уменьшение инерционных нагрузок на элементы механизма качания лопастей и повышения КПД двигателя за счет увеличения начального давления при сжатии рабочей смеси или воздуха путем перепуска части сгоревших газов в рабочий объем, заполненный рабочей смесью или воздухом и, тем самым, за счет предварительного сжатия рабочей смеси или воздуха, используя оставшуюся после расширения энергию сгоревших газов. The objective of the invention is to reduce the inertial loads on the elements of the swing mechanism of the blades and increase engine efficiency by increasing the initial pressure during compression of the working mixture or air by transferring part of the burnt gases into the working volume filled with the working mixture or air and, thereby, due to the preliminary compression of the working mixture or air, using the energy of the burnt gases remaining after expansion.

Указанный технический результат достигается за счет того, что двигатель содержит корпус с выхлопным и всасывающим патрубками, две пары лопастей с боковыми крышками и центральными втулками, кинематически связанные с выходным валом посредством механизмов их качания и образующие в корпусе рабочие камеры переменного объема и создающие в этих камерах в зависимости от угла поворота выходного вала зоны расширения и всасывания, причем на корпусе установлен трубопровод, соединяющий в конце цикла расширения зону расширения с зоной всасывания, причем упомянутый трубопровод соединен с выхлопным патрубком через обратный клапан, с возможностью регулирования усилия его открытия в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединена с трубопроводом через обратный клапан, открывающийся при давлении газов в трубопроводе большим давления выхлопа сгоревших газов. The specified technical result is achieved due to the fact that the engine contains a housing with exhaust and suction nozzles, two pairs of blades with side covers and central bushes kinematically connected to the output shaft by means of their swing mechanisms and forming working chambers of variable volume in the housing and creating in these chambers depending on the angle of rotation of the output shaft of the expansion and suction zones, moreover, a pipe is installed on the housing connecting the expansion zone to the suction zone at the end of the expansion cycle, Rich said conduit is connected to the exhaust pipe via a check valve, with the possibility of adjusting the force of its opening depending on the number of revolutions of the output shaft, and a suction zone connected to the conduit via the check valve, which opens when gas pressure in the pipeline large exhaust pressure of burnt gases.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез двигателя при угле поворота выходного вала φ = 0; на фиг. 2 - то же при φ = 45^o.In FIG. 1 shows a transverse section of the engine at an angle of rotation of the output shaft φ = 0; in FIG. 2 - the same at φ = 45 ^o .

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с выхлопным 2 и всасывающим 3 патрубками, две пары лопастей 4 и 5 соответственно с боковыми крышками (не показаны) и центральными втулками 6, размещенные в корпусе и кинематически связанные с выходным валом 7 посредством механизмов качания лопастей (не показаны), причем на корпусе 1 установлен трубопровод 8, соединяющий в конце цикла расширения (за 10-15^o угла поворота выходного вала до окончания цикла) с зоной всасывания, а трубопровод 8 соединен с выхлопным патрубком 2 через обратный клапан 9, усилия открытия которого регулируются в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединена с трубопроводом через обратный клапан 10, открытие которого обеспечивается при давлении газов в трубопроводе большем давления выхлопа сгоревших газов. Кроме того, двигатель содержит пружину 11, поджимающую клапан 9 к своему седлу, а усилие поджатия регулируется эксцентриком 12, приводимого в движение от центробежного или иного регулятора. Усилие открытия клапана 10 обеспечивается пружиной 13.The rotary vane internal combustion engine comprises a housing 1 with exhaust 2 and suction 3 nozzles, two pairs of blades 4 and 5, respectively, with side covers (not shown) and central bushings 6, housed in the housing and kinematically connected with the output shaft 7 by means of mechanisms for swinging the blades (not shown) which is mounted on the housing 1 the conduit 8, which connects the end of the expansion cycle (10-15 ^o of rotation of the output shaft to the closure cycle) with a suction zone, and conduit 8 is connected to the exhaust pipe 2 via Obra ny valve 9, the opening force is regulated depending on the number of revolutions of the output shaft, and a suction zone connected to the conduit via the check valve 10, the opening of which is provided at a pressure of exhaust gas in conduit high pressure of burnt gases. In addition, the engine contains a spring 11, which draws the valve 9 to its seat, and the preload force is regulated by an eccentric 12, driven by a centrifugal or other regulator. The opening force of the valve 10 is provided by the spring 13.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Механизмы качания лопастей обеспечивают образование в корпусе 4-х рабочих камер переменного объема по углу вращения выходного вала. Эти камеры (фиг. 1 и 2) между лопастями А-Б, Б-А', А'-Б' и Б'-А. За один оборот выходного вала в каждой из рабочих камер осуществляется все 4 рабочих цикла двигателя внутреннего сгорания, что эквивалентно восьмицилиндровому четырехтактному двигателю "классической" схемы. Rotary vane internal combustion engine operates as follows. The swing mechanisms of the blades ensure the formation in the housing of 4 working chambers of variable volume along the rotation angle of the output shaft. These chambers (Figs. 1 and 2) are between the blades A-B, B-A ', A'-B' and B'-A. For one revolution of the output shaft in each of the working chambers, all 4 duty cycles of the internal combustion engine are carried out, which is equivalent to the eight-cylinder four-stroke engine of the "classical" circuit.

На фиг. 1 в камере А-Б закончено сжатие рабочей смеси или воздуха с добавлением части продуктов сгорания, осуществляется сгорание рабочей смеси. В камере Б-А' закончен цикл расширения, камера соединена с трубопроводом 8, часть сгоревших газов через клапан 10 поступила в камеру Б'-А, предварительно заполненную рабочей смесью или воздухом, в камере Б'-А проведено предварительное сжатие за счет повышенного давления сгоревших газов в камере Б-А'. В первоначальный момент сообщения камеры Б-А' с трубопроводом 8 продукты сгорания перетекают в камеру А, так как усилие открытия клапана 10 меньше усилия открытия клапана 9, но как только давление в трубопроводе 8 достигнет потребного давления начала сжатия газов в камере Б'-А, открывается клапан 9, отрегулированный на это давление, и избыток продуктов сгорания попадает в выхлопной патрубок. В камере А'-Б' (фиг. 1) закончен выпуск сгоревших газов. In FIG. 1, in chamber A-B, the compression of the working mixture or air is completed with the addition of part of the combustion products, the working mixture is combusted. In the chamber B-A ', the expansion cycle is completed, the chamber is connected to the pipeline 8, part of the burnt gases through the valve 10 enters the chamber B'-A, pre-filled with the working mixture or air, in the chamber B'-A a preliminary compression was carried out due to the increased pressure burnt gases in chamber B-A '. At the initial moment of communication of the chamber B-A 'with the pipeline 8, the combustion products flow into the chamber A, since the opening force of the valve 10 is less than the opening force of the valve 9, but as soon as the pressure in the pipeline 8 reaches the required pressure for the start of gas compression in the chamber B'-A , valve 9, adjusted to this pressure, opens, and excess combustion products enter the exhaust pipe. In the chamber A'-B '(Fig. 1), the release of burnt gases is completed.

На фиг. 2 клапана 9 и 10 закрыты, в камере А-Б осуществляется цикл расширения, в камере Б-А' - выхлоп, в камере А'-Б' - всасывание, в камере Б'-А - сжатие. При этом пружина 13 препятствует открытию клапана 10 и преждевременному (до наполнения камеры А'-Б' рабочей смесью) попаданию сгоревших газов из трубопровода 8 в камеру А'- Б'. In FIG. 2 valves 9 and 10 are closed, an expansion cycle is carried out in chamber A-B, exhaust in chamber B-A ', suction in chamber A'-B', compression in chamber B'A. In this case, the spring 13 prevents the opening of the valve 10 and premature (before filling the chamber A'-B 'with the working mixture) the entry of burnt gases from the pipeline 8 into the chamber A'-B'.

Claims

A rotary vane internal combustion engine comprising a housing with exhaust and suction nozzles, two pairs of vanes with side covers and central bushings, kinematically connected with the output shaft by means of their swing mechanisms, forming working chambers of variable volume in the housing and creating in these chambers depending on the angle of rotation of the output shaft of the expansion and suction zone, characterized in that a pipe is installed on the housing connecting the expansion zone to the suction zone at the end of the expansion cycle, the aforementioned conduit connected to the exhaust pipe through the check valve with the possibility of adjusting the force of its opening depending on the number of revolutions of the output shaft, and a suction zone connected to the conduit via the check valve, which opens when gas pressure in the pipeline, large exhaust pressure of burnt gases.