RU2198307C2

RU2198307C2 - Internal combustion rotary piston engine

Info

Publication number: RU2198307C2
Application number: RU2000119987/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Давыдов
Original assignee: Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has cylinder with four sector pistons rigidly secured in pairs on coaxial shafts and dividing cylinder space into variable displacement chambers, and also movement transformation mechanism and combustion chamber. Cylinder is closed at end faces by covers. Combustion chamber brought out of cylinder space communicates with cylinder space at inlet and outlet through bypass and intake ports. Fuel nozzle spray tip is arranged in chamber. According to invention, combustion chamber is made in form of tube, and bypass and intake ports are made in covers. EFFECT: reduced noise level and increased efficiency. 8 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а конкретно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, преимущественно автомобильным. The invention relates to engine building, and in particular to rotary piston internal combustion engines, mainly automobile.

Известен двигатель внутреннего сгорания с четырьмя секторными поршнями, попарно закрепленными на соосных валах и синхронизированных с помощью двух эллиптических зубчатых передач (см. журнал "Техника - молодежи", 3, 1999, стр. 5-6). A well-known internal combustion engine with four sector pistons mounted in pairs on coaxial shafts and synchronized with two elliptical gears (see the journal "Technique - Youth", 3, 1999, p. 5-6).

Известен также двигатель внутреннего сгорания, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и принятый за прототип (см. патент Российской Федерации 2043521, кл. F 02 В 53/00, F 02 С 1/00, опубл. 10.09.95, бюлл. 25). Он содержит корпус с цилиндрической полостью, у которой с образованием камер переменного объема установлены по меньшей мере две поворотные лопасти, боковые диски и рабочие валы, а также выходной вал и механизм преобразования движения, имеющий две пары эллиптических шестерен. Also known is an internal combustion engine, the closest in technical essence to the claimed one and adopted as a prototype (see patent of the Russian Federation 2043521, CL F 02 B 53/00, F 02 C 1/00, publ. 10.09.95, bull. 25 ) It contains a housing with a cylindrical cavity, in which with the formation of chambers of variable volume at least two rotary blades, side disks and working shafts are installed, as well as an output shaft and a motion conversion mechanism having two pairs of elliptical gears.

Основным недостатком прототипа и всех традиционных ДВС является то, что сгорание рабочей смеси происходит практически мгновенно по сравнению с продолжительностью времени полного рабочего цикла. По причине ограниченности времени горения в камере сгорания образуются сажа и другие продукты неполного окисления топлива. Для борьбы с этим повышают температуру горения. При этом повышается выброс токсичных окислов азота. The main disadvantage of the prototype and all traditional internal combustion engines is that the combustion of the working mixture occurs almost instantly compared to the length of time of a full working cycle. Due to the limited burning time in the combustion chamber, soot and other products of incomplete oxidation of the fuel are formed. To combat this increase the temperature of combustion. At the same time, the emission of toxic nitrogen oxides increases.

Также недостатком прототипа является размещение окон газообмена на поверхности цилиндра, что приведет к потерям смазочного масла, попадающего в окна под действием центробежной силы при движении лопастей. Another disadvantage of the prototype is the placement of gas exchange windows on the surface of the cylinder, which will lead to the loss of lubricating oil falling into the windows under the action of centrifugal force when the blades move.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении выбросов токсичных веществ двигателем, снижение уровня шума и потерь смазочного масла, и повышение КПД двигателя. The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to reduce emissions of toxic substances by the engine, reduce noise and loss of lubricating oil, and increase engine efficiency.

Технический результат достигается тем, что роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр по меньшей мере с четырьмя секторными поршнями, попарно жестко закрепленными на соосных валах и разделяющими полость цилиндра на камеры переменного объема, закрытый с торцов крышками, радиальные и торцевые уплотнения, форсунку подачи топлива и механизм преобразования движения. Двигатель снабжен камерой сгорания, вынесенной за пределы полости цилиндра, выполненной в форме трубки, сообщающейся на входе и на выходе с полостью цилиндра через окна перепуска и приема, выполненные в крышках. Двигатель содержит механизм регулирования давления впуска и механизм регулирования силы сжатия крышек, крышки закреплены неподвижно относительно цилиндра, а распылитель форсунки подачи топлива установлен в камере сгорания. The technical result is achieved by the fact that the rotary piston internal combustion engine comprises a cylinder with at least four sector pistons, pairwise rigidly mounted on coaxial shafts and dividing the cylinder cavity into chambers of variable volume, closed from the ends of the caps, radial and mechanical seals, a fuel injector and a motion conversion mechanism. The engine is equipped with a combustion chamber placed outside the cylinder cavity, made in the form of a tube communicating at the inlet and outlet with the cylinder cavity through the bypass and intake windows made in the covers. The engine includes a mechanism for controlling the intake pressure and a mechanism for controlling the compression force of the caps, the caps are fixed motionless relative to the cylinder, and the atomizer of the fuel injector is installed in the combustion chamber.

Механизм регулирования давления впуска включает мембрану, дроссельную заслонку, систему штанг и рычагов, связывающих мембрану с дроссельной заслонкой. The intake pressure control mechanism includes a membrane, a throttle valve, a system of rods and levers connecting the membrane with a throttle valve.

Механизм регулирования силы сжатия крышек включает мембрану, установленную на одной из крышек, рычаг, связанный с мембраной, цилиндром и соответствующей крышкой. The mechanism for controlling the compression force of the covers includes a membrane mounted on one of the covers, a lever associated with the membrane, the cylinder and the corresponding cover.

Радиальные уплотнения снабжены противовесами для уравновешивания центробежных сил. Radial seals are equipped with counterweights to balance centrifugal forces.

Крышки снабжены пружинами сжатия для обеспечения торцевого уплотнения. The caps are equipped with compression springs to provide mechanical seal.

Роторно-поршневой двигатель снабжен объединенной системой жидкостного охлаждения и смазки, включающей масляный поддон, масляный насос, термостат, масляный радиатор, масляный фильтр, полости охлаждения вокруг цилиндра и крышек, масляные каналы, соединяющие между собой масляный поддон, масляный насос, термостат, масляный радиатор и масляный фильтр, масляную магистраль подвода масла к подшипникам, механизму преобразования движения и полостям охлаждения вокруг цилиндра и крышек, а также отводящие масляные каналы. The rotary piston engine is equipped with a combined liquid cooling and lubrication system, including an oil pan, oil pump, thermostat, oil cooler, oil filter, cooling cavities around the cylinder and caps, oil channels connecting the oil pan, oil pump, thermostat, oil cooler and an oil filter, an oil line for supplying oil to the bearings, a movement conversion mechanism and cooling cavities around the cylinder and caps, and also the discharge oil channels.

Днища поршней, камера сгорания и выпускной канал имеют керамическую футеровку для уменьшения тепловых потерь в двигателе. The piston bottoms, the combustion chamber and the exhaust channel have a ceramic lining to reduce heat loss in the engine.

На фиг.1 показана PV-диаграмма рабочего цикла двигателя. Figure 1 shows a PV diagram of a duty cycle of an engine.

На фиг.2 показана схема работы двигателя. Figure 2 shows a diagram of the engine.

На фиг.3 показан вид двигателя сбоку. Figure 3 shows a side view of the engine.

На фиг.4 показан вид двигателя сзади. Figure 4 shows a rear view of the engine.

На фиг.5 показан вид А-А фиг.4 (ломаный разрез сбоку, механизм регулирования давления впуска не показан). Figure 5 shows a view aa of figure 4 (broken section on the side, the mechanism for regulating the inlet pressure is not shown).

На фиг. 6 показан вид Б-Б фиг.5 (разрез по топливным насосам и термостату). In FIG. 6 shows a view BB of FIG. 5 (section through fuel pumps and thermostat).

На фиг.7 показан вид В-В фиг.5 (разрез по эллиптической передаче). 7 shows a view BB of FIG. 5 (section through an elliptical gear).

На фиг. 8 показан вид Г-Г фиг.5 (разрез по выпускному каналу, масляный насос показан нерассеченным). In FIG. 8 shows a view of GD of FIG. 5 (section along the exhaust channel, the oil pump is shown uncut).

На фиг.9 показан вид Д-Д фиг.5 (разрез по цилиндру). In Fig.9 shows a view of DD D.5 (section along the cylinder).

На фиг. 10 показан вид Е-Е фиг.5 (разрез по впускному каналу, масляный насос показан нерассеченным). In FIG. 10 shows a view of EE of FIG. 5 (section through the inlet, the oil pump is shown uncut).

На фиг. 11 показано торцевое уплотнение и механизм регулирования силы сжатия крышек. In FIG. 11 shows a mechanical seal and a mechanism for adjusting the compression force of the caps.

На фиг.12 показано радиальное уплотнение. 12 shows a radial seal.

В качестве примера конструкции для достижения описанного выше технического результата предлагается роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания для легкового автомобиля. As an example of a design for achieving the technical result described above, a rotary piston internal combustion engine for a passenger car is proposed.

Сущность конструкции заключается в следующем. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит остов 1. В остове закреплен цилиндр 2 с четырьмя секторными поршнями 3 и 4, выполненными попарно заодно с передним 5 и задним 6 валами. Поршни 3 и 4 содержат керамическую футеровку днищ 7 и уравновешенные уплотняющие пластины 8, имеющие противовесы 9 и оси 10. Цилиндр 2 закрыт передней крышкой 11, имеющей окно впуска 12, окно приема 13 и мембрану 14 устройства регулировки давления впуска, и задней крышкой 15, имеющей окно выпуска 16, окно перепуска 17 и механизм регулировки силы сжатия крышек. Механизм регулировки силы сжатия крышек состоит из мембраны 18 и рычага 19, связанного одним концом с мембраной 18, другим концом - с задней крышкой 15 и средней частью - с цилиндром 2. Передняя крышка 11 жестко прикреплена к цилиндру 2 болтами 20, задняя крышка 15 прижимается к торцевой поверхности поршней 3 и 4 пружинами 21 с определенной силой. Уплотнение крышек 11 и 15 в сопряжениях по цилиндру 2 и остову 1 обеспечивается пружинными металлическими прокладками (на чертежах не показаны) и разрезными кольцами 22. Вокруг цилиндра 2 и крышек 11 и 15 выполнены каналы и полости рубашки системы охлаждения и смазки. Передний 5 и задний 6 валы устанавливают в подшипниках скольжения 23-26 и выполняют "плавающими" в осевом направлении для обеспечения самоустановки поршней 3 и 4 в цилиндре 2 между крышек 11 и 15. The essence of the design is as follows. The rotary piston internal combustion engine contains a skeleton 1. A cylinder 2 is mounted in the skeleton with four sector pistons 3 and 4, made in pairs with the front 5 and rear 6 shafts. Pistons 3 and 4 contain ceramic lining of the bottoms 7 and balanced sealing plates 8 having counterweights 9 and axles 10. The cylinder 2 is closed by a front cover 11 having an inlet window 12, a reception window 13 and a membrane 14 of the intake pressure adjustment device, and a rear cover 15, having an outlet window 16, a bypass window 17 and a mechanism for adjusting the compression force of the covers. The mechanism for adjusting the compression force of the covers consists of a membrane 18 and a lever 19 connected at one end to the membrane 18, the other end to the back cover 15 and the middle part to the cylinder 2. The front cover 11 is rigidly attached to the cylinder 2 by bolts 20, the back cover 15 is pressed to the end surface of the pistons 3 and 4 by the springs 21 with a certain force. The sealing of the caps 11 and 15 in the mates along the cylinder 2 and the core 1 is provided by spring metal gaskets (not shown in the drawings) and split rings 22. Around the cylinder 2 and the covers 11 and 15 are made the channels and cavities of the jacket of the cooling and lubrication system. Front 5 and rear 6 shafts are installed in sliding bearings 23-26 and are "floating" in the axial direction to ensure self-installation of the pistons 3 and 4 in the cylinder 2 between the covers 11 and 15.

На переднем 5 и заднем 6 валах жестко закреплены эллиптические шестерни 27 и 28, которые входят в зацепление с эллиптическими шестернями 29 и 30 соответственно, жестко закрепленными на валу отбора мощности 31. Шестерни 29 и 30 вала отбора мощности 31 повернуты относительно друг друга на угол 90^o.On the front 5 and rear 6 shafts, the elliptical gears 27 and 28 are rigidly fixed, which mesh with the elliptical gears 29 and 30, respectively, rigidly fixed to the power take-off shaft 31. The gears 29 and 30 of the power take-off shaft 31 are rotated 90 ° to each other ^o .

На валу отбора мощности 31 также жестко закреплены ротор генератора 32 и маховик 33. Вал отбора мощности 31 установлен в подшипниках 34 и 35 и уплотняется сальником 36. The rotor of the generator 32 and the flywheel 33 are also rigidly fixed to the power take-off shaft 31. The power take-off shaft 31 is mounted in bearings 34 and 35 and is sealed with an oil seal 36.

Камеру сгорания 37 жестко закрепляют в верхней части остова 1. Она представляет собой футерованную керамикой трубку, которая сообщается одним концом с окном перепуска 17, а другим концом - с окном приема 13. Средняя часть камеры сгорания 37 имеет цилиндрическую форму. Соосно с этой частью устанавливается форсунка подачи топлива 38, распылитель 39 которой входит в камеру сгорания 37 через отверстие, выполненное на ближнем к окну перепуска 17 ее перегибе. The combustion chamber 37 is rigidly fixed in the upper part of the skeleton 1. It is a ceramic lined tube that communicates at one end with the bypass window 17, and the other end with the intake window 13. The middle part of the combustion chamber 37 has a cylindrical shape. A fuel injector 38 is installed coaxially with this part, the atomizer 39 of which enters the combustion chamber 37 through an opening made at its bend closest to the bypass window 17.

Двигатель содержит генератор, включающий ротор 32, магнитопровод статора 40, рабочие обмотки, обмотки тахометра (все 41) и систему выпрямления тока (на чертежах не показана). The engine comprises a generator including a rotor 32, a stator magnetic circuit 40, working windings, tachometer windings (all 41) and a current rectification system (not shown in the drawings).

Двигатель содержит систему впуска, состоящую из воздушного фильтра (на чертежах не показан), впускного канала 42 и дроссельной заслонки механизма регулировки давления впуска 43 штангой 44, связанной с мембраной 14. Мембрана 14 сообщается по одну сторону с полостью цилиндра 2 в зоне минимального давления расширения, а по другую сторону с внутренней полостью остова 1 двигателя. The engine comprises an intake system consisting of an air filter (not shown in the drawings), an inlet channel 42 and a throttle valve for adjusting the inlet pressure 43 by a rod 44 connected to the membrane 14. The membrane 14 communicates on one side with the cavity of the cylinder 2 in the zone of minimum expansion pressure , and on the other side with the internal cavity of the skeleton 1 of the engine.

Двигатель содержит систему выпуска отработавших газов, состоящую из выпускного канала 45, футерованного керамикой, выпускных трубопроводов и глушителей (на чертежах не показаны). The engine includes an exhaust system consisting of an exhaust channel 45 lined with ceramics, exhaust pipes and silencers (not shown in the drawings).

Двигатель содержит систему питания, включающую топливный фильтр 46, топливоподкачивающий насос 47, топливный насос высокого давления 48 и форсунку подачи топлива 38 с распылителем 39. Оба топливных насоса приводятся кулачком 49 заднего вала 6. The engine contains a power system including a fuel filter 46, a fuel priming pump 47, a high pressure fuel pump 48, and a fuel injector 38 with an atomizer 39. Both fuel pumps are driven by a cam 49 of the rear shaft 6.

Двигатель содержит объединенную систему жидкостного охлаждения и смазки, включающую масляный поддон 50, масляный насос 51 с электродвигателем 52, маслосливную пробку, объединенную с противодренажным клапаном (все 53), термостат 54, масляный радиатор, масляный фильтр 55, полости охлаждения вокруг цилиндра и крышек, масляные каналы 56, соединяющие между собой масляный поддон, масляный насос, термостат, масляный радиатор и масляный фильтр, масляную магистраль 57 и форсунки 58 подвода масла к подшипникам, эллиптическим шестерням 27-30 и полостям охлаждения вокруг цилиндра 2 и крышек 11 и 15, патрубки 59 и 60, а также отводящие масляные щели 61, выполненные в крышках 11 и 15. The engine contains a combined liquid cooling and lubrication system, including an oil pan 50, an oil pump 51 with an electric motor 52, an oil drain plug combined with an anti-drain valve (all 53), a thermostat 54, an oil cooler, an oil filter 55, cooling cavities around the cylinder and covers, oil channels 56 connecting the oil pan, oil pump, thermostat, oil cooler and oil filter, oil line 57 and nozzles 58 for supplying oil to bearings, elliptical gears 27-30 and cooling cavities around the cylinder 2 and the covers 11 and 15, the nozzles 59 and 60, as well as the outlet oil slots 61, made in the covers 11 and 15.

Двигатель содержит электростартер системы пуска (на чертежах не показан), питаемый от бортовой сети автомобиля. The engine contains an electric starter of the starting system (not shown in the drawings), powered by the vehicle's on-board network.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Показанное на фиг.2 движение поршней 3 и 4 обеспечивается синхронизацией переднего 5 и заднего 6 валов с помощью эллиптических зубчатых передач шестернями 27-30. При вращении вала 31 передаточное соотношение в каждой паре (27,29 и 28,30) меняется с минимума до максимума и наоборот через каждые 90^o поворота вала отбора мощности 31. Это означает, что при равномерном вращении вала 31 валы 5 и 6 вращаются неравномерно, причем со сдвигом фаз колебаний на 90^o относительно друг друга. Угол относительного поворота валов 5 и 6 изменяется от минимума до максимума или наоборот за каждые 90^o поворота вала 31. Когда любая из четырех камер цилиндра (далее контрольная) сообщается с окном впуска 12, объем ее увеличивается по мере поворота вала 31. Образующийся объем заполняется зарядом воздуха (далее контрольным) через воздушный фильтр и впускной канал 42.A rotary piston internal combustion engine operates as follows. Shown in figure 2, the movement of the pistons 3 and 4 is provided by the synchronization of the front 5 and rear 6 shafts using elliptical gears with gears 27-30. When the shaft 31 rotates, the gear ratio in each pair (27.29 and 28.30) changes from minimum to maximum and vice versa every 90 ^{o of} rotation of the power take-off shaft 31. This means that with uniform rotation of the shaft 31, the shafts 5 and 6 rotate unevenly , and with a phase shift of the oscillations by 90 ^o relative to each other. The angle of relative rotation of the shafts 5 and 6 varies from minimum to maximum or vice versa for every 90 ^{o of} rotation of the shaft 31. When any of the four chambers of the cylinder (hereinafter referred to as the control) communicates with the inlet window 12, its volume increases as the shaft 31 rotates. The resulting volume is filled air charge (hereinafter control) through the air filter and inlet channel 42.

По мере поворота вала 31 движущийся сзади поршень перекрывает окно впуска 12, и происходит сжатие заряда воздуха с типичной для двигателя с самовоспламенением от сжатия степенью сжатия 16-25. Затем движущийся впереди поршень открывает окно перепуска 17 и заряд воздуха из полости вытесняется в камеру сгорания 37. В камере сгорания 37 заряд воздуха движется к окну приема 13. Пока контрольный заряд движется по камере сгорания 37, контрольная камера заполняется одним из предыдущих зарядов, прошедших камеру сгорания 37. В камеру сгорания 37 происходит периодический впрыск топлива распылителем форсунки 39, топливо самовоспламеняется и сгорает, так что температура контрольного заряда возрастает. При постоянном давлении его объем увеличивается, поэтому объем, заполняющий контрольную камеру через окно приема 13 больше, чем объем, вытесняемый в камеру сгорания 37 через окно перепуска 17. As the shaft 31 rotates, the piston moving from the rear overlaps the inlet window 12, and the air charge is compressed with a compression ratio typical of a compression-ignition engine 16-25. Then, the piston moving in front opens the bypass window 17 and the air charge from the cavity is displaced into the combustion chamber 37. In the combustion chamber 37, the air charge moves to the intake window 13. While the control charge moves along the combustion chamber 37, the control chamber is filled with one of the previous charges that passed the chamber combustion 37. Into the combustion chamber 37, the fuel is periodically injected by the atomizer of the nozzle 39, the fuel spontaneously ignites and burns, so that the temperature of the control charge increases. At constant pressure, its volume increases, so the volume filling the control chamber through the intake window 13 is greater than the volume displaced into the combustion chamber 37 through the bypass window 17.

Один из предшествующих контрольному заряду заряд сгоревшей рабочей смеси, попав в контрольную камеру из камеры сгорания 37, далее расширяется, совершая механическую работу, после чего движущийся впереди поршень открывает окно выпуска 16, и отработавший газ вытесняется через выпускной канал 45 и остальные компоненты выпускной системы в атмосферу. Рабочее давление в камере сгорания 37 и размер окон перепуска 17 и приема 13 выбираются таким образом, чтобы давление заряда воздуха в конце сжатия было близко к рабочему давлению в камере сгорания 37, давление сгоревшей рабочей смеси в конце расширения было близко к атмосферному. Устройство регулирования давления впуска автоматически поддерживает давление сгоревшей рабочей смеси в конце расширения близким к атмосферному. One of the burnt working mixtures preceding the control charge, once it enters the control chamber from the combustion chamber 37, then expands, performing mechanical work, after which the piston moving in front opens the exhaust window 16, and the exhaust gas is displaced through the exhaust channel 45 and other components of the exhaust system the atmosphere. The working pressure in the combustion chamber 37 and the size of the bypass windows 17 and reception 13 are selected so that the air charge pressure at the end of compression is close to the working pressure in the combustion chamber 37, the pressure of the burnt mixture at the end of the expansion is close to atmospheric. The intake pressure control device automatically maintains the pressure of the burnt mixture at the end of expansion close to atmospheric.

Во время работы двигателя часть времени мембрана 14 устройства регулирования давления впуска внутренней стороной сообщается с ближайшей камерой в момент окончания расширения, а в момент такта выпуска ближайшей камеры цилиндра 2 сообщается с атмосферой. Поэтому мембрана 14 находится в равновесии, когда давление в конце такта расширения близко к атмосферному. В противном случае она получает импульс со стороны цилиндра 2 при повышении давления или со стороны полости остова 1 при понижении давления конца расширения и через штангу 44 воздействует на дроссельную заслонку 43, уменьшая или увеличивая сечение впускного канала 42, то есть уменьшая или увеличивая давление воздуха на впуске. Изменение давления воздуха на впуске вызывает соответствующее изменение давления в камере сгорания, а значит, изменение давления на выпуске. During engine operation, part of the time, the membrane 14 of the intake pressure control device communicates with the inner chamber to the nearest chamber at the end of expansion, and at the time of the exhaust stroke of the closest chamber of cylinder 2 communicates with the atmosphere. Therefore, the membrane 14 is in equilibrium when the pressure at the end of the expansion stroke is close to atmospheric. Otherwise, it receives an impulse from the side of the cylinder 2 with increasing pressure or from the side of the cavity of the core 1 when the pressure of the expansion end decreases and through the rod 44 acts on the throttle valve 43, decreasing or increasing the cross section of the inlet channel 42, i.e., decreasing or increasing the air pressure inlet. A change in air pressure at the inlet causes a corresponding change in pressure in the combustion chamber, and hence a change in pressure at the outlet.

В процессе работы изменением циклической подачи топлива производят регулирование крутящего момента на валу отбора мощности 31. При увеличении подачи топлива повышаются температура и давление газов в камере сгорания 37. Устройство регулирования давления впуска уменьшает сечение впускного канала 42 дроссельной заслонкой 43. Давление впуска уменьшается, среднее давление сжатия также уменьшается. Среднее давление расширения остается неизменным, разность средних давлений возрастает, значит, величина крутящего момента соответственно возрастает. При уменьшении подачи топлива происходит обратный процесс, величина крутящего момента снижается. In the process of changing the cyclic fuel supply, torque is adjusted on the power take-off shaft 31. When the fuel supply increases, the temperature and pressure of the gases in the combustion chamber 37 increase. The intake pressure control device reduces the cross section of the inlet channel 42 by the throttle valve 43. The intake pressure decreases, the average pressure compression also decreases. The average expansion pressure remains unchanged, the difference in average pressures increases, which means that the magnitude of the torque increases accordingly. When the fuel supply is reduced, the reverse process occurs, the magnitude of the torque decreases.

Давление в соседних камерах цилиндра 2 различно, поэтому, чтобы исключить прорыв газов, применяют радиальные и торцевые уплотнения. The pressure in the adjacent chambers of cylinder 2 is different, therefore, to prevent gas breakthrough, radial and mechanical seals are used.

Радиальные уплотнения обеспечиваются уравновешенными уплотняющими пластинами 8. Пластина может поворачиваться вокруг оси 10, прижимаясь к поверхности цилиндра 2 под действием силы подпружиненного выступа пластины. Действующая на пластину центробежная сила уравновешивается противовесом 9 при любой частоте вращения вала отбора мощности 31. Таким образом уплотнение предохраняют от перегрева и чрезмерного износа. Аналогично работает радиальное уплотнение между поршнями 4 заднего вала и передним валом 5 и между поршнями 3 переднего вала и задним валом 6. Уравновешенные уплотняющие пластины 8 прижимаются в этом случае к поверхности валов. Radial seals are provided by balanced sealing plates 8. The plate can rotate around axis 10, pressing against the surface of the cylinder 2 under the action of the force of the springy protrusion of the plate. The centrifugal force acting on the plate is balanced by the counterweight 9 at any rotational speed of the power take-off shaft 31. Thus, the seal prevents overheating and excessive wear. Similarly, a radial seal works between the pistons 4 of the rear shaft and the front shaft 5 and between the pistons 3 of the front shaft and the rear shaft 6. The balanced sealing plates 8 are pressed in this case to the surface of the shafts.

Торцевые уплотнения обеспечиваются пружинным сжатием задней крышки 15 и цилиндра 2 пружинами 21. Крышки 11 и 15 при этом прилегают к торцевой поверхности поршней 3 и 4, компенсируя их тепловое расширение и износ, при этом передний 5 и задний 6 валы упираются друг в друга торцами. Уплотнение между крышками 11 и 15 и цилиндром 2 обеспечивается пружинными разрезными кольцами 22. Тщательной подгонкой цилиндрических поверхностей крышек 11 и 15, сопряженных с цилиндром 2, уменьшают прорыв газов из одной камеры в другую по кольцевому зазору между цилиндром 2 и крышками 11 и 15. Пружины 21 размещены так, что обеспечивают равномерное прижатие задней крышки 15 к торцам поршней 3 и 4 при максимальном, то есть атмосферном давлении на впуске. При уменьшении давления на впуске эта равномерность нарушается. End seals are provided by spring compression of the rear cover 15 and cylinder 2 by springs 21. The covers 11 and 15 are adjacent to the end surface of the pistons 3 and 4, compensating for their thermal expansion and wear, while the front 5 and rear 6 shafts abut against each other. The seal between the caps 11 and 15 and the cylinder 2 is provided by spring split rings 22. Careful adjustment of the cylindrical surfaces of the caps 11 and 15, coupled with the cylinder 2, reduce the breakthrough of gases from one chamber to another along the annular gap between the cylinder 2 and the caps 11 and 15. Springs 21 are arranged so that the rear cover 15 is evenly pressed against the ends of the pistons 3 and 4 at the maximum, that is, atmospheric pressure at the inlet. With a decrease in pressure at the inlet, this uniformity is violated.

Восстанавливает ее механизм регулировки силы сжатия крышек. Мембрана 18 одной стороной сообщается с полостью цилиндра 2 на участке впуска, а другой стороной - с внутренней полостью остова 1 двигателя. При уменьшении давления в камерах полости цилиндра 2 на тактах впуска и сжатия сила, действующая на мембрану 18 и направленная на чертеже влево, через рычаг 19 оттягивает крышку 15 от цилиндра 2, компенсируя направленную на чертеже влево силу, действующую на крышку 15. Рычаг 19 механизма регулировки силы сжатия крышек воздействует на заднюю крышку в точке центра приложения сил давления впуска и сжатия. Передняя крышка 11 соединяется с цилиндром жестко болтами 20 и через поршни 3 и 4 взаимодействует с задней крышкой 15. Restores its mechanism for adjusting the compression force of the covers. The membrane 18 on one side communicates with the cavity of the cylinder 2 in the inlet portion, and on the other side, with the internal cavity of the core 1 of the engine. When the pressure in the chambers of the cavity of the cylinder 2 decreases at the inlet and compression strokes, the force acting on the membrane 18 and directed to the left through the lever 19 pulls the cover 15 away from the cylinder 2, compensating for the force exerted on the drawing on the cover 15. The lever 19 of the mechanism adjusting the compression force of the covers acts on the back cover at the point of the center of application of the inlet and compression pressure forces. The front cover 11 is connected to the cylinder rigidly by bolts 20 and through the pistons 3 and 4 interacts with the rear cover 15.

Для снижения тепловых потерь и упрощения системы охлаждения днища поршней 3 и 4, камера сгорания 37 и выпускной канал 45 содержат керамическую футеровку, так как коэффициент теплопроводности у керамических материалов значительно ниже, чем у металлов, а теплостойкость выше. To reduce heat loss and simplify the cooling system of the piston bottoms 3 and 4, the combustion chamber 37 and the exhaust channel 45 contain ceramic lining, since the thermal conductivity of ceramic materials is much lower than that of metals, and heat resistance is higher.

Генератор выполняют по асинхронной или синхронной с возбуждением от постоянных магнитов ротора схеме. Напряжение снимается с рабочих обмоток статора 41. В процессе вращения вала отбора мощности 31 ротор 32 создает в статоре вращающееся магнитное поле, а значит, ЭДС. В зазор между ротором 32 и магнитопроводом статора 40 подается масло для охлаждения последних. Генератор можно использовать также в качестве подшипника скольжения вала отбора мощности 31. The generator is performed asynchronously or synchronously with excitation from permanent magnets of the rotor circuit. The voltage is removed from the working windings of the stator 41. During the rotation of the power take-off shaft 31, the rotor 32 creates a rotating magnetic field in the stator, and therefore, an EMF. In the gap between the rotor 32 and the magnetic circuit of the stator 40, oil is supplied to cool the latter. The generator can also be used as a plain bearing of the power take-off shaft 31.

Запуск двигателя начинается с включения электродвигателя масляного насоса 52. Подача масла в период пуска позволит избежать режима граничного трения в подшипниках 23-26, 34 и 35. Также автономный привод масляного насоса 51 обеспечивает оптимальное давление в масляной системе при любых режимах работы двигателя. Давление в масляной магистрали регистрируется манометром (на чертежах не показан), данные поступают в блок управления двигателем. По достижении нормального давления масла блок управления запускает стартер (на чертежах не показан), который начинает вращать маховик 33 вала отбора мощности 31 за выполненный на нем зубчатый венец. Поршни 3 и 4 начинают двигаться так, как показано на фиг.2. Пока давление в камере сгорания 37 меньше рабочего, давление на выпуске меньше атмосферного, то есть выходящий на каждый оборот вала заряд меньше входящего, значит, происходит заполнение камеры сгорания 37 до рабочего давления без подачи топлива. По достижении рабочего давления в камере сгорания 37 давление на выпуске достигает атмосферного, и блок управления открывает подачу топлива топливным насосом высокого давления 48, приводимым кулачком 49 заднего вала 6, которое далее регулируется педалью подачи топлива (на автомобилях). Когда двигатель разгоняется выше оборотов пуска, обгонная муфта стартера выводит стартер из зацепления с маховиком 33 и блок управления отключает стартер. Блок управления контролирует частоту вращения вала отбора мощности 31 и при превышении максимальной частоты вращения или понижении ее ниже минимальной корректирует подачу топлива. Starting the engine starts by turning on the electric motor of the oil pump 52. The oil supply during the start-up period will avoid boundary friction in the bearings 23-26, 34 and 35. Also, the self-contained drive of the oil pump 51 provides optimal pressure in the oil system for any engine operation conditions. The pressure in the oil line is recorded by a pressure gauge (not shown in the drawings), the data enters the engine control unit. Upon reaching the normal oil pressure, the control unit starts the starter (not shown in the drawings), which starts to rotate the flywheel 33 of the power take-off shaft 31 for the gear ring made on it. Pistons 3 and 4 begin to move as shown in FIG. 2. While the pressure in the combustion chamber 37 is less than the working one, the outlet pressure is less than atmospheric, that is, the charge exiting for each revolution of the shaft is less than the incoming one, which means that the combustion chamber 37 is filled to the working pressure without fuel supply. When the working pressure in the combustion chamber 37 is reached, the outlet pressure reaches atmospheric pressure, and the control unit opens the fuel supply by the high-pressure fuel pump 48, driven by the cam 49 of the rear shaft 6, which is further regulated by the fuel supply pedal (on cars). When the engine accelerates above the start speed, the overrunning clutch of the starter disengages the starter from the flywheel 33 and the control unit disables the starter. The control unit monitors the rotational speed of the power take-off shaft 31 and, when the maximum rotational speed is exceeded or decreases below the minimum, it corrects the fuel supply.

В процессе работы двигателя масляный насос 51 по каналу 56 подает масло к термостату 54, который разделяет поток масла на прямой к масляному фильтру 55 и обходной к радиатору (на чертежах не показан) через патрубок 59. Чем выше температура масла, тем большая его часть проходит через радиатор. Прошедший через радиатор поток подается через патрубок 60 к масляному фильтру 55. Пройдя через фильтр 55, масло поступает в магистраль 57. От магистрали 57 масло по форсункам 58 и масляным каналам (на чертежах не показаны) подается на ребра охлаждения цилиндра 2 и крышек 11 и 15, на участки зацепления эллиптических шестерен 27-30 и в подшипники 23-26, 34 и 35. Через кольцевой зазор между валами 5 и 6 и крышками 11 и 15 масло попадает в цилиндр 2 для смазки трущихся поверхностей. Излишек масла поршнями 3 и 4 отбрасывается на периферию цилиндра 2. В крышках на участках впуска и выпуска выполняют щели 61 стока масла. During engine operation, the oil pump 51 through the channel 56 supplies oil to the thermostat 54, which separates the oil flow in a straight line to the oil filter 55 and the bypass to the radiator (not shown) through the pipe 59. The higher the temperature of the oil, the greater part passes through the radiator. The stream passing through the radiator is fed through the pipe 60 to the oil filter 55. After passing through the filter 55, the oil enters the line 57. From the line 57, the oil is fed through nozzles 58 and oil channels (not shown) to the cooling fins of cylinder 2 and covers 11 and 15, to the engagement areas of the elliptical gears 27-30 and to the bearings 23-26, 34 and 35. Through the annular gap between the shafts 5 and 6 and the covers 11 and 15, the oil enters the cylinder 2 for lubricating the friction surfaces. The excess oil by the pistons 3 and 4 is thrown to the periphery of the cylinder 2. In the covers on the inlet and outlet sections, oil drain slots 61 are provided.

После остановки двигателя противодренажный клапан 53 запирает масляный канал 56, сохраняя заполненными масляный насос 51, масляные каналы 56, радиатор и фильтр 55 для сокращения времени следующего запуска двигателя. При замене масла маслосливную пробку выворачивают вместе с противодренажным клапаном 53, и масло сливается из масляного поддона 50 и всех полостей системы смазки и охлаждения. Заливку свежего масла производят через горловину в верхней части остова 1 (на чертежах не показана). After the engine is stopped, the anti-drain valve 53 closes the oil channel 56, keeping the oil pump 51, oil channels 56, radiator and filter 55 filled to reduce the time for the next engine start. When changing the oil, the oil drain plug is turned out together with the anti-drain valve 53, and the oil is drained from the oil pan 50 and all the cavities of the lubrication and cooling system. Fresh oil is poured through the neck in the upper part of the core 1 (not shown in the drawings).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить выбросы токсичных веществ роторно-поршневым двигателем внутреннего сгорания за счет увеличения длительности времени сгорания топлива, то есть уменьшить образование продуктов неполного окисления, снизить уровень шума и повысить КПД двигателя за счет полного расширения рабочего тела, и снизить потери смазочного масла за счет расположения окон газообмена на торцевой поверхности цилиндра. Thus, the present invention allows to reduce emissions of toxic substances by a rotary piston internal combustion engine by increasing the duration of fuel combustion, that is, to reduce the formation of products of incomplete oxidation, reduce noise and increase engine efficiency due to the complete expansion of the working fluid, and reduce the loss of lubricant oil due to the location of the gas exchange windows on the end surface of the cylinder.

Claims

1. A rotary piston internal combustion engine comprising a cylinder with at least four sector pistons pairwise rigidly mounted on coaxial shafts and dividing the cylinder cavity into chambers of variable volume, sealed with end caps, radial and mechanical seals, a motion conversion mechanism, and the combustion chamber, extended outside the cylinder cavity, communicating at the inlet and outlet with the cylinder cavity through the bypass and intake windows, and in the combustion chamber there is a spray nozzle of the fuel supply nozzle, characterized in that the combustion chamber is made in the form of a tube, and the bypass and intake windows are made in covers.

2. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the caps are fixed motionless relative to the cylinder.

3. The rotary piston internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a mechanism for regulating the intake pressure, including a membrane, a throttle valve, a system of rods and levers connecting the membrane with a throttle valve.

4. A rotary piston internal combustion engine according to claims 1 or 2, 3, characterized in that it is equipped with a mechanism for regulating the compression force of the caps, including a membrane mounted on one of the caps, a lever connected to the membrane, cylinder and corresponding cap.

5. The rotary piston internal combustion engine according to claims 1 or 2-4, characterized in that the radial seals are equipped with counterweights to balance centrifugal forces.

6. The rotary piston internal combustion engine according to claims 1 or 2-5, characterized in that the caps are equipped with compression springs to provide mechanical seal.

7. The rotary piston internal combustion engine according to claims 1 or 2-6, characterized in that it is equipped with a combined liquid cooling and lubrication system, including an oil pan, oil pump, thermostat, oil cooler, oil filter, cooling cavities around the cylinder and covers, oil channels connecting the oil pan, oil pump, thermostat, oil cooler and oil filter, oil line for supplying oil to bearings, movement conversion mechanism and cooling cavities around the cylinder and covers, as well as outlet oil channels.

8. The rotary piston internal combustion engine according to claims 1 or 2-7, characterized in that the piston bottoms, the combustion chamber and the exhaust channel have a ceramic lining to reduce heat loss in the engine.