RU2206759C2

RU2206759C2 - Double-rotor multichamber internal combustion engine

Info

Publication number: RU2206759C2
Application number: RU2001103003/06A
Authority: RU
Inventors: Федор Никифорович Ерасов (UA); Федор Никифорович Ерасов
Original assignee: Федор Никифорович Ерасов; Ерасова Наталья Сергеевна; Филин Александр Евгениевич
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: according to invention semi-cylindrical slots with rectangular slots as extensions are made on tips of teeth of outer rotor. Roller and blades mating with rollers are fitted in said slots. Through holes are made in rotor opposite to slots of blades in which blade pushers are arranged. Counterweights are installed on pins for movement on periphery of outer rotor to provide constant pressing of blades to rollers and rollers to working profile of inner rotor teeth. Counterweights are made in form of double-arm lever of the first order, with arms differing in mass. Larger arm is loaded by compression spring installed in blind hole made on periphery of rotor, and smaller arm thrusts against pusher and presses blade with roller to tooth of inner rotor. Distributing disks are installed on end faces of inner rotor concentrically relative to rotor and shaft. Axial intake and exhaust ports are made in each disk communicating with fuel mixture supply spaces and exhaust gas outlet spaces. Ports are located opposite to teeth of inner rotor, skipping one tooth, in pairs for overlapping the ports by end face surface of outer rotor when port passes from one variable volume chamber to adjacent variable volume chamber. EFFECT: improved reliability of engine and specific characteristics. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано для привода рабочих органов машин, транспортных средств сухопутного, водного и воздушного назначения. The invention relates to the field of engineering, namely to rotary internal combustion engines, and can be used to drive the working bodies of machines, vehicles, land, water and air.

Известны роторные двигатели (двигатели Ванкеля) с одним ротором и двумя роторами (Ханин Н.С., Чистозвонов С.Б. Автомобильные роторно-поршневые двигатели, М. , 1964), которые содержат зубчатую пару внутреннего зацепления, образующую рабочие камеры переменного объема, уплотнительное и газораспределительное устройства, а также зубчатую синхронизирующую передачу. Known rotary engines (Wankel engines) with one rotor and two rotors (Khanin NS, Chistozvonov SB Automobile rotary piston engines, M., 1964), which contain a gear pair of internal gearing, forming a working chamber of variable volume, sealing and gas distribution devices, as well as synchronized gear transmission.

Недостатком известных роторных двигателей является то, что у роторов ограничено количество зубьев и, соответственно, количество рабочих камер переменного объема, внешний ротор содержит два зуба, а внутренний три зуба, рабочая поверхность внешнего ротора, по которой скользят зубья внутреннего ротора, выполнены по трохоиде, что требует установки дополнительной синхронизирующей зубчатой передачи. На вершинах зубьев внутреннего ротора установлены лопатки, которые с большими усилиями под действием центробежных сил лопаток прижимаются к рабочей трохоидной поверхности внешнего ротора, что снижает их долговечность и КПД двигателя. В известном двигателе зацепление образует всего три рабочих камеры переменного объема, за один оборот вала двигателя возможен только один рабочий ход. Известный двигатель имеет ограниченную мощность. A disadvantage of the known rotary engines is that the number of teeth in the rotors is limited and, accordingly, the number of working chambers of variable volume, the external rotor contains two teeth, and the internal three teeth, the working surface of the external rotor along which the teeth of the internal rotor slide, are made on a trochoid, which requires the installation of an additional synchronizing gear. Blades are installed on the tops of the teeth of the inner rotor, which are pressed against the working trochoidal surface of the outer rotor with great effort by the centrifugal forces of the blades, which reduces their durability and engine efficiency. In the known engine, the engagement forms only three working chambers of variable volume, for one revolution of the motor shaft only one working stroke is possible. The known engine has limited power.

Наиболее близким по технической сущности является двухроторный двигатель Ванкеля (Ханин Н.С., Чистозвонов С.Б. Автомобильные роторно-поршневые двигатели, М. , 1964, с.111, фиг.33). Внешний ротор в известном двигателе расположен эксцентрично относительно внутреннего ротора с эксцентриситетом е. Внутренний ротор содержит три зуба, на вершинах которых установлены уплотнительные лопатки, на торцах внутреннего ротора размещены уплотнительные пластины. Внутренний ротор содержит три свечи зажигания, которые вращаются вместе с внутренним ротором. Для синхронизации вращения роторов, т.е. для обеспечения вращения их с разными угловыми скоростями, установлена синхронизирующая зубчатая передача, отношение чисел зубьев синхронизирующих шестерен 2/3. The closest in technical essence is a Wankel twin-rotor engine (Khanin N.S., Chistozvonov SB, Automobile rotary piston engines, M., 1964, p. 111, Fig. 33). The external rotor in the known engine is eccentric relative to the internal rotor with eccentricity e. The internal rotor contains three teeth, the tops of which have sealing blades, and the sealing plates are placed on the ends of the internal rotor. The inner rotor contains three spark plugs that rotate with the inner rotor. To synchronize the rotation of the rotors, i.e. to ensure their rotation with different angular speeds, a synchronizing gear set, the ratio of the number of teeth of the synchronizing gears 2/3.

В этом двигателе рабочий цикл, включающий такты: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов из камеры переменного объема, совершается за три полных оборота внешнего ротора. На торцах внешнего ротора установлены распределители. Каждый торец распределителя снабжен одним впускным окном и одним выпускным, количество которых равно количеству рабочих ходов. В известном двигателе за один оборот внешнего ротора осуществляется один и только один рабочий ход. In this engine, a duty cycle, including cycles: inlet, compression, stroke, exhaust gas from a variable volume chamber, takes place for three full turns of the external rotor. At the ends of the outer rotor mounted distributors. Each end of the distributor is equipped with one inlet window and one outlet, the number of which is equal to the number of working strokes. In the known engine for one revolution of the external rotor is one and only one working stroke.

Недостатком известного роторного двигателя Ванкеля, содержащего два ротора, является то, что он одноходовой двигатель, конструкция не позволяет увеличить количество рабочих ходов за один оборот внешнего ротора и нет возможности с таким зацеплением роторов увеличить количество рабочих камер, т. е. выполнить двигатель с камерами переменного объема больше трех камер, в связи с этим ограничена его мощность при одной паре роторов. Поэтому известный двигатель имеет ограниченное применение. В известном двухроторном двигателе Ванкеля кроме синхронизирующей зубчатой пары установлена дополнительная зубчатая пара, необходимая для привода прерывателя зажигания. Радиальные уплотнения (лопатки), установленные на внутреннем роторе, не разгружены, работают при больших удельных нагрузках в контакте лопаток с рабочей поверхностью, они быстро изнашиваются. Установленные во внутреннем роторе свечи зажигания не доступны для обслуживания. A disadvantage of the well-known Wankel rotary engine containing two rotors is that it is a one-way engine, the design does not allow to increase the number of working strokes per revolution of the external rotor, and there is no way to increase the number of working chambers with such engagement of the rotors, i.e., to perform a motor with cameras a variable volume of more than three chambers, in connection with this, its power is limited with one pair of rotors. Therefore, the known engine has limited use. In the well-known two-rotor Wankel engine, in addition to the synchronizing gear pair, an additional gear pair is required to drive the ignition chopper. The radial seals (blades) installed on the inner rotor are not unloaded, they work at high specific loads in the contact of the blades with the working surface, they wear out quickly. Spark plugs installed in the inner rotor are not available for maintenance.

Целью предлагаемого изобретения является создание такой конструкции роторного двигателя, который был бы прост в конструировании двигателей разных мощностей больших и маленьких, а также простых в изготовлении, которые имели бы небольшие механические потери, обладали бы высокой надежностью и долговечностью, имели бы малую удельную массу и габариты, чтобы роторные двигатели могли бы с большими преимуществами заменить дорогостоящие четырех-, шести-, восьми- и двенадцатицилиндровые поршневые двигатели. The aim of the invention is the creation of such a design of a rotary engine, which would be simple in the design of engines of different powers large and small, as well as simple to manufacture, which would have small mechanical losses, would have high reliability and durability, would have a small specific gravity and dimensions so that rotary engines can, with great advantages, replace the expensive four-, six-, eight- and twelve-cylinder piston engines.

Указанная цель достигается тем, что внешний ротор установлен концентрично со статором, внутренний ротор вместе с валом установлен эксцентрично относительно внешнего ротора, роторы снабжены зубчатыми венцами и выполнены в виде зубчатой пары внутреннего зацепления с разностью зубьев в один зуб, Z₂ - Z₁ = 1, где Z₁ - количество зубьев внутреннего ротора, Z₂ - количество зубьев внешнего ротора (см. а.с. СССР 205567. Шестеренный гидродвигатель с внутренним зацеплением, опубл. 13.11.67, бюл.23; Журнал "Вестник машиностроения". Планетарные гидравлические агрегаты, 1965, 5, с.5-11). Разработанное ранее зацепление кроме применения в гидромоторах нашло применение и в пневмомоторах (см. Журнал "Вестник машиностроения". К расчету планетарно-роторных пневмодвигателей, 1977, 4, с.18-21, Журнал "Вестник машиностроения". Расчет воздухораспределительного устройства планетарно-роторного пневмодвигателя, 1979, 7, с.14-18).This goal is achieved by the fact that the external rotor is mounted concentrically with the stator, the internal rotor together with the shaft is mounted eccentrically relative to the external rotor, the rotors are equipped with gear rims and are made in the form of a gear pair of internal gearing with a tooth difference of one tooth, Z ₂ - Z ₁ = 1 , where Z ₁ is the number of teeth of the inner rotor, Z ₂ is the number of teeth of the outer rotor (see AS USSR 205567. Gear hydraulic motor with internal gearing, publ. 13.11.67, bull.23; Journal of Engineering Bulletin. Planetary hydraulic aggregates Ata, 1965, 5, p. 5-11). In addition to its use in hydraulic motors, the gearing developed earlier was also used in pneumatic motors (see Journal of Engineering Bulletin. To the calculation of planetary-rotor pneumatic motors, 1977, 4, pp. 18-21, Journal of Engineering Bulletin. Calculation of the planetary-rotor air distribution device air motor, 1979, 7, p.14-18).

При сопряжении зубьев внешнего и внутреннего роторов образуются камеры переменного объема, количество таких камер в предлагаемом двигателе равно количеству зубьев Z₂ внешнего ротора.When you pair the teeth of the external and internal rotors, chambers of variable volume are formed, the number of such chambers in the proposed engine is equal to the number of teeth Z _{2 of the} external rotor.

На вершинах зубьев внешнего ротора выполнены полуцилиндрические и, как продолжение, прямоугольные пазы, в полуцилиндрических пазах установлены ролики, а в прямоугольных пазах установлены сопряженные с роликами подвижные в радиальном направлении лопатки. Диаметр d окружности ролика меньше значения эксцентриситета е, d<e, примерно (0,3-0,4)е, в роторе на периферии напротив пазов лопаток выполнены сквозные отверстия, в которых размещены толкатели лопаток, на периферии внешнего ротора установлены на пальцах подвижно противовесы, обеспечивающие постоянный прижим лопаток к роликам и роликов к рабочему профилю зуба внутреннего ротора, противовесы выполнены в виде двуплечего рычага первого рода, имеющего плечи с разными массами, большее плечо поджато пружиной сжатия, установленной в глухих отверстиях, выполненных на периферии внешнего ротора, второе, меньшее, плечо противовеса упирается в толкатель и прижимает лопатку к ролику и, соответственно, ролик к рабочему профилю зуба внутреннего ротора, рабочий профиль зубьев внутреннего ротора выполнен по эквидистантной кривой укороченной эпициклоиды, очерченной центром ролика, во впадинах зубьев внешнего ротора выполнены пазы, продолжающие рабочие камеры переменного объема и представляющие собой камеры сгорания, каждая камера сгорания снабжена свечой зажигания, установленной на периферии внешнего ротора. Подвижные в осевом направлении торцовые уплотнители зазоров между торцами внешнего ротора и торцами распределительных дисков выполнены в виде полуколец, установленных в полукольцевых расточках на торцах внешнего ротора, концы которых упираются в ролики. Установка роликов небольшого диаметра (0,3-0,4)е позволяет значительно уменьшить центробежную силу ролика и увеличить впадину зубьев внешнего ротора, увеличение впадины необходимо для обеспечения газораспределения. Semi-cylindrical and, as a continuation, rectangular grooves are made on the tops of the teeth of the outer rotor, rollers are installed in the semi-cylindrical grooves, and radially movable blades mounted in conjunction with the rollers are mounted. The diameter d of the circumference of the roller is less than the eccentricity e, d <e, approximately (0.3-0.4) e, through holes are made in the rotor on the periphery opposite to the grooves of the blades, in which the pushers of the blades are placed, on the periphery of the outer rotor are movably mounted counterweights, providing constant clamping of the blades to the rollers and rollers to the working profile of the tooth of the inner rotor, the balances are made in the form of a two-shouldered lever of the first kind, having shoulders with different masses, the larger shoulder is pressed by a compression spring installed in blind holes For example, on the periphery of the outer rotor, the second, smaller, counterweight shoulder rests on the pusher and presses the blade to the roller and, accordingly, the roller against the working profile of the tooth of the inner rotor, the working profile of the teeth of the inner rotor is made according to the equidistant curve of the shortened epicycloid outlined by the center of the roller, grooves are made in the cavities of the teeth of the outer rotor, extending the working chambers of variable volume and representing a combustion chamber, each combustion chamber is equipped with a spark plug mounted on se ries the outer rotor. Axial-movable end seals of the gaps between the ends of the outer rotor and the ends of the distribution discs are made in the form of half rings mounted in half-ring bores at the ends of the outer rotor, the ends of which abut against the rollers. The installation of small diameter rollers (0.3-0.4) e can significantly reduce the centrifugal force of the roller and increase the trough of the teeth of the outer rotor, increasing the trough is necessary to ensure gas distribution.

Газораспределение осуществляется распределительными дисками при взаимодействии с внешним ротором. Распределительные диски установлены жестко на валу концентрично с внутренним ротором и поджаты к нему, подобно планетарно-роторным двигателям (см. а.с. СССР 519555, опубл. 30.06.76, бюл. 24. Шестеренная гидромашина). На каждом торце распределительного диска, прилегающего к торцу ротора, выполнены окна впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов, каждая пара окон (впускное и выпускное) расположена напротив зубьев внутреннего ротора через один зуб, всего этих пар окон на каждом торце равно Z₁/2, причем впускные окна сообщены каналами с всасывающей полостью вала, выпускные сообщены с внутренней выхлопной полостью двигателя. Зубья внутреннего ротора, напротив которых выполнены окна впуска и выпуска, обеспечивают такты впуска рабочей смеси и выпуска отработанных газов, смежные зубья обеспечивают такты сжатия и рабочий ход. Такое газораспределительное устройство обеспечит работу роторного двигателя с любым нечетным количеством камер переменного объема, например, если взять Z₂=13, то тогда количество зубьев Z₁ будет равно 12, а количество рабочих ходов Z₂/2 =12/2=6. Такой двухроторный двигатель, в котором Z₁=12, a Z₂=13, соответствует двенадцатицилиндровому четырехтактному поршневому двигателю. На статоре двигателя, в плоскости вращения свечой зажигания, установлена неподвижно клемма зажигания, изолированная от статора, клемма зажигания соединяется с проводом вторичной обмотки катушки зажигания. Клемма зажигания на статоре установлена с обеспечением зазора между металлическим стержнем свечи и клеммой так, чтобы через зазор проходил ток высокого напряжения вторичной обмотки катушки зажигания в момент разрыва цепи вторичной обмотки катушки прерывателем. Приводной вал прерывателя зажигания соединен штифтом непосредственно с валом предлагаемого двигателя, прерыватель снабжен кулачком, количество граней которого равно Z₁/2, т.е. равно количеству рабочих ходов, совершающихся в двигателе за один оборот вала.Gas distribution is carried out by distribution discs when interacting with an external rotor. Distribution discs are mounted rigidly on the shaft concentrically with the internal rotor and are drawn to it, like planetary rotary engines (see AS USSR 519555, publ. 30.06.76, bull. 24. Gear hydraulic machine). At each end of the distribution disk adjacent to the end of the rotor, there are windows for the inlet of a combustible mixture and exhaust of exhaust gases, each pair of windows (inlet and outlet) is located opposite the teeth of the inner rotor through one tooth, all of these pairs of windows at each end are Z _1/2 moreover, the inlet windows are communicated with channels with a suction cavity of the shaft, the exhaust is communicated with the internal exhaust cavity of the engine. The teeth of the inner rotor, opposite which the inlet and outlet windows are made, provide the intake strokes of the working mixture and exhaust gas, adjacent teeth provide compression strokes and the stroke. Such a gas distribution arrangement will provide operation of the rotary engine with any odd number of chambers of variable volume, for example, if we take Z ₂ = 13, then the number of teeth Z ₁ is equal to 12 and the number of strokes Z _{2/2 = 12/2 =} 6 . Such a two-rotor engine, in which Z ₁ = 12, and Z ₂ = 13, corresponds to a twelve-cylinder four-stroke piston engine. On the engine stator, in the plane of rotation of the spark plug, the ignition terminal is insulated from the stator, the ignition terminal is connected to the wire of the secondary winding of the ignition coil. The ignition terminal on the stator is set to provide a gap between the metal rod of the candle and the terminal so that a high voltage current of the secondary winding of the ignition coil passes through the gap at the time of breaking the circuit of the secondary winding of the coil by the interrupter. The drive shaft of the ignition interrupter is connected by a pin directly to the shaft of the proposed engine, the interrupter is equipped with a cam, the number of faces of which is equal to Z _1/2 , i.e. equal to the number of working moves in the engine per revolution of the shaft.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с наиболее близким техническим решением той же задачи (см. двигатель Ванкеля с двумя вращающимися роторами) показал, что предлагаемое техническое решение имеет существенные отличительные признаки, заключающиеся в том, что зацепление роторов выполнено эпициклоидальным с разницей зубьев Z₂ - Z₁ = l, зубья при сопряжении образуют рабочие камеры переменного объема, количество камер равно количеству зубьев Z₂ внешнего ротора, во впадинах зубьев внешнего ротора выполнены пазы, продолжающие рабочие камеры переменного объема и представляющие собой камеры сгорания, свечи зажигания установлены на внешнем роторе, и их количество равно количеству зубьев Z₂, на вершинах зубьев внешнего ротора выполнены полуцилиндрические и, как продолжение, прямоугольные пазы, в которых установлены ролики и взаимодействующие с роликами лопатки, в роторе напротив пазов лопаток выполнены сквозные отверстия, в которых размещены толкатели лопаток, на периферии внешнего ротора установлены на пальцах подвижно противовесы, выполненные в виде двуплечего рычага первого рода, большее плечо противовеса поджато пружиной сжатия, пружины противовесов обеспечивают постоянный прижим роликов к рабочему профилю зубьев внешнего ротора, в процессе работы противовесы уравновешивают центробежные силы роликов, лопаток, толкателей и пружин, поэтому плечи противовесов имеют разные массы, благодаря противовесам в процессе работы сохраняется контакт роликов с зубьями внутреннего ротора.A comparative analysis of the proposed technical solution with the closest technical solution to the same problem (see the Wankel engine with two rotating rotors) showed that the proposed technical solution has significant distinguishing features, namely, the engagement of the rotors is epicycloidal with a difference of teeth Z ₂ - Z ₁ = l, when coupled, the teeth form working chambers of variable volume, the number of chambers is equal to the number of teeth Z _{2 of the} external rotor, grooves are made in the hollows of the teeth of the external rotor, continuing Other working chambers of variable volume and representing combustion chambers, spark plugs are mounted on the external rotor, and their number is equal to the number of teeth Z ₂ , on the tops of the teeth of the external rotor are made semi-cylindrical and, as a continuation, rectangular grooves in which the rollers are mounted and interacting with the rollers the blades, in the rotor opposite the grooves of the blades, through holes are made in which the pushers of the blades are placed, on the periphery of the outer rotor, movable counterweights are made on the fingers, made in the form of two of the first kind of lever, the larger counterweight shoulder is pressed by the compression spring, the counterweight springs provide a constant pressure of the rollers to the working profile of the teeth of the external rotor, during operation, the balances balance the centrifugal forces of the rollers, blades, pushers and springs, so the balances of the balances have different weights, thanks to the balances During operation, the contact of the rollers with the teeth of the inner rotor is maintained.

Распределительные диски установлены на внутреннем роторе, на его торцах жестко, концентрично с ротором и валом, в каждом распределительном диске со стороны торца, обращенного к внутреннему ротору, выполнены аксиальные окна впуска и выпуска, сообщенные с полостями подвода горючей смеси и полостями выхлопа отработанных газов, окна расположены напротив зубьев, через один зуб, внутреннего ротора попарно с возможностью их перекрытия торцевой поверхностью зуба внешнего ротора в момент перехода окна из одной камеры переменного объема в смежную камеру переменного объема, количество окон впуска и выпуска на каждом распределительном диске равно Z₁/2.The distribution discs are mounted on the inner rotor, at its ends rigidly, concentrically with the rotor and the shaft, in each distribution disc, on the side of the end facing the inner rotor, there are made axial inlet and outlet windows communicated with the spaces for supplying the combustible mixture and the cavities for exhaust exhaust, the windows are located opposite the teeth, through one tooth, of the inner rotor in pairs with the possibility of their overlapping by the end surface of the tooth of the outer rotor at the time of transition of the window from one chamber of variable volume to the adjacent th variable volume chamber, the number of inlet and outlet windows on each distribution disc is equal to Z _1/2.

Уплотнители торцевых зазоров между торцами внешнего ротора и торцами распределительных дисков выполнены в виде полуколец, установленных в полукольцевых расточках внешнего ротора, концы колец упираются в ролики. На статоре установлена неподвижно клемма зажигания, электрический ток на центральный стержень свечи поступает с клеммы зажигания через зазор между клеммой зажигания и стержнем свечи, валик прерывателя зажигания соединен непосредственно с валом двигателя, количество граней кулачка прерывателя равно Z₁/2.The seals of the end gaps between the ends of the outer rotor and the ends of the distribution discs are made in the form of half rings installed in the half-ring bores of the outer rotor, the ends of the rings abut against the rollers. The ignition terminal is fixed on the stator, the electric current flows to the central plug of the spark plug from the ignition plug through the gap between the ignition plug and the plug of the spark plug, the ignition chopper roller is connected directly to the motor shaft, the number of faces of the chopper cam is Z _1/2 .

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет повысить энергетические параметры двухроторного двигателя за счет увеличения количества рабочих камер переменного объема, образованных профилями зубьев роторов, снизить неравномерность скорости вращения вала, крутящего момента, позволяет изготовить роторные двигатели большой мощности с высоким КПД. The claimed combination of essential features makes it possible to increase the energy parameters of a two-rotor engine by increasing the number of variable-volume working chambers formed by tooth profiles of rotors, reduce the unevenness of the shaft rotation speed and torque, and make it possible to manufacture high-power rotary engines with high efficiency.

Следовательно, есть разница в эффекте от исполнения заявляемого технического решения и наиболее близкого технического решения той же задачи (см. двигатель Ванкеля). Поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Therefore, there is a difference in the effect of the execution of the claimed technical solution and the closest technical solution to the same problem (see Wankel engine). Therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "positive effect".

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняется чертежами. The technical nature and principle of operation of the proposed device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двухроторного многокамерного двигателя. In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a two-rotor multi-chamber engine.

На фиг. 2 - то же, поперечный разрез двигателя. In FIG. 2 - the same, transverse section of the engine.

На фиг.3-5 представлен рабочий процесс пятикамерного двухроторного двигателя. Figure 3-5 presents the workflow of a five-chamber two-rotor engine.

Двухроторный двигатель фиг.1, 2 содержит внутренний зубчатый ротор 1 и внешний ротор 2, внешний ротор 2 посредством фланцев 3, 4, прикрепленных к ротору 2, установлен на подшипниках 5, 6, которые размещены в передней крышке 7 и задней 8, установленных на статоре 9, ротор 2 снабжен вставными зубьями 10 (роликами), установленными в полуотверстиях (постелях) по ходовой посадке, количество зубьев 10 равно Z₂, на периферии постелей, в роторе 2 выполнены пазы 11 и отверстия 12, в пазах 11 установлены лопатки 13, а в отверстиях 12 - толкатели 14, толкатели 14 взаимодействуют с противовесами 15, противовесы 15 установлены подвижно на пальцах 16, одно плечо противовеса 15 упирается в толкатель 14, а второе поджато пружиной 17. Назначение противовесов - уравновесить центробежные силы инерции роликов 10, лопаток 13, толкателей 14 и пружин 17.The two-rotor engine of FIGS. 1, 2 comprises an internal gear rotor 1 and an external rotor 2, an external rotor 2 by means of flanges 3, 4 attached to the rotor 2, is mounted on bearings 5, 6, which are located in the front cover 7 and the rear 8 mounted on stator 9, rotor 2 is equipped with inserted teeth 10 (rollers) mounted in half holes (beds) along the landing, the number of teeth 10 is Z ₂ , on the periphery of the beds, grooves 11 and holes 12 are made in rotor 2, blades 13 are installed in grooves 11 and in the holes 12 - pushers 14, pushers 14 interact dissolved with counterweights 15, counterweights 15 are movably mounted on the fingers 16, one shoulder 15 of the counterweight abuts against the pusher 14 and the second preloaded spring 17 balances Assignment - balance the centrifugal forces of inertia of the rollers 10, the blades 13, push rods 14 and springs 17.

Внутренний ротор 1 содержит зубья 18, количество которых равно Z₁, зубья 18 имеют эквидистантный рабочий профиль 19 укороченной эпициклоиды, которую чертит центром ролик 10 при обкатывании внешнего ротора 2 по ротору 1. Вал 20 и его подшипники 21, 22 установлены в крышках 7, 8 эксцентрично относительно внешнего ротора 2 с эксцентриситетом е.The inner rotor 1 contains teeth 18, the number of which is equal to Z ₁ , the teeth 18 have an equidistant working profile 19 of a shortened epicycloid, which is drawn by the center of the roller 10 when rolling the outer rotor 2 along the rotor 1. The shaft 20 and its bearings 21, 22 are installed in the covers 7, 8 is eccentric with respect to the outer rotor 2 with eccentricity e.

На торцовых поверхностях ротора 1 прикреплены жестко распределительные диски 23, 24, снабженные аксиальными впускными окнами 25 и выпускными 26, впускные окна 25 сообщены каналами 27, 28 с всасывающей полостью 29 вала 20, выпускные окна 26 сообщены каналами 30 и 31 с внутренней полостью 32. Rigid distribution discs 23, 24 are provided on the end surfaces of the rotor 1, provided with axial inlet windows 25 and exhaust 26, inlet windows 25 are connected by channels 27, 28 with a suction cavity 29 of the shaft 20, exhaust windows 26 are connected by channels 30 and 31 with an internal cavity 32.

Камеры 33 переменного объема образуются при сопряжении роликов 10 зубчатого ротора 2 с зубьями 18 внутреннего ротора 1. Количество камер 33 равно Z₂, т.е. количеству зубьев (роликов) 10. Диаметр роликов 10 принимается меньше эксцентриситета е, d<е, примерно (0,3-0,4)е. Малое значение d = (0,3-0,4)е принимается с целью уменьшения массы роликов, что необходимо для уменьшения центробежных сил роликов 10 и увеличения впадин между роликами 10 ротора 2, увеличение впадин дает возможность выполнять окна 25, 26 с большим проходным сечением, что обеспечивает свободный впуск горючей смеси из полости 29 и выпуск отработанных газов из камер 33 переменного объема в выхлопное окно 34 статора 9. Во впадинах зубьев 10 выполнены камеры сгорания 35, которые снабжены свечами зажигания 36. На статоре 9 установлена клемма 37, соединенная с проводом 38 высокого напряжения катушки зажигания. Прерыватель зажигания 39, содержащий центробежный регулятор опережения, установлен на патрубке 40 и соединен штифтом 41 с валом 20, патрубок 40 установлен на задней крышке 8. Патрубок 40 содержит фланец 42, предназначенный для крепления карбюратора, карбюратор и катушка зажигания на чертежах не показаны.Chambers 33 of variable volume are formed by pairing the rollers 10 of the gear rotor 2 with the teeth 18 of the inner rotor 1. The number of chambers 33 is equal to Z ₂ , i.e. the number of teeth (rollers) 10. The diameter of the rollers 10 is taken less than the eccentricity e, d <e, approximately (0.3-0.4) e. A small value d = (0.3-0.4) e is taken in order to reduce the mass of the rollers, which is necessary to reduce the centrifugal forces of the rollers 10 and increase the troughs between the rollers 10 of the rotor 2, the increase in the troughs allows you to perform windows 25, 26 with a large passage cross-section, which provides free inlet of the combustible mixture from the cavity 29 and the exhaust gas from the chambers 33 of variable volume into the exhaust window 34 of the stator 9. In the cavities of the teeth 10 there are combustion chambers 35, which are equipped with spark plugs 36. A terminal 37 is connected to the stator 9, connected with pro water 38 high voltage ignition coils. The ignition chopper 39, comprising a centrifugal timing controller, is mounted on the nozzle 40 and connected by a pin 41 to the shaft 20, the nozzle 40 is mounted on the rear cover 8. The nozzle 40 contains a flange 42 for attaching a carburetor, the carburetor and the ignition coil are not shown in the drawings.

Охлаждение двигателя воздушное. Вал 20 и внутренний ротор 1 охлаждаются всасываемой горючей смесью, которая поступает из полости 29 в камеры 33 переменного объема по каналам 28 и дополнительным каналам 43, полость 44, каналам 45, 46 в каналы 27 и окна 25. Распределительные диски 23, 24 и внешний ротор 2 охлаждаются воздухом, который засасывается через окна 47, 48 ребрами 49, 50, выполненными на торцах распределительных дисков 23, 24. Ребра при вращении создают в полостях 51, 52 разрежение, засасываемый воздух вместе с выхлопными газами вытесняется в выхлопное окно 34. Engine cooling air. The shaft 20 and the inner rotor 1 are cooled by an intake combustible mixture, which enters from the cavity 29 into chambers 33 of variable volume through channels 28 and additional channels 43, cavity 44, channels 45, 46 into channels 27 and windows 25. Distribution disks 23, 24 and external the rotor 2 is cooled by air, which is sucked in through the windows 47, 48 by ribs 49, 50, made at the ends of the distribution discs 23, 24. The ribs during rotation create a vacuum in the cavities 51, 52, the sucked-in air together with the exhaust gases is displaced into the exhaust window 34.

Торцовые зазоры между торцами внешнего ротора 2 и торцами распределительных дисков 23, 24 уплотняются полукольцами 53, установленными в полукольцевых расточках внешнего ротора 2, предварительное поджатие полуколец 53 осуществляется пружинами 54. End clearances between the ends of the outer rotor 2 and the ends of the distribution discs 23, 24 are sealed with half rings 53 installed in the half-ring bores of the outer rotor 2, preliminary compression of the half rings 53 is carried out by springs 54.

Роль маховика в предлагаемом двухроторном двигателе выполняют роторы 1, 2, фланцы 3, 4, распределительные диски 23, 24 и вал 20. The role of the flywheel in the proposed twin-rotor engine is performed by rotors 1, 2, flanges 3, 4, distribution discs 23, 24 and shaft 20.

Для смазки рабочих поверхностей зубьев внутреннего ротора 1 и торцевых поверхностей внешнего ротора, сопрягаемых с торцовыми поверхностями распределительных дисков, необходимо добавлять в бензин масло в отношении 1:50. To lubricate the working surfaces of the teeth of the inner rotor 1 and the end surfaces of the outer rotor, mating with the end surfaces of the distribution discs, it is necessary to add oil in the ratio of 1:50 to gasoline.

Двухроторный многокамерный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Two-rotor multi-chamber internal combustion engine operates as follows.

В предлагаемом двухроторном двигателе внутреннего сгорания преобразование тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу происходит внутри камер переменного объема. In the proposed two-rotor internal combustion engine, the conversion of the thermal energy of the burning fuel into mechanical work takes place inside chambers of variable volume.

На фиг. 3-5 представлен рабочий процесс пятикамерного двухроторного двигателя. На фиг.3 показано такое положение роторов 1, 2, при котором камера переменного объема 1 находится в верхней мертвой точке (В.М.Т.), расположенной на линии центров А-А, проходящей вдоль эксцентриситета е через центры Q₁, Q₂. При этом положении впускное окно а и выпускное окно б частично открыты, окно а открывается с опережением, а окно б закрывается с опаздыванием. С этого момента наступает заполнение камеры I горючей смесью. В камере II осуществляется такт рабочего хода. Результирующие силы Р и P₁ давления газов направлены в противоположные стороны и перпендикулярно линии KK₁, соединяющей точки К, K₁ контакта роликов 3 внешнего ротора 2, силы проходят через середину отрезка KK₁. Сила Р, действуя на плечо h, создает на внутреннем роторе 1 крутящий момент, приводящий вал 4 во вращение. Сила P₁, действуя на плечо h₁, создает на внешнем роторе крутящий момент, приводящий внешний ротор 2 во вращение, который передаст вращение посредством роликов 3 на внутренний ротор 1 и вал 4. Общий крутящий момент на валу 4, создаваемый двумя роторами 1 и 2, будет М = Ph + P₁ h₁.In FIG. 3-5 shows the workflow of a five-chamber two-rotor engine. Figure 3 shows the position of the rotors 1, 2, in which the camera of variable volume 1 is located in the top dead center (V.M.T.), located on the line of centers AA passing along the eccentricity e through the centers Q ₁ , Q ₂ . In this position, the inlet window a and the exhaust window b are partially open, the window a opens ahead of time, and the window b closes late. From this moment, chamber I is filled with a combustible mixture. In chamber II, the stroke of the working stroke is carried out. The resulting gas pressure forces P and P ₁ are directed in opposite directions and perpendicular to the line KK ₁ connecting the contact points K, K _{1 of the} rollers 3 of the outer rotor 2, the forces pass through the middle of the segment KK ₁ . The force P acting on the shoulder h creates a torque on the inner rotor 1, which drives the shaft 4 into rotation. The force P ₁ acting on the shoulder h ₁ creates a torque on the external rotor, which drives the external rotor 2, which transfers the rotation through the rollers 3 to the internal rotor 1 and shaft 4. The total torque on the shaft 4 created by the two rotors 1 and 2, will be M = Ph + P ₁ h ₁ .

В камере III осуществляется такт впуска горючей смеси, при вращении камеры III объем камеры увеличивается, в камере получается разрежение, вследствие чего в камеру III всасывается горючая смесь из впускного окна а₁.In chamber III, the intake cycle of the combustible mixture is carried out, when the chamber III is rotated, the chamber volume increases, a vacuum is obtained in the chamber, as a result of which the combustible mixture is sucked into chamber III from the inlet window a ₁ .

В камере IV осуществляется такт выпуска, при этом камера IV перемещается от Н. М. Т. до В.М.Т., впускное окно б₁ открыто, отработавшие газы выталкиваются через выпускное окно б₁ в атмосферу.In chamber IV, an exhaust stroke is performed, while chamber IV moves from N.M.T. to V.M.T., inlet b _{1 is} open, exhaust gases are pushed through the outlet b ₁ into the atmosphere.

В камере V происходит такт сжатия, камера V перемещается от Н.M.T. до В. М.Т., и осуществляется сжатие рабочей смеси. Compression cycle occurs in chamber V, chamber V moves from N.M.T. to V. M.T., and compression of the working mixture is carried out.

На фиг. 4 изображено положение роторов, при котором внешний ротор повернут на 180^o, а внутренний повернут на угол 180^o•Z₂/Z₁ = 180^o•5/4 = 225^o. Вместе с внутренним ротором повернуты впускные окна a, a₁ и выпускные б, б₁ на тот же угол, что и внутренний ротор. При этом положении камера I находится в Н.M.T., впускное окно а начинает закрываться и закроется с запаздыванием, закроется, когда камера I пройдет Н.М.Т. В камере II происходит вытеснение отработанных газов в окно б, в камере III - сжатие горючей смеси, в камере IV - заполнение горючей смеси, а в камере V - рабочий ход.In FIG. 4 shows the position of the rotors, in which the outer rotor is rotated 180 ^o , and the inner rotated 180 ^° • Z ₂ / Z ₁ = 180 ^o • 5/4 = 225 ^o . Together with the inner rotor, the inlet windows a, a ₁ and the exhaust b, b _{1 are} turned at the same angle as the inner rotor. In this position, chamber I is located in N.MT, the inlet window a starts to close and closes late, and closes when chamber I passes N.M.T. In chamber II, the exhaust gases are displaced into window b, in chamber III, compression of the combustible mixture, in chamber IV, the filling of the combustible mixture, and in chamber V, the working stroke.

На фиг. 5 изображено положение роторов, при котором внешний ротор повернут на 360^o, а внутренний ротор вместе с окнами впуска а, а₁ и выпуска б, б₁ распределительных дисков повернуты на угол 360^o•Z₂/Z₁=450^o. При этом положении камера I находится в В.М.Т., в ней наступает начало такта рабочего хода, в камере II осуществляется такт впуска горючей смеси через окно а, в камере III наступает начало очищения от отработавших газов, отработанные газы вытесняются в выпускное окно б, которое открывается с опережением, не дойдя до Н.М.Т. В камере IV заканчивается заполнение горючей смесью, окно a₁ закрывается с опозданием, пройдя Н.М.Т. В камере V происходит очищение ее от отработанных газов через выпускное окно б₁.In FIG. 5 shows the position of the rotors, in which the outer rotor is rotated 360 ^o , and the inner rotor together with the inlet windows a, a ₁ and outlet b, b _{1 of the} distribution discs are rotated through an angle of 360 ^o • Z ₂ / Z ₁ = 450 ^o . In this position, chamber I is located in V.M.T., the start of the stroke of the working stroke occurs in it, in chamber II, the intake of the combustible mixture through window a takes place, in chamber III, the beginning of purification of exhaust gases begins, the exhaust gases are forced out into the exhaust window b, which opens ahead of schedule before reaching N.M.T. In chamber IV, filling with a combustible mixture ends, window a ₁ closes late, after N.M.T. In the chamber V, it is purified from exhaust gases through the exhaust window b ₁ .

За время поворота внешнего ротора на 360^o в камере I произошел такт впуска горючей смеси и такт сжатия, в конце такта, когда камера достигает минимального объема, поступает электрическая искра, поджигающая сжатую рабочую смесь, в результате давления газов роторы вращаются в указанном стрелками направлении, при следующем обороте происходит такт рабочего хода и такт выпуска отработанных газов. Таким образом, за два оборота внешнего ротора осуществляется в каждой камере рабочий цикл, внутренний ротор 1 за это время поворачивается на 2 Z₂/Z₁ = 2 5/4= 2,5 оборота.During the rotation of the external rotor by 360 ^° in the chamber I, the intake of the combustible mixture and the compression cycle occurred, at the end of the cycle, when the chamber reaches the minimum volume, an electric spark enters, igniting the compressed working mixture, as a result of the gas pressure, the rotors rotate in the direction indicated by the arrows, the next revolution is the stroke of the stroke and the cycle of exhaust gas. Thus, for two turns of the outer rotor, a working cycle is carried out in each chamber, the inner rotor 1 during this time rotates by 2 Z ₂ / Z ₁ = 2 5/4 = 2.5 turns.

При дальнейшем вращении роторов вновь происходит такт впуска, затем такт сжатия, рабочий ход и такт выпуска и т.д. Таким образом, при работе двигателя все указанные такты будут непрерывно чередоваться в такой же последовательности, а рабочие ходы камер переменного объема I, II, III, IV, V будут чередоваться в последовательности 1-3-5-2-4. With further rotation of the rotors, the intake stroke again occurs, then the compression stroke, the stroke and the exhaust stroke, etc. Thus, when the engine is running, all of these cycles will continuously alternate in the same sequence, and the working strokes of the chambers of variable volume I, II, III, IV, V will alternate in the sequence 1-3-5-2-4.

Газораспределительное устройство предлагаемого двухроторного двигателя обеспечивает такую же диаграмму газораспределения, как и четырехтактных поршневых двигателей. The gas distribution device of the proposed two-rotor engine provides the same gas distribution diagram as four-stroke piston engines.

Количество граней кулачка прерывателя зажигания равно Z₁/2. Такой кулачок прерывателя с двумя гранями позволяет осуществить порядок работы 1-3-5-2-4. Кулачок прерывателя за один оборот вала размыкает прерыватель два раза, и, соответственно, подаются две искры на свечи, за каждый оборот вала двигателя осуществляется два рабочих хода, а за 2,5 оборота вала искра подается пять раз. В результате происходит пять рабочих ходов, что соответствует количеству рабочих камер переменного объема внешнего ротора.The number of faces of the cam of the ignition interrupter is Z _1/2 . Such a cam breaker with two faces allows you to implement the order of operation 1-3-5-2-4. The cam of the chopper for one revolution of the shaft opens the chopper twice, and, accordingly, two sparks are supplied to the candles, for each revolution of the motor shaft two working strokes are made, and for 2.5 turns of the shaft the spark is fed five times. As a result, there are five working strokes, which corresponds to the number of working chambers of a variable volume of the external rotor.

Количество зубьев внутреннего ротора в предлагаемой конструкции двухроторного двигателя должно соответствовать четному числу. Например, Z₁ может быть равно 4, 6, 8, 10, 12 и т.д., а внешнего ротора Z₂ должно быть 5, 7, 9, 11, 13; у двигателя, у которого Z₁ = 6, Z₂ = 7, порядок работы следующий: 1-3-5-7-2-4-6. Такой двигатель будет иметь семь свечей зажигания, а кулачок, Z₁/2 = 6/2 = 3 грани для разрыва прерывателя. За каждый оборот вала двигателя будет происходить 3 рабочих хода.The number of teeth of the inner rotor in the proposed design of a two-rotor engine should correspond to an even number. For example, Z ₁ may be 4, 6, 8, 10, 12, etc., and the outer rotor Z ₂ should be 5, 7, 9, 11, 13; for an engine with Z ₁ = 6, Z ₂ = 7, the operating procedure is as follows: 1-3-5-7-2-4-6. Such an engine will have seven spark plugs, and a cam, Z _1/2 = 6/2 = 3 faces to break the breaker. For each revolution of the motor shaft, 3 working strokes will occur.

Технико-экономический эффект заключается в простоте и технологичности двигателя, в повышении удельной мощности, КПД, надежности и долговечности двухроторного многокамерного двигателя внутреннего сгорания. The technical and economic effect consists in the simplicity and adaptability of the engine, in increasing the specific power, efficiency, reliability and durability of a two-rotor multi-chamber internal combustion engine.

Claims

A two-rotor multi-chamber internal combustion engine containing a stator and two rotors placed in it, the external rotor is mounted concentrically with the stator, the internal rotor together with the shaft is eccentric relative to the external rotor, the rotors are equipped with internal gear teeth with a difference of one tooth Z ₂ - Z ₁ = 1, where Z ₁ is the number of teeth of the inner rotor, tooth profiles Z _{1 are} made according to the equidistant curve of a shortened epicycloid, Z ₂ is the number of teeth of the outer rotor made in the form of rollers installed in semi-cylindrical grooves, working chambers of variable volume, formed by mating the teeth of the external and internal rotors, distribution discs with intake and exhaust windows mounted on the shaft, radially movable blades, axial mechanical seals, mounted on the outer rotor of the spark plug characterized in that on the tops of the teeth of the outer rotor are made semi-cylindrical and, as a continuation, rectangular grooves in which the rollers and the mates Patches, in the rotor opposite the grooves of the blades, through holes are made in which the pushers of the blades are placed, on the periphery of the outer rotor, movable counterweights are mounted on the fingers, providing constant clamping of the blades to the rollers and rollers to the working profile of the tooth of the inner rotor, the balances are made in the form of a two-armed lever of the first kind having shoulders with different masses, the larger shoulder is pressed by a compression spring installed in a blind hole made on the periphery of the rotor, the second, smaller counterweight shoulder abuts the body and presses the blade together with the roller to the tooth of the inner rotor, grooves are made in the hollows of the teeth of the outer rotor, extending the working chambers of variable volume and representing combustion chambers, end gap seals are made in the form of half rings mounted in half rings on the ends of the outer rotor, the ends of the half rings abut against the rollers, the distribution discs are mounted concentrically on the inner rotor at its ends with the rotor and shaft, in each distribution disc from the side of the end facing the inner For the front rotor, axial inlet and outlet windows are made, connected with the cavities of the supply of the combustible mixture and the exhaust cavities of the exhaust gases, the windows are opposite the teeth of the inner rotor through one tooth in pairs with the possibility of their overlapping with the end surface of the outer rotor at the moment the window moves from one chamber of variable volume to adjacent chamber of variable volume, the number of inlet and outlet windows on each distribution disk is Z _1/2 .