RU2230911C2

RU2230911C2 - Adjustable power output rotary-piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2230911C2
Application number: RU2000123385/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Дмитриевич Соколов (MD); Виталий Дмитриевич Соколов; Дмитрий Михайлович Соколов (MD); Дмитрий Михайлович Соколов; Лиди Антоновна Кузнецова (MD); Лидия Антоновна Кузнецова
Original assignee: Соколов Геннадий Дмитриевич
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; rotary engines.

SUBSTANCE: proposed engine contains rotor made in form of hollow ring rigidly fitted on drive shaft. Clutch with disks secured on bases are fitted on shaft through bearings. Cylinders are rigidly fitted along chords of disks. Pistons are hinge-connected by connecting rod with spring-loaded lever rocker whose free end freely thrusts against spring-loaded ratchet located on inner surface of rotor. According to invention clutch is made interrupted in length, rotor is fitted on shaft in space between, clutches, second end of spring-loaded lever rocker is hinge-mounted with eccentricity relative to shaft axis on washer rigidly fitted on clutch. Free end of rocker is provided with slot for free passage of suction tooth, and traveling gate providing, when necessary, free passing of tooth through slot to cut cylinder out of operation, leaving the piston at rest.

EFFECT: improved efficiency of engine in operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к устройству двигателей внутреннего сгорания без коленчатого и распределительного валов.The invention relates to mechanical engineering, namely, to the device of internal combustion engines without crankshaft and camshafts.

Известны роторные, роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие размещенный на эксцентриковом валу ротор, совершающий в рабочей камере сложное движение. Недостатком этих двигателей является сложность взаимодействия всех механизмов, высокая точность изготовления деталей, большая удельная металлоемкость.Known rotary, rotary piston internal combustion engines containing placed on an eccentric shaft rotor, making a complex movement in the working chamber. The disadvantage of these engines is the complexity of the interaction of all mechanisms, high precision manufacturing of parts, high specific metal consumption.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания с качающимися поршнями (авторское свидетельство №1326746, 1987 г.), содержащий картерную полость, выполненную в виде раздельных камер нагнетания и сгорания, размещенных в них качающихся роторов-поршней, жестко связанных с валом привода, и выходной вал, связанный с валом привода при помощи механизма преобразования маятникового движения поршней во вращательное движение выходного вала.Known rotary internal combustion engine with oscillating pistons (copyright certificate No. 1326746, 1987), containing a crankcase made in the form of separate pressure and combustion chambers, housed in them swinging rotor-pistons, rigidly connected to the drive shaft, and the output shaft, connected to the drive shaft by a mechanism for converting the pendulum motion of the pistons into the rotational motion of the output shaft.

Недостатком данного двигателя является сложность работы механизма преобразования маятникового движения поршней во вращательное движение выходного вала, высокая точность изготовления его деталей, ограниченная удельная мощность.The disadvantage of this engine is the complexity of the mechanism for converting the pendulum motion of the pistons into the rotational motion of the output shaft, the high precision of manufacturing of its parts, and limited specific power.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания “Сокол” (патент МД №786, 1997 г.), содержащий вал привода, на который жестко через торцевую крышку насажен полый цилиндр-ротор, внутри которого, через подшипники, на вал привода посажена муфта, на которую жестко посажены диски, по хордам которых с обеих сторон жестко расположены цилиндры, поршни которых шарнирно через шатун соединены с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого упирается в подпружиненный храповик, шарнирно насаженный с внутренней поверхности цилиндрического ротора, тем самым возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение ротора, жестко насаженного на вал привода.The Sokol rotary piston internal combustion engine is known (MD patent No. 786, 1997), comprising a drive shaft, onto which a hollow cylinder-rotor is rigidly inserted through the end cover, inside of which, through bearings, a coupling is mounted on the drive shaft, on which disks are rigidly set on, along the chords of which cylinders are rigidly located on both sides, the pistons of which are pivotally connected via a connecting rod to a spring-loaded link arm, the free end of which abuts against a spring-loaded ratchet pivotally mounted on the inner surface of the cylinder dic rotor, thereby reciprocating the piston in the cylinder is converted into rotational motion of the rotor, rigidly mounted on the drive shaft.

Недостатком данного двигателя является стесненность обслуживания поршневой группы, отсутствие возможности регулирования мощности двигателя в зависимости от нагрузки.The disadvantage of this engine is the cramped maintenance of the piston group, the lack of the ability to control engine power depending on the load.

Целью настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью, в зависимости от нагрузки, путем выключения из работы отдельных цилиндров, при нахождении в покое поршней в отключенных цилиндрах, а также улучшение условий обслуживания поршневой группы.The aim of the present invention is to provide an internal combustion engine with adjustable power, depending on the load, by turning individual cylinders out of operation, while the pistons are at rest in disconnected cylinders, and also improving the service conditions of the piston group.

Указанная цель достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания с регулируемой мощностью, содержащем ротор, представляющий собой полое кольцо, жестко посаженное на расположенный по его продольной оси вал привода, на который через подшипники насажены закрепленные с основанием муфты с жестко насаженными на них дисками, по хордам которых жестко посажены цилиндры, поршни которых шарнирно соединены шатуном с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого свободно упирается в подпружиненный храповик, расположенный на внутренней поверхности ротора, согласно изобретению муфта выполнена прерывистой по длине, ротор посажен на вал в промежутке между муфтами, второй конец подпружиненного рычажного коромысла шарнирно посажен с эксцентриситетом относительно оси вала на шайбу, жестко посаженную на муфту, свободный конец коромысла имеет прорезь для свободного прохода зуба всасывания, а также перемещающуюся заслонку, обеспечивающую, по необходимости, свободный проход зуба через прорезь, выключая при этом цилиндр из работы, оставляя поршень в покое.This goal is achieved by the fact that in a rotary piston internal combustion engine with adjustable power, containing a rotor, which is a hollow ring, rigidly mounted on the drive shaft located along its longitudinal axis, on which, through bearings, are mounted couplings fixed to the base with rigidly mounted on them disks, on the chords of which cylinders are rigidly planted, the pistons of which are pivotally connected by a connecting rod with a spring-loaded link beam, the free end of which freely rests against the spring-loaded ratchet, p the coupling located on the inner surface of the rotor according to the invention is discontinuous in length, the rotor is mounted on the shaft in the space between the couplings, the second end of the spring-loaded link beam is eccentrically mounted relative to the axis of the shaft on the washer, rigidly mounted on the sleeve, the free end of the beam has a slot for free the passage of the suction tooth, as well as the moving flap, providing, if necessary, the free passage of the tooth through the slot, while turning the cylinder out of operation, leaving the piston in Okoye.

Описываемый двигатель содержит вал привода 1, проходящий по оси цилиндрической формы двигателя, на который через подшипники 2 насажены прерывистые муфты 3 с жестко посаженными дисками 4, на которых по хордам жестко посажены цилиндры 5 с поршнем 6, шарнирно соединенные шатуном 7 с подпружиненным рычажным коромыслом 8, свободный конец которого упирается в подпружиненный храповик 9, расположенный с внутренней стороны на цилиндрическом роторе 10, жестко посаженном на диск, который жестко установлен на валу привода 1 в промежутках между муфтами 3. Цилиндрический ротор 10 закрыт съемным кожухом 11.The described engine comprises a drive shaft 1, passing along the axis of the cylindrical shape of the engine, on which through the bearings 2 are mounted intermittent couplings 3 with hard-mounted discs 4, on which chords 5 with a piston 6 are rigidly mounted along the chords, pivotally connected by a connecting rod 7 with a spring-loaded link arm 8 , the free end of which abuts against a spring-loaded ratchet 9, located on the inside on a cylindrical rotor 10, rigidly mounted on a disk, which is rigidly mounted on the drive shaft 1 in the spaces between the couplings 3. C the cylindrical rotor 10 is closed by a removable casing 11.

На внутренней поверхности цилиндрического ротора 10 расположены выступы 12 всасывания горючей смеси, зуб зацепления 13 всасывания, выступ 14 выброса отработавших газов. В торцевой части цилиндра, со стороны камеры сгорания, расположены штуцеры 15 подачи и отвода охлаждающей жидкости, запальная свеча электрозажигания 16, клапаны со штоком 17 и 18 соответственно всасывания горючей смеси и выхлопа отработанных газов, а с боковой поверхности цилиндра расположены штуцер 19 подачи смазки и возвратная спиральная пружина 20, конец которой связан с подпружиненным рычажным коромыслом 8, при помощи шарнира 21 посаженным на шайбу 22, которая жестко посажена на муфту 3 с эксцентриситетом по отношению к центру вращения вала привода 1.On the inner surface of the cylindrical rotor 10 there are protrusions 12 for suction of the combustible mixture, a tooth for engagement 13 for the suction, a protrusion 14 for exhaust emissions. At the end of the cylinder, from the side of the combustion chamber, there are fittings 15 for supplying and discharging coolant, an electric spark plug 16, valves with a rod 17 and 18, respectively, for suctioning the combustible mixture and exhaust gas, and a fitting 19 for lubricating and a return coil spring 20, the end of which is connected with a spring-loaded lever beam 8, by means of a hinge 21 mounted on a washer 22, which is rigidly mounted on a sleeve 3 with an eccentricity with respect to the center of rotation of the shaft ivoda 1.

На свободном конце подпружиненного рычажного коромысла 8 со стороны цилиндра жестко прикреплена направляющая 23 с заслонкой 24, в которой имеется прорезь для свободного прохода зуба зацепления 13. Заслонка 24 жестко соединена с якорем соленоида (электромагнита) 25, а на направляющей 23 жестко посажен соленоид (электромагнит) 26, якорь которого проходит через отверстия в направляющей 23 и заслонке 24, и с противоположной стороны к рычажному коромыслу 8 жестко прикреплен концевой выключатель 27.On the free end of the spring-loaded link arm 8, on the cylinder side, a guide 23 with a shutter 24 is rigidly fixed, in which there is a slot for free passage of the engagement tooth 13. The shutter 24 is rigidly connected to the armature of the solenoid (electromagnet) 25, and a solenoid (electromagnet) is firmly mounted on the guide 23 ) 26, the anchor of which passes through the holes in the guide 23 and the shutter 24, and from the opposite side to the link beam 8 limit switch 27 is rigidly attached.

Двигатель крепится к основанию через муфту 3 в местах подшипников 2.The engine is mounted to the base through the coupling 3 in the places of the bearings 2.

На фиг.1 показан поперечный разрез двигателя;Figure 1 shows a cross section of an engine;

на фиг.2 - продольный разрез двигателя;figure 2 is a longitudinal section of the engine;

на фиг.3 - монтаж приспособления регулирования мощности двигателя;figure 3 - installation of devices for regulating engine power;

на фиг.4 - разрез по А-А.figure 4 is a section along aa.

Работа роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью заключается в следующем.The operation of a rotary piston internal combustion engine with adjustable power is as follows.

При вращении ротора 10 от стартера зуб зацепления 13 всасывания свободно упирается в верхний конец подпружиненного рычажного коромысла 8 и перемещает его через шатун 7, шарнирно связанный с поршнем 6. При перемещении поршня 6 выступ всасывания 12, нажимая на шток всасывания 17, открывает клапан всасывания горючей смеси - происходит всасывание горючей смеси в камеру сгорания. При достижении поршнем правого крайнего положения, вследствие наличия эксцентриситета осей вращения 21 рычажного коромысла 8 и ротора (вала привода 1) зуб зацепления 13 всасывания выходит из зацепления со свободным концом подпружиненного рычажного коромысла 8, и под действием спиральной пружины 20 поршень 6 перемещается влево - совершается сжатие горючей смеси в цилиндре 5. При достижении поршнем 6 левого крайнего положения верхний конец подпружиненного коромысла 8 свободно проскальзывает подпружиненный храповик 9, который, нажимая на концевой выключатель 27, замыкает электрическую цепь. На свечу зажигания подается электрический ток, воспламеняется горючая смесь, и происходит рабочий ход. Горючие газы от воспламенения давят на поршень 6, шарнирно соединенный шатуном 7 с подпружиненным рычажным коромыслом 8, свободный конец которого, упираясь в храповик 9, вращает ротор 10, жестко насаженный на вал привода 1. При этом происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня 6 в цилиндре 5 во вращательное движение вала привода 1.When the rotor 10 is rotated from the starter, the suction engagement tooth 13 abuts freely against the upper end of the spring-loaded link arm 8 and moves it through the connecting rod 7 pivotally connected to the piston 6. When the piston 6 is moved, the suction protrusion 12, by pressing on the suction rod 17, opens the combustible suction valve mixtures - the combustible mixture is sucked into the combustion chamber. When the piston reaches the right extreme position, due to the eccentricity of the rotation axes 21 of the lever arm 8 and the rotor (drive shaft 1), the suction tooth 13 disengages from the free end of the spring-loaded link arm 8, and under the influence of the coil spring 20, the piston 6 moves to the left - it is made compression of the combustible mixture in the cylinder 5. When the piston 6 reaches its left extreme position, the upper end of the spring-loaded rocker arm 8 freely slides the spring-loaded ratchet 9, which, pressing the ends oh switch 27, closes the electric circuit. An electric current is supplied to the spark plug, a combustible mixture is ignited, and a working stroke occurs. Combustible gases from ignition press on the piston 6, articulated by a connecting rod 7 with a spring-loaded link arm 8, the free end of which, abutting the ratchet 9, rotates the rotor 10, which is rigidly mounted on the drive shaft 1. In this case, the reciprocating movement of the piston 6 is converted cylinder 5 in the rotational movement of the drive shaft 1.

При достижении поршнем 6 правого крайнего положения выступ 14 выброса отработавших газов нажимает на шток 18 выброса отработавших газов, открывая клапан выброса отработанных газов. Происходит выброс отработавших газов, и под действием спиральной пружины 20 поршень 6 выталкивает из цилиндра отработавшие газы.When the piston 6 reaches the right extreme position, the protrusion 14 of the exhaust gas presses the stem 18 of the exhaust gas, opening the exhaust valve. The exhaust gas is released, and under the influence of the coil spring 20, the piston 6 pushes the exhaust gases out of the cylinder.

Для выключения из работы отдельного цилиндра на приборной панели включением тумблера электромагнита 26 якорь, втягиваясь в катушку соленоида 26, выходит из отверстия в заслонке 24, которая при включении тумблера электромагнита 25 перемещается вправо, и при полном втягивании якоря электромагнита 25 срабатывает концевой выключатель, отключающий соленоид (электромагнит) 26, якорь-фиксатор которого под действием его спиральной пружины и при совпадении отверстий в заслонке 24 и направляющей 23 фиксирует положение прорезей в заслонке 24 и рычажном коромысле 8, создавая при вращении ротора свободный проход зуба зацепления всасывания 13, ликвидируя при этом зацепление его с подпружиненным рычажным коромыслом 8 и оставляя поршень 6 в левом крайнем положении в покое.To deactivate the operation of a separate cylinder on the dashboard by turning on the electromagnet toggle switch 26, the anchor, retracting into the solenoid coil 26, leaves the hole in the shutter 24, which, when the electromagnet toggle switch 25 is turned on, moves to the right, and when the armature of the electromagnet 25 is fully retracted, a limit switch trips (electromagnet) 26, the anchor-retainer of which, under the action of its coil spring and when the holes in the shutter 24 coincide with the guide 23, fixes the position of the slots in the shutter 24 and the lever to romysle 8, creating a free rotation of the rotor tooth engagement suction passage 13, thus eliminating its engagement with the spring-loaded rocker lever 8 and leaving the piston 6 in the left extreme position alone.

Для включения в работу отключенного цилиндра на приборной панели следует включить электромагнит 26, якорь-фиксатор которого выходит из отверстия в заслонке 24, а спиральная пружина якоря-электромагнита 25 перемещает заслонку 24 влево, выключая при этом концевым выключателем электромагнит 26, якорь-фиксатор которого под действием его спиральной пружины входит в отверстие в заслонке 24, фиксируя перекрытие выреза в рычажном коромысле 8, ликвидируя свободный проход зуба зацепления всасывания 13, обеспечивая при вращении ротора 10 зацепление зубом всасывания 13 за рычажное коромысло 8, шарнирно связанное шатуном 7 с поршнем 5, осуществляя цикл всасывания.To enable the disabled cylinder on the dashboard, turn on the electromagnet 26, the anchor-lock of which leaves the hole in the shutter 24, and the spiral spring of the armature-electromagnet 25 moves the shutter 24 to the left, turning off the electromagnet 26 with the limit switch, the anchor-clamp of which the action of its spiral spring enters the hole in the shutter 24, fixing the overlap of the notch in the rocker arm 8, eliminating the free passage of the tooth of the engagement of the suction 13, providing the gear engagement with the rotor 10 intake rocker arm 13 for the lever 8 is pivotally connected to the piston rod 7 5, carrying the suction cycle.

От внедрения предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью сокращается расход топлива и износ поршневой группы, так как в зависимости от нагрузки в двигателе возможно отключение из работы каждого цилиндра при нахождении в покое поршня в отключенном цилиндре.The introduction of the proposed rotary piston internal combustion engine with adjustable power reduces fuel consumption and wear of the piston group, since depending on the load in the engine, it is possible to disconnect each cylinder from operation when the piston is at rest in a disabled cylinder.

Благодаря устройству ротора из отдельных колец улучшаются условия обслуживания цилиндров и нагрузка на вал привода передается не в конце, а по его длине.Thanks to the arrangement of the rotor from individual rings, the conditions for servicing the cylinders are improved and the load on the drive shaft is transmitted not at the end, but along its length.

Claims

A rotary piston internal combustion engine with adjustable power, comprising a rotor, which is a hollow ring, rigidly mounted on a drive shaft located along its longitudinal axis, onto which, through bearings, are mounted couplings fixed to the base with discs rigidly mounted on them, along the chords of which are rigidly mounted cylinders, the pistons of which are pivotally connected by a connecting rod with a spring-loaded lever beam, the free end of which freely abuts against a spring-loaded ratchet located on the inner surface and a rotor, characterized in that the clutch is discontinuous in length, the rotor is seated on the shaft in the space between the couplings, the second end of the spring-loaded link arm is pivotally mounted with an eccentricity relative to the axis of the shaft on the washer rigidly seated on the coupling, the free end of the rocker has a slot for easy passage the suction tooth, as well as a moving flap, providing, if necessary, free passage of the tooth through the slot, turning off the cylinder from work, leaving the piston alone.