RU2278287C2 - Two-rotor internal combustion engine - Google Patents
Two-rotor internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278287C2 RU2278287C2 RU2004100594/06A RU2004100594A RU2278287C2 RU 2278287 C2 RU2278287 C2 RU 2278287C2 RU 2004100594/06 A RU2004100594/06 A RU 2004100594/06A RU 2004100594 A RU2004100594 A RU 2004100594A RU 2278287 C2 RU2278287 C2 RU 2278287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotors
- rotor
- working
- rings
- oval
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular to rotary internal combustion engines.
Из уровня техники известен роторный двигатель Ф.Ванкеля, содержащий неподвижный корпус с выполненной в нем рабочей камерой гипоциклоидной формы, в стенке которой выполнены окна газообмена, ротор-поршень трехгранной формы с радиальными стенками, являющимися поверхностями рабочих камер, на которых выполнены выемки для создания требуемой степени сжатия. С торцовой стороны ротора-поршня установлена синхронизирующая шестерня с внутренним зацеплением. Кривошипный механизм двигателя в виде цельного коленвала выполнен за одно целое с шестерней (Е.И.Ипатов и другие «Судовые роторные двигатели», стр.46-73).The prior art F. Wankel rotary engine is known, comprising a fixed housing with a working chamber of a hypocycloid shape, gas exchange windows made in it, a triangular-shaped rotor-piston with radial walls that are the surfaces of the working chambers on which the recesses are made to create the required compression ratio. On the front side of the rotor-piston is installed a synchronizing gear with internal gearing. The crank mechanism of the engine in the form of an integral crankshaft is made in one piece with the gear (EI Ipatov and other “Ship rotary engines”, pp. 46-73).
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с выполненной в нем трехгранной рабочей камерой, стороны которой образованы сопряженными дугами окружности, осесимметричный ротор-поршень, расположенный в рабочей камере и установленный на коленвалу при помощи ползуна, размещенного в продольном пазу ротора-поршня, причем длина ротора-поршня равна постоянной ширине рабочей камеры. Механизмы привода ротора-поршня снабжены неподвижной шестерней внутреннего зацепления, установленной в корпусе и связанной с малой шестерней наружного зацепления, установленной на ползуне выходного вала. При этом ползун подпружинен и установлен в щеках выходного вала с возможностью вращения его. В каждой стенке корпуса для подачи топливовоздушной смеси и отвода отработанных газов выполнены окна газообмена, в которых установлены клапаны, обеспечивающие газообмен, и размещен источник воспламенения. Система уплотнения двигателя включает радиальные уплотнения и подвижные торцовые уплотнения, расположенные как в корпусе, так и в роторе двигателя (авторское свидетельство №1343062 от 06.12.71).Known rotary piston internal combustion engine containing a stationary housing with a trihedral working chamber made in it, the sides of which are formed by conjugate circular arcs, an axisymmetric rotor-piston located in the working chamber and mounted on a crankshaft using a slider located in the longitudinal groove of the rotor-piston moreover, the length of the rotor-piston is equal to the constant width of the working chamber. The drive mechanisms of the rotor-piston are equipped with a fixed gear of internal gear installed in the housing and connected with a small gear of external gear installed on the slider of the output shaft. In this case, the slider is spring-loaded and installed in the cheeks of the output shaft with the possibility of rotation of it. In each wall of the casing for supplying the air-fuel mixture and exhaust gas exhaust, gas exchange windows are made in which valves providing gas exchange are installed and an ignition source is placed. The engine sealing system includes radial seals and movable mechanical seals located both in the housing and in the engine rotor (copyright certificate No. 1343062 dated 06.12.71).
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с выполненной в нем трехсторонней рабочей камерой в форме фигуры постоянной ширины, образованной с соотношением радиусов сопряженных дуг, удовлетворяющим условию:Known rotary piston internal combustion engine containing a stationary housing made in it with a three-sided working chamber in the form of a figure of constant width formed with a ratio of the radii of the conjugate arcs that satisfy the condition:
М - габаритная ширина по кромкам уплотнительных элементов, установленных на торцах ротора-поршня;M - overall width along the edges of the sealing elements installed on the ends of the rotor-piston;
R - большой радиус сопряженной дуги; R is the large radius of the conjugate arc;
r - малый радиус сопряженной дуги; r is the small radius of the conjugate arc;
D - диаметр описанной вокруг вентиляционных каналов торцовых крышек окружности;D is the diameter of the circumference described around the ventilation ducts of the end caps;
- эксцентриситет коленвала. - crankshaft eccentricity.
Осесимметричный ротор-поршень с цилиндрическими поверхностями головок расположен в рабочей камере и установлен на выходном коленвалу при помощи ползуна, размещенного в продольном пазу ротора-поршня. Кроме того, двигатель содержит механизм привода, снабженный двумя парами роликов, установленных на торцах ротора-поршня соосно цилиндрическим поверхностям головок и взаимодействующих с рабочими цилиндрическими поверхностями секторов, которые выполнены за одно целое с коленвалом. Газораспределительный механизм двигателя выполнен в виде двух окон газообмена, выполненных в стенках корпуса рабочей камеры, вблизи одной из вершин, расположенной напротив стороны с источником воспламенения (форсунка или свеча зажигания). Система уплотнения двигателя включает уплотнение ротора-поршня, состоящее из пластин, расположенных в вершинах головок ротора-поршня, и уплотнительных элементов, расположенных на торцах ротора-поршня, а также неподвижное уплотнение рабочей камеры, образованное торцевыми крышками. Торцевые крышки с отверстиями в центре для отвода утечек газов и масла установлены неподвижно на торцах корпуса рабочей камеры. Для выхода из мертвых точек на противоположных концах коленвала установлены маховик и рабочее колесо вентилятора с соизмеряемыми между собой массами (патент РФ №2152522 от 27.11.98).An axisymmetric rotor-piston with cylindrical surfaces of the heads is located in the working chamber and is mounted on the output crankshaft using a slider located in the longitudinal groove of the rotor-piston. In addition, the engine contains a drive mechanism equipped with two pairs of rollers mounted on the ends of the rotor-piston coaxially with the cylindrical surfaces of the heads and interacting with the working cylindrical surfaces of the sectors, which are made in one piece with the crankshaft. The engine gas distribution mechanism is made in the form of two gas exchange windows made in the walls of the working chamber body, near one of the peaks located opposite the side with the ignition source (nozzle or spark plug). The engine sealing system includes a rotor-piston seal, consisting of plates located at the tops of the heads of the rotor-piston, and sealing elements located at the ends of the rotor-piston, as well as a stationary working chamber seal formed by the end caps. End caps with holes in the center for the removal of gas and oil leaks are mounted motionless on the ends of the working chamber body. To exit the dead spots at the opposite ends of the crankshaft, a flywheel and an impeller of a fan with masses that are comparable to each other are installed (RF patent No. 2152522 of 11/27/98).
Недостатками данных двигателей являются наличие технологически сложных форм (гипоциклоидная, трехгранная, трехсторонняя) рабочих камер, определяющих сложные траектории движения роторов-поршней, наличие кривошипных механизмов в виде коленвалов с установленными на них с помощью ползунов роторами-поршнями трехгранной или осесиметричной формы, наличие механизмов привода роторов-поршней с зубчатыми зацеплениями, опорных пар роликов на торцах роторов-поршней и других механизмов, обеспечивающих выход роторов-поршней из мертвых точек рабочих камер и их перемещения, не связанные с получением энергии от давления сгоревших газов. Кривошипный и другие механизмы требуют высокой точности изготовления и высокого качества рабочих поверхностей деталей, что ведет к большим затратам и технологическим сложностям как при изготовлении деталей, так и двигателя в целом. Сложные траектории движения роторов-поршней ускоряют износ деталей и двигателя в целом, снижают срок работы, работоспособность и надежность двигателя. Недостатком является то, что только один из трех тактов рабочего цикла является «рабочим ходом - расширением», причем даже из этой трети рабочего цикла двигатель не получает максимально возможную энергию от сгоревшего топлива из-за кривошипного механизма в конструкции двигателя, что приводит к падению давления сгоревших газов и соответственно к снижению крутящего момента.The disadvantages of these engines are the presence of technologically complex forms (hypocycloid, trihedral, tripartite) of working chambers that determine the complex trajectories of the rotors-pistons, the presence of crank mechanisms in the form of crankshafts with triangular or axisymmetric rotor-pistons installed on them, the presence of drive mechanisms gear rotors-pistons, supporting pairs of rollers at the ends of the piston rotors and other mechanisms providing the output of the rotor pistons from the dead points of work of their chambers and their movements, not related to obtaining energy from the pressure of burnt gases. Crank and other mechanisms require high precision manufacturing and high quality work surfaces of parts, which leads to high costs and technological difficulties both in the manufacture of parts and the engine as a whole. The complex trajectories of the rotors-pistons accelerate the wear of parts and the engine as a whole, reduce the life of the engine, the operability and reliability of the engine. The disadvantage is that only one of the three cycles of the duty cycle is the “stroke - expansion”, and even from this third of the duty cycle the engine does not receive the maximum possible energy from the burnt fuel due to the crank mechanism in the engine design, which leads to a pressure drop burnt gases and, accordingly, to reduce torque.
Техническим результатом изобретения является увеличение КПД двигателя в сравнении с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, повышение надежности, ресурса, удельных массо-габаритных показателей и упрощение конструкции двигателя.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the engine in comparison with piston internal combustion engines, increase reliability, service life, specific mass and dimensional indicators and simplify the design of the engine.
Поставленная задача достигается тем, что в двухроторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем неподвижный корпус с двумя рабочими камерами, имеющими по выемке для установки впускных клапанов (впуск сжатого воздуха или сжатой топливовоздушной смеси), источников воспламенения и по выпускному окну, два ротора, установленные в рабочих камерах на валу двигателя в противофазе друг к другу, согласно изобретению поверхности рабочих камер и роторов имеют форму поверхности вращающегося овала (овал - две полуокружности, соединенные прямыми), роторы имеют на поверхности по несколько выемок с формами в основании в виде выступа с поверхностью формы половины усеченного конуса, частично окруженного отстоящим на небольшом расстоянии полукольцом, при этом полукольца вместе с выступами образуют отверстия для вентиляции с сечением в виде полукольца, по образующей ротора выполнен канал для поддержания давления в полостях выемок ротора и рабочей камеры при повороте ротора во время фазы «рабочий ход», роторы имеют выборки с общим угловым сектором, близким к 180°, с целью использования роторов с торцами выборок как вентиляторов рабочих камер роторы имеют выступы, к которым прикреплены замки с маслосъемными кольцами, необходимыми для снятия избыточного слоя масла с рабочих поверхностей камер, роторы имеют систему уплотнений, состоящую из сдвоенных компрессионных колец, надетых на съемные замки, которые устанавливаются на торцы выборок и подпружиненных полуколец, вставленных в пазы, выполненные по линиям сопряжении овала, при этом концы полуколец уступами заправлены под первые к ним компрессионные кольца.The problem is achieved in that in a two-rotor internal combustion engine containing a stationary body with two working chambers having a recess for installing intake valves (compressed air or compressed air-fuel mixture inlet), ignition sources and an exhaust window, two rotors installed in the workers chambers on the motor shaft in antiphase to each other, according to the invention, the surfaces of the working chambers and rotors have the shape of the surface of a rotating oval (oval - two semicircles connected by straight lines), the rotors have several recesses on the surface with forms in the base in the form of a protrusion with the shape surface of a half truncated cone partially surrounded by a half-ring spaced apart by a small distance, while the half-rings together with the protrusions form ventilation holes with a half-ring section, a channel is made along the rotor generatrix to maintain pressure in the cavities of the notches of the rotor and the working chamber when the rotor is rotated during the “stroke” phase, the rotors have samples with a common angular sector close to 180 °, in order to use p the rotors with the ends of the samples as fans of the working chambers, the rotors have protrusions to which locks are attached with oil scraper rings necessary to remove an excess layer of oil from the working surfaces of the chambers, the rotors have a sealing system consisting of double compression rings worn on removable locks that are mounted on the ends of the samples and the spring-loaded half rings inserted into the grooves made along the lines of the oval, the ends of the half rings ledges led under the first compression rings.
На фиг.1 показан поперечный разрез двигателя (положение элементов двигателя при фазе «впуск»);Figure 1 shows a cross section of the engine (the position of the engine elements during the phase of the "inlet");
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 (положение канала);figure 3 is a section bB in figure 1 (the position of the channel);
на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1 (положение компрессионных колец и специального съемного замка);figure 4 - section bb in figure 1 (the position of the compression rings and a special removable lock);
на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1 (положение специального отверстия и полуколец);figure 5 is a section GG in figure 1 (the position of the special holes and half rings);
на фиг.6 показано положение элементов двигателя при фазе «впуск»;figure 6 shows the position of the engine elements during the phase "inlet";
на фиг.7 показано положение элементов двигателя при фазе «рабочий ход»;Fig.7 shows the position of the engine elements during the phase "stroke";
на фиг.8 показано положение элементов двигателя при фазе «выпуск-вентиляция».on Fig shows the position of the engine elements during the phase of the exhaust-ventilation ".
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит неподвижный корпус 1 с выполненными в нем двумя рабочими камерами 2 с поверхностями формы поверхности вращающегося вокруг короткой оси овала. В каждой камере 2 выполнены выемки 3 для установки впускного клапана 4, служащего для своевременного впуска в камеру сгорания определенного объема сжатого до требуемой степени сжатия воздуха или топливовоздушной смеси и для установки устройства воспламенения 5. В рабочих камерах 2 на валу 7 расположены два ротора 6, установленные в противофазе друг к другу для распределения крутящих усилий роторов и балансировки масс. Роторы 6 имеют поверхности формы вращающегося вокруг короткой оси овала с выемками 8 в виде выступов формы половины усеченного конуса, частично окруженных полукольцами, находящимися на небольшом расстоянии от выступов и вместе с выступами составляющими отверстия 10 с сечениями в виде полуколец. На небольшом расстоянии от полуколец выемки заканчиваются торцами. Формы выемок выбраны расчетом с целью создания на валу двигателя максимального суммарного крутящего момента от давления сгоревших газов на поверхности выемок, каналов 9 по образующим роторов, соединяющих полости выемок рабочих камер с полостями выемок роторов при значительном угле поворота роторов с начала фазы «рабочий ход» с целью поддержания давления. Большие выборки с общим угловым сектором более 180° используются для крепления деталей уплотнения роторов и в качестве вентиляторов рабочих камер. В корпусах выполнены выпускные окна 11. Система уплотнений включает уплотнения роторов, состоящие из компрессионных 12 и маслосъемных 13 колец, надетых на специальные съемные замки 14, прикрепляемые к торцам и специальным выступам роторов. Подпружиненные полукольца 15 вставлены в пазы 16 роторов, выполненные по линиям сопряжения вращающегося овала. Концы полуколец своими уступами заправлены под первые к ним компрессионные кольца. Рабочие камеры имеют неподвижные уплотнения 17 разъемов.The rotary internal combustion engine comprises a fixed housing 1 with two working chambers 2 made therein with surfaces of the shape of the surface rotating around the short axis of the oval. In each chamber 2, recesses 3 are made for installing an inlet valve 4, which serves for timely inlet into the combustion chamber of a certain volume of compressed air or fuel-air mixture to the required degree of compression and for installing an ignition device 5. In the working chambers 2 on the shaft 7 there are two rotors 6, installed in antiphase to each other to distribute the rotational forces of the rotors and balance the masses. The rotors 6 have surfaces of the shape of an oval rotating around the short axis with recesses 8 in the form of protrusions of the shape of a half truncated cone, partially surrounded by half rings located at a small distance from the protrusions and together with the protrusions making up the
Двигатель работает следующим образом. Рабочий цикл каждого ротора преобразует в механическую энергию часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива в камере сгорания, и состоит из трех фаз: впуск, рабочий ход и выпуск - вентиляция.The engine operates as follows. The working cycle of each rotor converts into mechanical energy part of the thermal energy released during the combustion of fuel in the combustion chamber, and consists of three phases: inlet, stroke and exhaust - ventilation.
Впуск (первая фаза).Intake (first phase).
Начинается с момента прохождения компрессионных колец переднего торца ротора выемки рабочей камеры с впускным клапаном и источником воспламенения. Открывается впускной клапан и в камеру сгорания вдавливается определенный объем сжатого до требуемой степени сжатия воздуха или топливовоздушной смеси. Клапан закрывается при повороте ротора на 25° с начала фазы. Впуск закончен.It begins with the passage of the compression rings of the front end of the rotor of the recess of the working chamber with an inlet valve and an ignition source. The inlet valve opens and a certain volume of compressed air or fuel-air mixture is compressed into the combustion chamber. The valve closes when the rotor rotates 25 ° from the beginning of the phase. Inlet is finished.
Рабочий ход (вторая фаза).Working stroke (second phase).
Начинается с впрыска форсункой топлива или с зажигания искры свечой зажигания, т.е. со вспышки топлива или топливовоздушной смеси и начала термодинамического процесса в закрытом постоянном объеме камеры сгорания. Высокая температура сгоревших газов создает высокое давление в камере сгорания и на поверхностях выемок ротора, создавая максимальный суммарный крутящий момент на валу двигателя. Ротор под почти постоянным по величине давлением газов поворачивается приблизительно на 140° и подходит первыми по ходу компрессионными кольцами к выпускному окну. Рабочий ход закончен.It starts with the injection of a fuel nozzle or with the ignition of a spark by a spark plug, i.e. from the outbreak of fuel or air-fuel mixture and the beginning of the thermodynamic process in a closed constant volume of the combustion chamber. The high temperature of the burnt gases creates a high pressure in the combustion chamber and on the surfaces of the notches of the rotor, creating the maximum total torque on the motor shaft. The rotor, under an almost constant gas pressure, rotates about 140 ° and approaches the first compression rings in the direction of the outlet window. The working move is completed.
Выпуск - вентиляция (третья фаза).Release - ventilation (third phase).
Сгоревшие газы выходят через выпускное окно в атмосферу. Торец и выступ ротора как лопасти вентилятора выгоняют отработанный газ из рабочей камеры. Ротор поворачивается приблизительно на 195°. Фаза «Выпуск - вентиляция» закончена.The burnt gases exit through the exhaust window into the atmosphere. The end face and the protrusion of the rotor as fan blades expel exhaust gas from the working chamber. The rotor rotates approximately 195 °. The phase "Release - ventilation" is completed.
Рабочий цикл второго ротора проходит с отставанием от первого цикла на 180°.The working cycle of the second rotor is 180 ° behind the first cycle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100594/06A RU2278287C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Two-rotor internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100594/06A RU2278287C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Two-rotor internal combustion engine |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002123698/06A Division RU2281408C2 (en) | 2002-09-05 | 2002-09-05 | Two-rotor internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004100594A RU2004100594A (en) | 2005-06-10 |
RU2278287C2 true RU2278287C2 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=35834222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004100594/06A RU2278287C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Two-rotor internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278287C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101852095A (en) * | 2010-04-16 | 2010-10-06 | 沈泉贵 | Capacity expansion steam turbine in rotor |
-
2004
- 2004-01-05 RU RU2004100594/06A patent/RU2278287C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101852095A (en) * | 2010-04-16 | 2010-10-06 | 沈泉贵 | Capacity expansion steam turbine in rotor |
CN101852095B (en) * | 2010-04-16 | 2012-12-26 | 沈泉贵 | Capacity expansion steam turbine in rotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004100594A (en) | 2005-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5271375B2 (en) | Planetary rotary internal combustion engine | |
JPH0693872A (en) | Composite moving vane engine | |
RU2407899C1 (en) | Rotary piston ice | |
CA2296550A1 (en) | A vane type rotary engine | |
US3902465A (en) | Rotary engine | |
RU2720879C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2619672C1 (en) | Six-stroke rotary-vane internal combustion engine | |
RU2278287C2 (en) | Two-rotor internal combustion engine | |
RU2687659C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
RU2193676C2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU186706U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2281408C2 (en) | Two-rotor internal combustion engine | |
RU2477377C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with one central rotary gate shared by separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2477376C2 (en) | Internal combustion engine: five-stroke rotary engine with rotary gates, separate working medium compression and expansion sections, and isolated invariable-volume combustion chambers | |
RU2666716C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
KR100536468B1 (en) | a rotary engine | |
RU2754834C1 (en) | Rotary detonation engine | |
RU2755758C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2271457C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2152522C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2706092C2 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2272164C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
US11066986B2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2361089C1 (en) | Rotor-piston engine (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040906 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100906 |