RU2333374C1 - Rotor-type internal combustion engine - Google Patents

Rotor-type internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2333374C1
RU2333374C1 RU2007107194/06A RU2007107194A RU2333374C1 RU 2333374 C1 RU2333374 C1 RU 2333374C1 RU 2007107194/06 A RU2007107194/06 A RU 2007107194/06A RU 2007107194 A RU2007107194 A RU 2007107194A RU 2333374 C1 RU2333374 C1 RU 2333374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
crankshaft
stator
engine
combustion
Prior art date
Application number
RU2007107194/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Борисович Скрынников
Original Assignee
Михаил Борисович Скрынников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Борисович Скрынников filed Critical Михаил Борисович Скрынников
Priority to RU2007107194/06A priority Critical patent/RU2333374C1/en
Priority to PCT/RU2007/000474 priority patent/WO2008105679A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2333374C1 publication Critical patent/RU2333374C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/06Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like the cams, or the like, rotating at a higher speed than that corresponding to the valve cycle, e.g. operating fourstroke engine valves directly from crankshaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/04Control of cylinder-charge admission or exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/185Overhead end-pivot rocking arms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to supercharger engines with a constant combustion space. The rotor-type internal combustion engine incorporates stator 1 made in the form of a housing, rotor 2, intake openings 29 and exhaust openings, and, at least one piston 5 coupled with crankshaft 3. Rotor 2 is arranged concentrically inside stator 1 to form, at least, one combustion chamber and, at least, one expansion chamber. Centering plates 27 are fixed on the stator to line up crankshaft 3 along the axis of stator 1. Centering spiders 28 are rigidly fixed to rotor 2 to run freely around crankshaft 3 and to align rotor 2 along the axis of stator 1. Rotor 2 is linked to crankshaft 3 via a set of transfer gears 25 in mesh with gear wheels 23, 24 of rotor 2 and crankshaft 3 allowing an equal speed rotation of both in different directions. Radially directed pistons 5 are arranged in cylinders 4 rigidly fixed in the rotor space to force air into the combustion chambers. Crankshaft 3 accommodates a set of cams 9, 10 to make air intake valves run in phase depending upon the engine load. The rotor is furnished with cam 8 to adjust the gate operating phases. Movable partitions in the inner space of stator 1 adjust the intake opening throat depending upon the engine load.
EFFECT: higher engine efficiency, lower weight and smaller sizes, simpler design.
1 cl, 45 dwg

Description

Изобретения относятся к области машиностроения, более конкретно к комбинированным двигателям с наддувом и с постоянным объемом сгорания, и могут найти применение в народном хозяйстве, в частности, практически на любом виде транспорта.The invention relates to the field of mechanical engineering, more specifically to combined engines with a supercharging and with a constant volume of combustion, and can find application in the national economy, in particular, on virtually any type of transport.

В современных двигателях внутреннего сгорания повышение мощностных характеристик связано с совершенствованием систем подготовки топлива к сгоранию, подачи его в цилиндры, увеличением степени сжатия, снижения вредных выбросов от продуктов сгорания в атмосферу и др.In modern internal combustion engines, an increase in power characteristics is associated with the improvement of systems for preparing fuel for combustion, supplying it to cylinders, increasing the degree of compression, and reducing harmful emissions from combustion products into the atmosphere, etc.

Известны двигатели внутреннего сгорания, в которых применяется кинематическая схема кривошипно-шатунного механизма. Основу кинематической схемы двигателя составляет кривошипно-шатунный механизм, от которого существенно зависят термодинамические процессы, происходящие в цилиндрах, и передача движения от работы газов через шатун на кривошип.Known internal combustion engines in which the kinematic scheme of the crank mechanism is used. The basis of the kinematic diagram of the engine is a crank mechanism, on which the thermodynamic processes occurring in the cylinders and the transmission of gas from the work of the gases through the connecting rod to the crank depend substantially.

К основным недостаткам кривошипно-шатунных механизмов можно отнести следующие:The main disadvantages of the crank mechanisms include the following:

- неравномерное движение поршня в цилиндре, за 90° угла поворота кривошипа поршень проходит больше половины пути до нижней мертвой точки (НМТ), в результате, в процессе расширения газов быстро растет объем цилиндра (увеличивается в 4 раза) и, соответственно, уменьшается давление газов на поршень;- uneven movement of the piston in the cylinder, over a 90 ° crank angle, the piston travels more than half the way to the bottom dead center (BDC), as a result, during the expansion of gases, the cylinder volume rapidly grows (increases by 4 times) and, accordingly, the gas pressure decreases on the piston;

- при прохождении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) объем камеры сгорания только на мгновение остается постоянным, затем ее объем изменяется, топливо, поступившее в цилиндр, не успевает пройти физико-химическую подготовку к сгоранию, не сгорает полностью, несгоревшие остатки продуктов сгорания выбрасываются наружу и загрязняют атмосферу;- when the piston passes the top dead center (TDC), the volume of the combustion chamber remains constant for only an instant, then its volume changes, the fuel entering the cylinder does not have time to undergo physico-chemical preparation for combustion, does not burn completely, unburned residues of combustion products are thrown out and pollute the atmosphere;

- средний радиус кривошипа на активной фазе угла 0-90° поворота кривошипа составляет 0.67 от номинала, а при наибольшем давлении газов в процессе их расширения, по фазе угла поворота кривошипа 0-40° средний радиус примерно равен 0.48 (данные для двигателя ВАЗ 2108);- the average radius of the crank in the active phase of the angle of rotation of 0-90 ° of the crank is 0.67 of the nominal value, and at the highest gas pressure during their expansion, the average radius of the phase of the angle of rotation of the crank of 0-40 ° is approximately 0.48 (data for the VAZ 2108 engine) ;

- передача движения от поршня через шатун на кривошип производится с передаточным отношением 1:1.57, т.е. скорость поршня меньше окружной скорости кривошипа (по аналогии с зубчатой передачей, в которой угловая скорость ведомой шестерни больше угловой скорости ведущей шестерни), а усилие, передаваемое от поршня на шатун, составляет около 0.64 величины давления газов на поршень.- the movement from the piston through the connecting rod to the crank is transmitted with a gear ratio of 1: 1.57, i.e. the piston speed is less than the circumferential speed of the crank (by analogy with a gear transmission, in which the angular speed of the driven gear is greater than the angular speed of the pinion gear), and the force transmitted from the piston to the connecting rod is about 0.64 of the gas pressure on the piston.

Следует заметить, что при повороте кривошипа от 270° до 360° передаточное отношение изменяется на обратное, т.е. кривошип затрачивает энергии на преодоление сил сжимаемого воздуха и сил инерции поршня в 1.57 раза меньше.It should be noted that when the crank is turned from 270 ° to 360 °, the gear ratio changes to the opposite, i.e. the crank expends energy to overcome the forces of compressible air and the inertial forces of the piston 1.57 times less.

В результате эффективность работы газов в цилиндре в процессе расширения значительно снижается и находится в пределах 0.42-0.47 от их индикаторной работы.As a result, the efficiency of the gases in the cylinder during the expansion process is significantly reduced and is within 0.42-0.47 of their indicator work.

Из уровня техники известны также двигатели внутреннего сгорания с вращающимся ротором-поршнем, размещенным внутри цилиндра, например роторно-поршневой двигатель Ванкеля, выпускаемый серийно. В таком двигателе грани треугольного ротора скользят по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре. Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл работы двигателя без применения коленчатого вала, отдельного маховика и классического механизма газораспределения. Но необычная геометрия цилиндра и ротора приводит к усложнению конструкции двигателя и создает трудности при конструировании эффективной системы уплотнений (см. книгу Н.С. Ханина, С.Б. Чистозвонова "Автомобильные роторно-поршневые двигатели", 1964 г.).Internal combustion engines with a rotating rotor-piston located inside the cylinder are also known in the art, for example, a Wankel rotary piston engine manufactured in series. In such an engine, the faces of the triangular rotor slide along the epitrochoidal surface of the cylinder and cut off the variable volumes of the chambers in the cylinder. This design allows for a 4-stroke cycle of the engine without the use of a crankshaft, a separate flywheel and the classic timing mechanism. But the unusual geometry of the cylinder and rotor complicates the design of the engine and creates difficulties in constructing an effective sealing system (see the book by N. S. Khanin, SB Chistozvonov "Automobile rotary piston engines", 1964).

Известны двигатели внутреннего сгорания, у которых ротором является блок цилиндров с перемещающимися по ним поршнями, который вращается вокруг неподвижного статора, при этом цилиндры вращаются вокруг оси неподвижного вала, а поршни еще и вокруг оси кривошипного вала. Примером выполнения такого двигателя является ротативный двигатель "Гном", который выпускался серийно и устанавливался на самолетах "Фарман" французского производства. Наряду с определенными достоинствами он имеет и недостатки, такие как сложность конструкции, из-за нетрадиционной компоновки двигателя (см. книгу П.Д. Дузь "История воздухоплавания в России", 1986 г.).Internal combustion engines are known in which the rotor is a cylinder block with pistons moving along them, which rotates around a fixed stator, while the cylinders rotate around the axis of the fixed shaft, and the pistons also around the axis of the crank shaft. An example of such an engine is the Gnome rotary engine, which was mass-produced and installed on French-made Farman aircraft. Along with certain advantages, it also has drawbacks, such as the complexity of the design, due to the unconventional layout of the engine (see the book by PD Duz 'History of Aeronautics in Russia, 1986).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является роторный двигатель внутреннего сгорания, раскрытый в патентной литературе JP 2000136728 от 16.05.2000, содержащий статор и ротор, внутри которого находится блок радиальных поршней, связанных с коленчатым валом, вращающимся в противоположную ротору сторону. Кинематическая связь ротора и коленчатого вала осуществлена с помощью дифференциального механизма, размещенного в отдельном корпусе.The closest technical solution to the proposed invention is a rotary internal combustion engine, disclosed in patent literature JP 2000136728 from 05.16.2000, containing a stator and a rotor, inside which there is a block of radial pistons connected to a crankshaft rotating in the opposite direction to the rotor. The kinematic connection of the rotor and the crankshaft is carried out using a differential mechanism located in a separate housing.

Недостатками данного двигателя являются большие габаритные размеры, сложность изготовления, неудовлетворительные технические характеристики из-за больших внутренних потерь мощности, плохая работа и большой расход топлива на переходных режимах и при функционировании с неполной нагрузкой.The disadvantages of this engine are the large overall dimensions, manufacturing complexity, poor technical characteristics due to large internal power losses, poor operation and high fuel consumption during transient conditions and when operating under partial load.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка роторного двигателя, позволяющего исключить вышеуказанные недостатки.The task of the invention is the development of a rotary engine, which eliminates the above disadvantages.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технических показателей, увеличение КПД, снижение массогабаритных характеристик, упрощение конструкции как самого двигателя, так и вспомогательных систем, таких, например, как система подачи топлива или система выпуска отработавших газов или система газораспределения, возможность создания экологически чистого двигателя, работающего на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ.The technical result of the invention is to improve technical indicators, increase efficiency, reduce overall dimensions, simplify the design of both the engine itself and auxiliary systems, such as, for example, a fuel supply system or an exhaust system or a gas distribution system, the possibility of creating an environmentally friendly engine, running on lean mixtures of air and fuel, which can be gasoline with any octane rating, diesel fuel, oil, and a mixture not FTI with gasoline or gas.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит выполненный в виде корпуса статор, ротор, установленный внутри статора с образованием, по меньшей мере, одной камеры сгорания и, по меньшей мере, одной полости расширения, форсунки подачи топлива и свечи зажигания, связанные с камерами сгорания, впускные и выпускные окна, а также, по меньшей мере, один радиально направленный поршень, установленный внутри ротора и связанный с коленчатым валом, который, в свою очередь, расположен концентрично внутри ротора и кинематически связан с последним с возможностью вращения в разные стороны. Согласно предлагаемому изобретению ротор установлен концентрично внутри статора, при этом предусмотрены центрирующие планки, закрепленные на статоре с возможностью центрирования коленчатого вала по оси статора, а также центрирующие крестовины, жестко соединенные с ротором, с возможностью свободного вращения вокруг коленчатого вала и центрирования ротора по оси статора, при этом на роторе жестко закреплено зубчатое колесо внутреннего зацепления, а на коленчатом валу жестко закреплено зубчатое колесо наружного зацепления. Кинематическая связь ротора с коленчатым валом обеспечивается посредством свободно вращающегося блока передаточных шестерен, связанных с зубчатыми колесами ротора и коленчатого вала с возможностью обеспечения одинаковой скорости вращения ротора и коленчатого вала в разных направлениях. Радиально направленные поршни размещены в жестко закрепленных в полости ротора цилиндрах с возможностью нагнетания воздуха в камеры сгорания, на коленчатом валу предусмотрена система кулачков, предназначенная для регулирования и изменения, в зависимости от нагрузки двигателя, фаз работы клапанов впуска воздуха в жестко закрепленные в полости ротора цилиндры. На роторе предусмотрен кулачок, предназначенный для регулирования фаз работы затворов выпускных окон отработавших газов, а во внутренней полости статора предусмотрены подвижные перегородки, регулирующие проходное сечение выпускных окон в зависимости от нагрузки двигателя. Геометрия внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора подобраны таким образом, что горение топливного заряда в камерах сгорания происходит в условиях постоянного объема.The specified technical result is achieved due to the fact that the rotary internal combustion engine contains a stator made in the form of a housing, a rotor installed inside the stator with the formation of at least one combustion chamber and at least one expansion cavity, a fuel supply nozzle and a spark plug ignitions associated with combustion chambers, inlet and outlet windows, as well as at least one radially directed piston mounted inside the rotor and connected to the crankshaft, which, in turn, is located centric inside the rotor and kinematically connected with the latter with the possibility of rotation in different directions. According to the invention, the rotor is mounted concentrically inside the stator, while centering strips are provided, mounted on the stator with the possibility of centering the crankshaft along the stator axis, as well as centering crosses, rigidly connected to the rotor, with the possibility of free rotation around the crankshaft and centering of the rotor along the stator axis while the internal gear gear is rigidly fixed to the rotor, and the external gear gear is rigidly fixed to the crankshaft. The kinematic connection of the rotor with the crankshaft is ensured by a freely rotating gear block connected to the gears of the rotor and the crankshaft with the possibility of ensuring the same speed of rotation of the rotor and crankshaft in different directions. Radially directed pistons are placed in cylinders rigidly fixed in the rotor cavity with the possibility of pumping air into the combustion chambers, a cam system is provided on the crankshaft for adjusting and changing, depending on the engine load, the phases of operation of the air intake valves in the cylinders rigidly fixed in the cavity of the rotor . A cam is provided on the rotor for adjusting the phases of operation of the shutters of the exhaust gas outlet windows, and movable partitions are provided in the inner cavity of the stator to regulate the passage section of the exhaust windows depending on the engine load. The geometry of the inner surface of the stator and the outer surface of the rotor are selected so that the combustion of the fuel charge in the combustion chambers occurs in a constant volume.

Поскольку в предлагаемом устройстве объем полости расширения значительно больше объема сжатия (рабочий объем цилиндра), возможно полностью использовать давление расширяющихся газов вплоть до достижения ими атмосферного давления (в отличие от классического двигателя внутреннего сгорания (ДВС), где рабочие газы выпускаются наружу, когда их давление составляет еще порядка 5-7 атм), что ведет к упрощению системы выхлопа.Since in the proposed device the volume of the expansion cavity is much larger than the compression volume (working volume of the cylinder), it is possible to fully use the pressure of expanding gases until they reach atmospheric pressure (in contrast to the classical internal combustion engine (ICE), where the working gases are released outside when their pressure is still about 5-7 atm), which leads to a simplification of the exhaust system.

Горение топливного заряда происходит в условиях постоянного объема, т.е. в сжатом виде, в замкнутом пространстве и достаточное время. В данном случае создаются почти идеальные условия горения заряда и накапливания внутренней энергии газа, процессы окисления идут до конца (экологичность выхлопа), состав смеси может быть предельно обедненным, а степень сжатия достаточно большой. Все это ведет к улучшению технических показателей и увеличению КПД. Также возможно применение дизельного режима воспламенения смеси, появляется возможность работы на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ.Combustion of a fuel charge occurs under conditions of constant volume, i.e. in a compressed form, in a confined space and sufficient time. In this case, almost ideal conditions for the combustion of the charge and the accumulation of internal gas energy are created, the oxidation processes go to the end (environmental friendliness of the exhaust), the composition of the mixture can be extremely depleted, and the compression ratio is quite large. All this leads to improved technical indicators and increased efficiency. It is also possible to use the diesel ignition mode of the mixture, it becomes possible to work on lean mixtures of air and fuel, which can be gasoline with any octane rating, diesel fuel, oil, a mixture of oil and gasoline or gas.

Комбинируя изменение угла между блоками кулачков коленвала (т.е. изменяя объем воздуха, закачиваемого в камеру сгорания) с изменением положения подвижных стенок статора (т.е. изменяя начало соединения полости расширения с атмосферой), нетрудно организовать так называемый процесс торможения двигателем (на основе создания вакуума в полости расширения), что ведет к повышению безопасности движения и уменьшению потребления топлива.By combining a change in the angle between the cam blocks of the crankshaft (i.e., changing the volume of air pumped into the combustion chamber) with a change in the position of the moving walls of the stator (i.e., changing the beginning of the connection of the expansion cavity with the atmosphere), it is easy to organize the so-called engine braking process (by basis of creating a vacuum in the expansion cavity), which leads to increased traffic safety and reduced fuel consumption.

Предлагаемая компоновка двигателя обеспечивает:The proposed engine layout provides:

- отсутствие ударных нагрузок на подвижные детали;- lack of shock loads on moving parts;

- т.к. двигатель симметричен, отсутствуют радиальные нагрузки на оси вращения;- because the engine is symmetrical, there are no radial loads on the axis of rotation;

- простоту и облегчение конструкции как самого двигателя, так и вспомогательных систем, снижение массогабаритных характеристик;- simplicity and simplification of the design of both the engine itself and auxiliary systems, reduction of overall dimensions;

- простоту исполнения и высокую эффективность уплотнений, т.к. ротор и коленвал вращаются вокруг собственных осей, совпадающих с осью статора;- simplicity of performance and high efficiency of seals, as the rotor and crankshaft rotate around their own axes, coinciding with the axis of the stator;

- гораздо более щадящие условия смазки, т.к. поршневая группа используется исключительно как воздушный компрессор, закачивающий воздух в камеру сгорания;- much more gentle lubrication conditions, as the piston group is used exclusively as an air compressor pumping air into the combustion chamber;

- снижение шумности работы двигателя.- reduction of engine noise.

Схема двигателя, содержащая, по меньшей мере, два радиально направленных поршня, расположенных диаметрально противоположно, и, по меньшей мере, две камеры сгорания с двумя полостями расширения соответственно, расположенных также диаметрально противоположно, является гораздо более предпочтительной, т.к. предоставляет широкие возможности по балансировке двигателя и уравновешиванию действующих на ротор сил. Дальнейшее описание и приведенные графические материалы будут касаться именно такой схемы двигателя.An engine circuit comprising at least two radially directed pistons located diametrically opposite, and at least two combustion chambers with two expansion cavities, respectively, also located diametrically opposite, is much more preferable, because provides ample opportunities for balancing the engine and balancing the forces acting on the rotor. The further description and the given graphic materials will concern just such a scheme of the engine.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых:Further, the invention will be disclosed in more detail, with reference to graphic materials on which:

фиг.1-14 - принципиальное устройство предлагаемого двигателя;figure 1-14 - the principal device of the proposed engine;

фиг.15-25 - работа двигателя при полной нагрузке;Fig.15-25 - engine operation at full load;

фиг.26-36 - работа двигателя при частичной нагрузке;Fig.26-36 - engine operation at partial load;

фиг.37-39 - принципиальная схема устройства системы впуска воздуха;Fig.37-39 is a schematic diagram of a device for an air intake system;

фиг.40-45 - принципиальная схема устройства системы выпуска отработанных газов.40-45 is a schematic diagram of a device for an exhaust system.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит следующие элементы:A rotary internal combustion engine contains the following elements:

1 - статор, выполненный в виде корпуса;1 - a stator made in the form of a housing;

2 - ротор, концентрично установленный внутри статора 1;2 - rotor concentrically mounted inside the stator 1;

3 - коленчатый вал, концентрично установленный внутри ротора 2;3 - a crankshaft concentrically mounted inside the rotor 2;

4 - цилиндр - жестко закреплен в полости ротора 2;4 - cylinder - is rigidly fixed in the cavity of the rotor 2;

5 - поршень (по меньшей мере два оппозитно установленных поршня);5 - a piston (at least two opposed pistons);

6 - поршневой палец;6 - a piston finger;

7 - шатун;7 - a rod;

8 - кулачок ротора 2 - жестко закреплен на роторе 2;8 - cam rotor 2 is rigidly mounted on the rotor 2;

9 - нижний блок кулачков коленчатого вала 3 - жестко закреплен на коленчатом валу 3;9 - the lower block of the cams of the crankshaft 3 - is rigidly fixed to the crankshaft 3;

10 - верхний блок кулачков коленчатого вала 3 - может вращаться относительно коленчатого вала 3 в диапазоне от 0° до 180°;10 - the upper block of the cams of the crankshaft 3 - can rotate relative to the crankshaft 3 in the range from 0 ° to 180 °;

11 - затвор;11 - shutter;

12 - коромысло затвора 11 - жестко закреплено на затворе 11;12 - rocker shutter 11 is rigidly mounted on the shutter 11;

13 - шайба коромысла 12 затвора 11;13 - the washer of the rocker arm 12 of the shutter 11;

14 - держатель пружины 15;14 - spring holder 15;

15 - пружина - притягивает шайбу 13 коромысла 12 к кулачку 8 ротора 2;15 - spring - attracts the washer 13 of the rocker arm 12 to the cam 8 of the rotor 2;

16 - клапан цилиндра 4;16 - valve cylinder 4;

17 - коромысло клапана 16 - жестко закреплено на стойке 18 клапана 16;17 - rocker valve 16 is rigidly fixed to the rack 18 of the valve 16;

18 - стойка клапана 16 - может свободно вращаться вокруг собственной оси;18 - a rack of the valve 16 - can freely rotate around its own axis;

19 - плечо стойки 18 - жестко закреплено на стойке 18 клапана 16;19 - the shoulder of the rack 18 - is rigidly fixed to the rack 18 of the valve 16;

20 - шайба плеча 19;20 - shoulder washer 19;

21 - пружина - стягивает плечи стоек 18 друг к другу, прижимая их к блокам кулачков 9 и 10 коленчатого вала;21 - spring - pulls the shoulders of the uprights 18 to each other, pressing them to the blocks of the cams 9 and 10 of the crankshaft;

22 - держатель шестерни 23 ротора 2 - жестко закреплен на роторе 2;22 - the gear holder 23 of the rotor 2 is rigidly mounted on the rotor 2;

23 - шестерня (зубчатое колесо внутреннего зацепления) ротора 2 - жестко закреплена на роторе 2;23 - gear (internal gear gear) of the rotor 2 - is rigidly fixed to the rotor 2;

24 - шестерня (зубчатое колесо наружного зацепления) коленчатого вала 3 - жестко закреплена на коленчатом валу 3;24 - gear (external gear gear) of the crankshaft 3 - is rigidly fixed to the crankshaft 3;

25 - блок передаточных шестерен - закреплен на нижней центрирующей планке 26 - свободно вращается вокруг собственной оси;25 - block gears - mounted on the lower centering bar 26 - rotates freely around its own axis;

26 - нижняя центрирующая планка - удерживает коленчатый вал 3 и центрирует его ось по оси статора 1;26 - lower centering bar - holds the crankshaft 3 and centers its axis along the axis of the stator 1;

27 - верхняя центрирующая планка - центрирует ось коленчатого вала 3 по оси статора 1;27 - upper centering bar - centers the axis of the crankshaft 3 along the axis of the stator 1;

28 - центрирующие крестовины - удерживают ротор 2 и центрируют его ось по оси коленчатого вала 3 - жестко закреплены с ротором 2 и свободно вращаются вокруг коленчатого вала 3;28 - centering crosses - hold the rotor 2 and center its axis along the axis of the crankshaft 3 - are rigidly fixed to the rotor 2 and rotate freely around the crankshaft 3;

29 - впускное окно ротора 2 - через него воздух засасывается из атмосферы в полость ротора 2;29 - the inlet window of the rotor 2 - through it the air is sucked from the atmosphere into the cavity of the rotor 2;

30 - выпускное окно статора 1 - через него происходит выпуск отработавших газов;30 - exhaust window of the stator 1 - through it is the exhaust gas;

31 - камера сгорания;31 - combustion chamber;

32 - форсунка;32 - nozzle;

33 - свеча;33 - a candle;

34 - рабочие газы;34 - working gases;

35 - направление выпуска отработавших газов;35 - direction of exhaust emissions;

36 - отработавшие газы;36 - exhaust gases;

37 - полость расширения;37 - expansion cavity;

38 - направление вращения коленчатого вала 3;38 - direction of rotation of the crankshaft 3;

39 - направление вращения ротора 2;39 - direction of rotation of the rotor 2;

40 - направление вращения стоек 18 клапанов 16;40 - direction of rotation of the struts 18 of the valves 16;

41 - направление движения воздуха;41 - direction of air movement;

42 - подвижная перегородка статора 1;42 - movable partition of the stator 1;

43 - изменяемое окно;43 - changeable window;

44 - воздух;44 - air;

45 - точки перекрытия кулачка 8 ротора 2 - между ними радиус кулачка 8 имеет постоянную величину (R=const);45 - overlap points of the cam 8 of the rotor 2 - between them, the radius of the cam 8 has a constant value (R = const);

46 - точки перекрытия ротора 2 - между ними радиус ротора 2 имеет постоянную величину (R=const).46 - points of overlap of the rotor 2 - between them the radius of the rotor 2 has a constant value (R = const).

Рассмотрим варианты работы предлагаемого двигателя на следующих примерах.Consider the options for the proposed engine in the following examples.

Работа при максимальной нагрузке (см. фиг.15-25). Необходимо закачать максимальное количество воздуха в камеру сгорания; полость расширения также должна иметь максимальный объем для того, чтобы рабочие газы смогли расшириться вплоть до атмосферного давления (фиг.15).Work at maximum load (see Fig.15-25). It is necessary to pump the maximum amount of air into the combustion chamber; the expansion cavity must also have a maximum volume so that the working gases can expand up to atmospheric pressure (Fig. 15).

В камере сгорания 31 происходит воспламенение топливовоздушной смеси; поршни 5 находятся в верхних мертвых точках (ВМТ); отработанные газы выходят через выпускное окно 30 статора в атмосферу; ротор 2 с цилиндрами и поршнями вращается по часовой, а коленчатый вал 3 против часовой стрелки - обеспечивается тем, что шестерня 23 ротора входит в зацепление с большей шестерней блока передаточных шестерен 25, а меньшая шестерня блока шестерен 25 входит в зацепление с шестерней 24 коленчатого вала, передаточные числа подобраны так, чтобы обеспечить одинаковую скорость вращения ротора и коленчатого вала, но в разных направлениях; угол между нижним 9 и верхним 10 блоком кулачков коленчатого вала равен 0°.In the combustion chamber 31, ignition of the air-fuel mixture occurs; pistons 5 are at top dead center (TDC); exhaust gases exit through the exhaust window 30 of the stator into the atmosphere; the rotor 2 with cylinders and pistons rotates clockwise, and the crankshaft 3 counterclockwise - is ensured by the fact that the gear wheel 23 of the rotor is engaged with the larger gear of the gear block 25, and the smaller gear of the gear block 25 is engaged with the gear 24 of the crankshaft , gear ratios are selected so as to ensure the same speed of rotation of the rotor and crankshaft, but in different directions; the angle between the lower 9 and upper 10 block of the crankshaft cams is 0 °.

Фиг.16-19. Рабочие газы из камеры сгорания начинают давить на ротор, поворачивая его по часовой стрелке, коленчатый вал, соответственно, поворачивается против часовой стрелки; поршень начинает движение от ВМТ к НМТ; кулачки 9 и 10 коленчатого вала начинают одновременно толкать все четыре шайбы 20, поворачивая стойки 18 клапанов 16; клапаны 16 цилиндров 4 выходят из своих седел - воздух начинает засасываться в цилиндры (фиг.20).Fig. 16-19. The working gases from the combustion chamber begin to put pressure on the rotor, turning it clockwise, the crankshaft, respectively, rotates counterclockwise; the piston starts moving from TDC to BDC; cams 9 and 10 of the crankshaft begin to simultaneously push all four washers 20, turning the struts 18 of the valves 16; valves 16 of cylinders 4 exit their seats - air begins to be sucked into the cylinders (Fig. 20).

Поршни находятся в НМТ; клапаны цилиндров садятся в седла (фиг.21-23).Pistons are in the BDC; cylinder valves sit in the seats (Fig.21-23).

Поршни начинают движение от НМТ к ВМТ, сжимая воздух в цилиндрах (фиг.24). Воздух закачивается в камеру сгорания; впрыскивается топливо форсункой; создается горючая топливовоздушная смесь (фиг.25). В камере сгорания 31 происходит воспламенение топливовоздушной смеси.The pistons begin to move from BDC to TDC, compressing the air in the cylinders (Fig.24). Air is pumped into the combustion chamber; fuel injected by the nozzle; creates a combustible air-fuel mixture (Fig.25). In the combustion chamber 31, ignition of the air-fuel mixture occurs.

Работа при частичной нагрузке (фиг.26-36). Необходимо закачать меньшее количество воздуха в камеру сгорания, впрыснуть меньшее количество топлива, объем полости расширения также будет меньше, а соединиться с атмосферой она должна раньше.Partial load operation (FIGS. 26-36). It is necessary to pump less air into the combustion chamber, inject less fuel, the volume of the expansion cavity will also be less, and it should be connected to the atmosphere earlier.

Отличается от работы при максимальной нагрузке тем, что верхний 10 блок кулачков коленчатого вала повернут относительно нижнего 9 на некий угол. (Следует отметить, что автоматический поворот верхнего 10 блока кулачков на некий угол в зависимости от нагрузки может быть достигнут любым известным способом, что не является предметом данной заявки.) Следовательно, начало открытия клапана, контролируемого верхним блоком кулачков, будет происходить позже, чем начало открытия клапана, контролируемого нижним блоком кулачков (после начала движения поршней из ВМТ к НМТ), соответственно закрытие этих клапанов будет также происходить позже (после того, как поршни начнут двигаться от НМТ к ВМТ), выпуская некоторое количество воздуха (вплоть до всего, при угле поворота верхнего блока кулачков относительно нижнего равным 180°) обратно в полость ротора.It differs from operation at maximum load in that the top 10 block of the crankshaft cams is rotated relative to the bottom 9 by a certain angle. (It should be noted that the automatic rotation of the upper 10 cam block by a certain angle depending on the load can be achieved by any known method, which is not the subject of this application.) Therefore, the opening of the valve controlled by the upper cam block will begin later than the beginning opening the valve controlled by the lower block of cams (after the pistons start to move from TDC to BDC), respectively, these valves will also close later (after the pistons start moving from BDC to TDC), releasing a certain amount of air (up to everything, with an angle of rotation of the upper block of cams relative to the lower one equal to 180 °) back into the rotor cavity.

Если двигатель рассчитан так, что при максимальной нагрузке объем полости расширения таков, что позволяет рабочим газам расшириться до атмосферного давления и только затем соединиться с выпускным окном, то при частичной нагрузке полость расширения должна соединиться с атмосферой раньше, не допуская падения давления в полости расширения ниже атмосферного и создания обратного момента, тормозящего двигатель. Для решения этой задачи, в частности, предлагается использовать подвижные перегородки статора, скошенные снизу (фиг.40-45). При перемещении их вдоль оси двигателя вверх или вниз происходит регулируемое изменение проходного сечения выпускного окна 43, через которое также происходит соединение полости расширения с атмосферой раньше (фиг.45) либо позже (фиг.44). Привод и управление перемещением подвижных перегородок в зависимости от нагрузки могут быть выполнены любым известным способом, что не является предметом данной заявки.If the engine is designed so that at maximum load the volume of the expansion cavity is such that it allows the working gases to expand to atmospheric pressure and only then connect to the exhaust window, then at partial load the expansion cavity must connect to the atmosphere earlier, preventing the pressure drop in the expansion cavity below atmospheric and create a reverse torque that slows down the engine. To solve this problem, in particular, it is proposed to use the movable stator walls, beveled from the bottom (Fig.40-45). When moving them along the axis of the engine up or down, an adjustable change in the passage section of the outlet window 43 occurs, through which the expansion cavity also connects to the atmosphere earlier (Fig. 45) or later (Fig. 44). The drive and control the movement of movable partitions depending on the load can be performed in any known manner, which is not the subject of this application.

Профиль ротора 2, кулачка 8 ротора 2, затвор 11, коромысло 12 затвора 11, шайба 13 коромысла 12 затвора 11 рассчитываются как единый кулачковый механизм, поэтому кромка затвора описывает профиль ротора, не касаясь его.The profile of the rotor 2, cam 8 of the rotor 2, the shutter 11, the rocker arm 12 of the shutter 11, the washer 13 of the rocker arm 12 of the shutter 11 are calculated as a single cam mechanism, therefore, the edge of the shutter describes the profile of the rotor without touching it.

Таким образом, предлагаемая конструкция и компоновка заявляемого роторного двигателя внутреннего сгорания позволяют добиться улучшения технических показателей, увеличения КПД, снижения массогабаритных характеристик, упрощения конструкции двигателя и его вспомогательных систем. Появляется возможность создания экологически чистого двигателя, работающего на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ.Thus, the proposed design and layout of the inventive rotary internal combustion engine can improve technical indicators, increase efficiency, reduce overall dimensions, simplify the design of the engine and its auxiliary systems. There is the possibility of creating an environmentally friendly engine running on lean mixtures of air and fuel, which can be gasoline with any octane rating, diesel fuel, oil, a mixture of oil and gasoline or gas.

Claims (1)

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий выполненный в виде корпуса статор, ротор, установленный внутри статора с образованием, по меньшей мере, одной камеры сгорания и, по меньшей мере, одной полости расширения, форсунки подачи топлива и свечи зажигания, связанные с камерами сгорания, впускные и выпускные окна, а также, по меньшей мере, один радиально направленный поршень, установленный внутри ротора и связанный с коленчатым валом, который, в свою очередь, расположен концентрично внутри ротора и кинематически связан с последним с возможностью вращения в разные стороны, отличающийся тем, что ротор установлен концентрично в статоре, при этом предусмотрены центрирующие планки, закрепленные на статоре с возможностью центрирования коленчатого вала по оси статора, а также центрирующие крестовины, жестко соединенные с ротором, с возможностью свободного вращения вокруг коленчатого вала и центрирования ротора по оси статора, на роторе жестко закреплено зубчатое колесо внутреннего зацепления, на коленчатом валу жестко закреплено зубчатое колесо наружного зацепления, кинематическая связь ротора с коленчатым валом обеспечивается посредством свободно вращающегося блока передаточных шестерен, связанных с зубчатыми колесами ротора и коленчатого вала с возможностью обеспечения одинаковой скорости вращения ротора и коленчатого вала в разных направлениях, радиально направленные поршни размещены в жестко закрепленных в полости ротора цилиндрах с возможностью нагнетания воздуха в камеры сгорания, на коленчатом валу предусмотрена система кулачков, предназначенная для регулирования и изменения, в зависимости от нагрузки двигателя, фаз работы клапанов впуска воздуха в жестко закрепленные в полости ротора цилиндры, на роторе предусмотрен кулачок, предназначенный для регулирования фаз работы затворов, во внутренней полости статора предусмотрены подвижные перегородки, регулирующие проходное сечение выпускных окон отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя, а геометрия внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора подобраны таким образом, что горение топливного заряда в камерах сгорания происходит в условиях постоянного объема.A rotary internal combustion engine comprising a stator made in the form of a housing, a rotor mounted inside the stator with the formation of at least one combustion chamber and at least one expansion cavity, fuel nozzles and spark plugs connected to the combustion chambers and outlet windows, as well as at least one radially directed piston mounted inside the rotor and connected to the crankshaft, which, in turn, is concentrically located inside the rotor and kinematically connected to the latter with the possibility of rotation in different directions, characterized in that the rotor is mounted concentrically in the stator, while providing centering straps mounted on the stator with the ability to center the crankshaft along the axis of the stator, as well as centering crosses, rigidly connected to the rotor, with the possibility of free rotation around of the crankshaft and centering of the rotor along the axis of the stator, the gear wheel of the internal gear is rigidly fixed to the rotor, the gear wheel of the external gear is rigidly fixed to the crankshaft The kinematic connection of the rotor with the crankshaft is ensured by means of a freely rotating gear block connected to the gears of the rotor and the crankshaft with the possibility of ensuring the same rotational speed of the rotor and the crankshaft in different directions, radially directed pistons are placed in cylinders rigidly fixed in the cavity of the rotor with the possibility of air injection into the combustion chambers, a cam system is provided on the crankshaft for adjusting and changing, depending on capacities from the engine load, the phases of operation of the air intake valves in the cylinders rigidly fixed in the cavity of the rotor, a cam is provided on the rotor for regulating the valve operation phases, movable partitions are provided in the inner cavity of the stator to regulate the exhaust gas outlet cross section depending on the engine load , and the geometry of the inner surface of the stator and the outer surface of the rotor are selected so that the combustion of the fuel charge in the combustion chambers occurs in conditions x constant volume.
RU2007107194/06A 2007-02-27 2007-02-27 Rotor-type internal combustion engine RU2333374C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107194/06A RU2333374C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Rotor-type internal combustion engine
PCT/RU2007/000474 WO2008105679A1 (en) 2007-02-27 2007-08-31 Rotary internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107194/06A RU2333374C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Rotor-type internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2333374C1 true RU2333374C1 (en) 2008-09-10

Family

ID=39721460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007107194/06A RU2333374C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Rotor-type internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2333374C1 (en)
WO (1) WO2008105679A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354135B (en) * 2014-10-29 2016-01-27 哈尔滨工业大学 Aero-engine turns stator and assembles/measure five degree of freedom adjustment localization method and device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU865A1 (en) * 1923-05-23 1924-09-15 К.И. Елфимов Distribution mechanism for four-stroke internal combustion engines
US3175360A (en) * 1961-01-03 1965-03-30 Glenn Thomas Lane Peripheral closed chamber engine
DE4119651C1 (en) * 1991-06-14 1992-12-24 Gerhard Karl 7000 Stuttgart De Kienle Opposed piston rotary IC-engine - has motor ring closing off outer ends of cylinder bores in which pistons reciprocate
RU2163679C2 (en) * 1999-12-16 2001-02-27 Калужский Владимир Гаврилович Inertia impulse two-stroke ten-cylinder jet-piston engine
RU2285133C2 (en) * 2003-12-22 2006-10-10 Виль Моисеевич Капитанский Diesel engine valve-timing gears (versions)
RU2291973C2 (en) * 2004-11-18 2007-01-20 Александр Андреевич Волков Rotor-jet internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008105679A1 (en) 2008-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101636558B (en) Split cycle variable capacity rotary spark ignition engine
US6539913B1 (en) Rotary internal combustion engine
CA2844185C (en) Internal combustion engine with port communication
CN106884710B (en) Slider cooperation cam rotor internal combustion engine power system
RU2528796C2 (en) Internal combustion engine: six-stroke rotary engine with spinning gates, separate rotor different-purpose sections, invariable volume combustion chambers arranged in working rotors
WO2018053622A1 (en) Method of operating an engine having a pilot subchamber at partial load conditions
WO2002027144A2 (en) Improved rotary piston engine and method of operation
RU2580191C1 (en) Internal combustion engine
CN206111338U (en) Vary voltage scaling's wankel engine
KR20000017886A (en) O-ring type rotary engine
RU2333374C1 (en) Rotor-type internal combustion engine
US20100258075A1 (en) Vane-Type Rotary Actuator or an Internal Combustion Machine
CN106121810B (en) A kind of Wankel engine of Ratios
WO2010151238A1 (en) Rotary valve system-for internal combustion engines
WO2021061002A1 (en) Rotary internal combustion engine and operating method thereof
RU2240432C1 (en) Internal combustion engine
RU2013629C1 (en) Engine
CN106948934B (en) Power system of internal combustion engine with oscillating block matched with cam rotor
RU2528241C2 (en) Ice with swinging rotor-piston
RU2023184C1 (en) Rotary internal combustion engine
CN107587936A (en) Eccentric rotor engine and its work by combustion method
US20210199047A1 (en) Rotary vane internal combustion engine
RU2444635C2 (en) Rotary engine
RU2416727C2 (en) Rotary diesel ice
CN206129408U (en) Sub - engine of high inflation relative altitude torque axis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140228