RU2386046C2 - Rotary-piston three-phase internal combustion engine - Google Patents

Rotary-piston three-phase internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2386046C2
RU2386046C2 RU2006121606/06A RU2006121606A RU2386046C2 RU 2386046 C2 RU2386046 C2 RU 2386046C2 RU 2006121606/06 A RU2006121606/06 A RU 2006121606/06A RU 2006121606 A RU2006121606 A RU 2006121606A RU 2386046 C2 RU2386046 C2 RU 2386046C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
rotor
crankshaft
working chamber
eccentricity
Prior art date
Application number
RU2006121606/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006121606A (en
Inventor
Петр Михайлович Киселев (RU)
Петр Михайлович Киселев
Original Assignee
Петр Михайлович Киселев
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 Петр Михайлович Киселев filed Critical Петр Михайлович Киселев
Priority to RU2006121606/06A priority Critical patent/RU2386046C2/en
Publication of RU2006121606A publication Critical patent/RU2006121606A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386046C2 publication Critical patent/RU2386046C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: rotary-piston three-phase internal combustion engine has construction versions for working cycles per one or two rotations of crankshaft. Engine includes a fixed housing with three-sided working chamber made in it, gas distribution mechanism and axisymmetrical rotor-piston with heads with cylindrical surfaces. Working chamber is made in the form of a figure of fixed width and which is formed with radii of associated arcs. Engine drive mechanism is equipped with two pairs of rollers installed on edges of rotor-piston coaxially to cylindrical surfaces of heads and interacting with cylindrical working surfaces of sectors on crankshaft. Rotor-piston is located inside working chamber and its central hole is installed on eccentric bushing. The latter is arranged on crank pin of outlet crankshaft. Eccentricity of crankshaft and eccentric bushing is chosen as per ratios in accordance with versions of the design:
Figure 00000030
Figure 00000035
or
Figure 00000032
Figure 00000036
where d - diametre of the circle inscribed in equilateral triangle with corners in the centres of associated arcs; K - eccentricity of crankshaft; E - eccentricity of eccentric bushing.
EFFECT: improving reliability, service life and power at decrease of weight and dimensions parametres, and simplifying the design.
10 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания. В основу изобретения поставлена задача создания надежного в работе и долговечного роторно-поршневого двигателя с наибольшей мощностью при меньших весогабаритных показателях и простого как в технологическом, так и конструктивном исполнении.The invention relates to engine building, in particular to rotary piston internal combustion engines. The basis of the invention is the task of creating a reliable and durable rotary piston engine with the highest power at lower weight and dimensions and simple in both technological and structural design.

Роторно-поршневой двигатель, имеющий варианты исполнения для рабочих циклов за один или два оборота коленвала, содержит неподвижный корпус с плоскими уплотнительными крышками на его торцах и выполненной в нем трехсторонней рабочей камерой в форме фигуры постоянной ширины, образованной радиусами сопряженных дуг, удовлетворяющих условиюA rotary piston engine having variants for working cycles in one or two turns of the crankshaft contains a fixed housing with flat sealing caps at its ends and a triangular working chamber made in it in the form of a figure of constant width formed by the radii of conjugate arcs satisfying the condition

Figure 00000001
Figure 00000001

где М - ширина размаха по наружным кромкам уплотнительных элементов, установленных на торцах ротора-поршня;where M is the width of the span along the outer edges of the sealing elements mounted on the ends of the rotor-piston;

R - больший радиус сопряженных дуг;R is the larger radius of the conjugate arcs;

r - меньший радиус сопряженных дуг;r is the smaller radius of the conjugate arcs;

D - диаметр в центре торцовых крышек, охватывающий расположенные в центре вентиляционные каналы;D is the diameter in the center of the end caps, covering the ventilation ducts located in the center;

газораспределительный механизм двигателя в виде двух окон газообмена, выполненных в стенках корпуса рабочей камеры вблизи одной из ее вершин, расположенной напротив стороны с источником воспламенения (форсункой или свечой зажигания); осесимметричный ротор-поршень, снабженный двумя парами роликов, установленных на торцах ротора-поршня соосно цилиндрическим поверхностям его головок и взаимодействующих с цилиндрическими рабочими поверхностями секторов на коленвалу; систему уплотнения ротора-поршня, состоящую из пластин радиального уплотнения, установленных в вершинах головок ротора-поршня, и уплотнительных элементов, расположенных на его торцах. Для выхода привода из мертвой точки и динамической балансировки подвижных частей двигателя на концах коленвала установлены маховики.gas distribution mechanism of the engine in the form of two gas exchange windows made in the walls of the housing of the working chamber near one of its vertices, located opposite the side with the ignition source (nozzle or spark plug); an axisymmetric rotor-piston equipped with two pairs of rollers mounted on the ends of the rotor-piston coaxially with the cylindrical surfaces of its heads and interacting with the cylindrical working surfaces of the sectors on the crankshaft; a rotor-piston sealing system, consisting of radial sealing plates installed at the tops of the rotor-piston heads, and sealing elements located at its ends. To exit the drive from the dead center and dynamically balance the moving parts of the engine, flywheels are installed at the ends of the crankshaft.

Кроме того, в механизме двигателя ротор-поршень, расположенный внутри рабочей камеры, установлен центральным отверстием на втулку-эксцентрик, размещенную на коленвалу, при этом эксцентриситет коленвала и втулки-эксцентрика выбирается по соотношениям соответственно вариантам исполненияIn addition, in the engine mechanism, the rotor-piston located inside the working chamber is mounted with a central hole on the eccentric bushing located on the crankshaft, while the eccentricity of the crankshaft and eccentric bushing is selected according to the ratios according to the versions

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

илиor

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000004
Figure 00000005

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;

К - эксцентриситет коленвала;K - crankshaft eccentricity;

Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика.E is the eccentricity of the eccentric sleeve.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular to rotary piston internal combustion engines.

Из уровня техники известен роторный двигатель Ф.Ванкеля, содержащий неподвижный корпус с выполненной в нем рабочей камерой эпитрохоидной формы, в стенке которой выполнены окна газообмена, ротор-поршень трехгранной формы с радиальными гранями, являющимися поверхностями рабочих камер, на которых выполнены выемки для образования требуемой степени сжатия. С торцовой стороны ротора-поршня установлен синхронизирующий венец для внутреннего зацепления с шестерней на кривошипном валу. Кривошипный механизм двигателя в виде коленвала выполнен за одно целое с шестерней [Е.И.Ипатов и др. «Судовые роторные двигатели» (стр.46-73)].From the prior art, the rotary engine of F. Wankel is known, comprising a fixed housing with an epitrochoid-shaped working chamber made therein, gas exchange windows are made in the wall, a triangular-shaped rotor-piston with radial faces that are the surfaces of the working chambers, on which recesses are made to form the required compression ratio. On the front side of the rotor-piston, a synchronizing crown is installed for internal engagement with the gear on the crank shaft. The crank mechanism of the engine in the form of a crankshaft is made in one piece with the gear [EI Ipatov et al. “Ship rotary engines” (pp. 46-73)].

Недостатками данного двигателя являются наличие сложной эпитрохоидной формы рабочей камеры, что приводит к технологическим трудностям при ее изготовлении и измерительном контроле, а также не обеспечивается необходимая турбулизация смесеобразования в серповидной камере сгорания, что отрицательно сказывается на массовой скорости и качестве сгорания. К недостаткам относятся и особенности двигателя, при которых происходит смешивание выхлопных газов и нового заряда, низкая надежность в работе и долговечность радиальных уплотнений.The disadvantages of this engine are the presence of a complex epitrochoid form of the working chamber, which leads to technological difficulties in its manufacture and measuring control, and the required turbulence of mixture formation in the sickle-shaped combustion chamber is not provided, which negatively affects the mass velocity and quality of combustion. The disadvantages include engine features, in which there is a mixture of exhaust gases and a new charge, low reliability and durability of radial seals.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий варианты исполнения для рабочих циклов за один или два оборота коленвала, содержащий неподвижный корпус с плоскими уплотнительными крышками на его торцах и выполненной в нем трехсторонней рабочей камерой в форме фигуры постоянной ширины, образованной радиусами сопряженных дуг, удовлетворяющих условиюKnown rotary piston internal combustion engine having options for working cycles for one or two crankshaft revolutions, comprising a fixed housing with flat sealing caps at its ends and a triangular working chamber made in it in the form of a figure of constant width formed by the radii of conjugate arcs satisfying condition

Figure 00000006
Figure 00000006

где М - ширина размаха по наружным кромкам уплотнительных элементов, установленных на торцах ротора-поршня;where M is the width of the span along the outer edges of the sealing elements mounted on the ends of the rotor-piston;

R - больший радиус сопряженных дуг;R is the larger radius of the conjugate arcs;

r - меньший радиус сопряженных дуг;r is the smaller radius of the conjugate arcs;

D - диаметр в центре торцовых крышек, охватывающий вентиляционные каналы.D is the diameter in the center of the end caps, covering the ventilation ducts.

В двигателе имеется газораспределительный механизм в виде двух окон газообмена, выполненных в стенках корпуса рабочей камеры вблизи одной из ее вершин, расположенной напротив стороны с установленным на ней источником воспламенения. А также осесимметричный ротор-поршень с цилиндрическими поверхностями головок, установленный на коленвалу при помощи ползуна, размещенного в продольном пазу ротора-поршня, при этом длина ротора-поршня, который разделяет рабочую камеру на две полости, равна постоянной ширине рабочей камеры. Ротор-поршень двигателя снабжен двумя парами роликов, установленных на его торцах соосно цилиндрическим поверхностям головок и взаимодействующих с цилиндрическими рабочими поверхностями секторов на коленвале (RU, патент 2152522 от 27.11.1998).The engine has a gas distribution mechanism in the form of two gas exchange windows made in the walls of the working chamber body near one of its vertices, located opposite the side with the ignition source installed on it. As well as an axisymmetric rotor-piston with cylindrical surfaces of the heads mounted on the crankshaft using a slider located in the longitudinal groove of the rotor-piston, the length of the rotor-piston that divides the working chamber into two cavities is equal to the constant width of the working chamber. The rotor-piston of the engine is equipped with two pairs of rollers mounted on its ends coaxially to the cylindrical surfaces of the heads and interacting with the cylindrical working surfaces of the sectors on the crankshaft (RU, patent 2152522 from 11/27/1998).

Недостатком данного двигателя является наличие в роторе-поршне продольного паза с размещенным в нем ползуном, которому необходимо высокое качество рабочих поверхностей скольжения при жестких требованиях симметричности сопрягаемых деталей, что приводит к технологическим трудностям при изготовлении и ремонте. При этом ползун представляет собой разъемный подшипник скольжения с высокими параметрами нагрузки в парах трения как с кривошипной шейкой коленвала, так и пазом ротора-поршня, эта сложность конструкции ведет к снижению надежности и долговечности механизма, с учетом взаимной ограниченности размеров кривошипной шейки и ширины паза. Подобные ограничения возможностей механизма содержатся и при создании представленного двигателя в случае использования шатуна, встроенного в конструкцию ротора-поршня, вместо ползуна.The disadvantage of this engine is the presence of a longitudinal groove in the rotor-piston with a slider located in it, which requires high quality sliding surfaces with stringent symmetry requirements of the mating parts, which leads to technological difficulties in the manufacture and repair. In this case, the slider is a separable sliding bearing with high load parameters in friction pairs with both the crank neck of the crankshaft and the groove of the rotor-piston, this design complexity reduces the reliability and durability of the mechanism, taking into account the mutual limited size of the crank neck and groove width. Similar restrictions on the capabilities of the mechanism are also contained when creating the presented engine in the case of using a connecting rod integrated in the design of the rotor-piston instead of the slide.

В основу изобретения поставлена задача создания надежного в работе и долговечного роторно-поршневого двигателя с наибольшей мощностью при меньших весогабаритных показателях и простого как в технологическом, так и конструктивном исполнении.The basis of the invention is the task of creating a reliable and durable rotary piston engine with the highest power at lower weight and dimensions and simple in both technological and structural design.

Поставленная задача решается тем, что в заявленном роторно-поршневом двигателе, содержащем неподвижный корпус с плоскими уплотнительными крышками на его торцах и выполненной в нем трехсторонней камерой в форме фигуры постоянной ширины, образованной радиусами сопряженных дуг, удовлетворяющих условиюThe problem is solved in that in the inventive rotary piston engine containing a stationary housing with flat sealing caps at its ends and made in it a three-sided chamber in the form of a figure of constant width formed by the radii of the conjugate arcs satisfying the condition

Figure 00000007
Figure 00000007

где М - ширина размаха по наружным кромкам уплотнительных элементов, установленных на торцах ротора-поршня;where M is the width of the span along the outer edges of the sealing elements mounted on the ends of the rotor-piston;

R - больший радиус сопряженных дуг;R is the larger radius of the conjugate arcs;

r - меньший радиус сопряженных дуг;r is the smaller radius of the conjugate arcs;

D - диаметр в центре торцовых крышек, охватывающий вентиляционные каналы,D is the diameter in the center of the end caps, covering the ventilation ducts,

газораспределительный механизм двигателя в виде двух окон газообмена, выполненных в стенках корпуса рабочей камеры вблизи одной из ее вершин, расположенной напротив стороны с установленным на ней источником воспламенения (форсункой или свечой зажигания), осесимметричный ротор-поршень с цилиндрическими поверхностями головок, расположенный в рабочей камере, а длина его равна постоянной ширине рабочей камеры, систему уплотнения ротора-поршня, состоящую из пластин радиального уплотнения, установленных в вершинах головок ротора-поршня, и уплотнительных элементов, расположенных на его торцах, механизм привода двигателя, снабженный двумя парами роликов, установленных на торцах ротора-поршня соосно цилиндрическим поверхностям его головок и взаимодействующих с цилиндрическими рабочими поверхностями секторов на коленвалу, согласно изобретению ротор-поршень, расположенный внутри рабочей камеры, установлен центральным отверстием на втулку-эксцентрик, размещенную на кривошипной шейке выходного коленвала, при этом эксцентриситет коленвала и втулки-эксцентрика выбирается по соотношениям соответственно вариантам исполненияgas distribution mechanism of the engine in the form of two gas exchange windows made in the walls of the working chamber body near one of its vertices, located opposite the side with an ignition source installed on it (nozzle or spark plug), an axisymmetric rotor-piston with cylindrical surfaces of the heads located in the working chamber and its length is equal to the constant width of the working chamber, the rotor-piston sealing system, consisting of radial seal plates installed at the tops of the rotor-piston heads, and sealing elements located at its ends, the engine drive mechanism, equipped with two pairs of rollers mounted on the ends of the rotor-piston coaxially to the cylindrical surfaces of its heads and interacting with the cylindrical working surfaces of the sectors on the crankshaft, according to the invention, the rotor-piston located inside the working chamber is installed the Central hole on the eccentric sleeve, located on the crank neck of the output crankshaft, while the eccentricity of the crankshaft and eccentric sleeve is selected ratios of respectively the embodiments

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000008
Figure 00000009

илиor

Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000010
Figure 00000011

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;

К - эксцентриситет коленвала;K - crankshaft eccentricity;

Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика.E is the eccentricity of the eccentric sleeve.

Именно выполнение в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) механизма привода, снабженного ротором-поршнем, расположенным внутри рабочей камеры и установленным центральным отверстием на втулку-эксцентрик, размещенную на кривошипной шейке выходного коленвала, при этом эксцентриситет коленвала и втулки-эксцентрика выбраны по соотношениям соответственно вариантам исполненияIt is the execution in the internal combustion engine (ICE) of the drive mechanism equipped with a rotor-piston located inside the working chamber and installed by a central hole on the eccentric sleeve located on the crank neck of the output crankshaft, while the eccentricity of the crankshaft and eccentric sleeve are selected according to the ratios according to the options execution

Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000012
Figure 00000013

илиor

Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000014
Figure 00000015

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;

К - эксцентриситет коленвала;K - crankshaft eccentricity;

Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика,E is the eccentricity of the sleeve-eccentric,

отличает заявленное техническое решение от прототипа и обуславливает соответствие этого решения критерию «НОВИЗНА».distinguishes the claimed technical solution from the prototype and determines the compliance of this solution with the criterion of "NOVELTY."

Из уровня техники известны роторно-поршневые двигатели с механизмами, обеспечивающие порядок рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания и определенную траекторию движения ротора-поршня под давлением рабочих газов в рабочей камере при передаче энергии на выходной коленвал. Однако из уровня техники неизвестны роторно-поршневые двигатели с приводом, снабженным втулкой-эксцентриком, связывающей ротор-поршень с коленвалом в единый кинематический механизм внутри рабочей камеры и взаимодействующий с ней в процессе работы, что обеспечивается при условии выбора соотношений эксцентриситетов коленвала и втулки-эксцентрика в соответствии с вариантами исполненияThe prior art rotary piston engines with mechanisms that ensure the order of the working process of the internal combustion engine and a certain trajectory of the rotor-piston under the pressure of the working gases in the working chamber when transmitting energy to the output crankshaft. However, rotor-piston engines with a drive equipped with an eccentric sleeve connecting the rotor-piston with the crankshaft into a single kinematic mechanism inside the working chamber and interacting with it during operation are unknown from the prior art, which is ensured if the ratios of the eccentricities of the crankshaft and eccentric sleeve are selected according to options

Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000016
Figure 00000017

илиor

Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000018
Figure 00000019

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;

К - эксцентриситет коленвала;K - crankshaft eccentricity;

Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика,E is the eccentricity of the sleeve-eccentric,

что доказывает соответствие заявленного технического решения критерию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».which proves the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "INVENTIVE LEVEL".

Наличие промежуточного звена в кинематической связи механизма двигателя между ротором-поршнем и выходным коленвалом в виде втулки-эксцентрика, размещенной в центральном отверстии ротора-поршня и установленной на кривошипной шейке коленвала, обеспечивает три одинаковых такта движения ротора-поршня в рабочей камере за один оборот коленвала. Выбранные соотношения эксцентриситетов выходного коленвала и втулки в соответствии с вариантами исполнений двигателяThe presence of an intermediate link in the kinematic connection of the engine mechanism between the rotor-piston and the output crankshaft in the form of an eccentric sleeve located in the central hole of the rotor-piston and mounted on the crank neck of the crankshaft provides three identical strokes of the rotor-piston movement in the working chamber during one crankshaft revolution . Selected ratios of the eccentricities of the output crankshaft and the sleeve in accordance with engine designs

Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000020
Figure 00000021

илиor

Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000022
Figure 00000023

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;

К - эксцентриситет коленвала;K - crankshaft eccentricity;

Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика,E is the eccentricity of the sleeve-eccentric,

позволяют получить два типа двигателя с разными свойствами, основными признаками отличия в них является выполнение теплового рабочего процесса за один или два оборота выходного коленвала, что предопределит различие потребительских свойств и параметров при использовании (частота вращения, удельная масса и т.п.).allow you to get two types of engine with different properties, the main signs of difference in them is the thermal workflow for one or two turns of the output crankshaft, which will predetermine the difference in consumer properties and parameters when used (speed, specific gravity, etc.).

Благодаря простым цилиндрическим формам рабочих поверхностей втулки-эксцентрика и отверстия в роторе-поршне, отсутствию разъемных деталей, повышению их несущей способности, упрощению технологии изготовления и ремонта в процессе эксплуатации повысится надежность двигателя, уменьшится количество деталей и затраты на производство, что и доказывает соответствие заявленного технического решения критерию «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ».Due to the simple cylindrical shapes of the working surfaces of the eccentric sleeve and the holes in the rotor-piston, the absence of detachable parts, the increase in their bearing capacity, the simplification of manufacturing and repair technology during operation, the engine reliability will increase, the number of parts and production costs will decrease, which proves the conformity of the declared technical solution to the criterion "INDUSTRIAL APPLICABILITY".

Порядок и принципы работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания поясняются техническими чертежами, где схематически изображено:The order and principles of operation of a rotary piston internal combustion engine are illustrated by technical drawings, which schematically depict:

фиг.1 - положение элементов двигателя в мертвой точке, перед началом рабочего хода, разрез А-А на фиг.2;figure 1 - the position of the engine elements in the dead point, before the start of the stroke, section aa in figure 2;

фиг.2 - общий вид роторно-поршневого двигателя, совершающего рабочий цикл за 1 оборот коленвала;figure 2 is a General view of a rotary piston engine making a duty cycle for 1 revolution of the crankshaft;

фиг.3 - положение элементов двигателя в мертвой точке, перед началом рабочего хода, разрез Б-Б на фиг.4;figure 3 - the position of the engine elements in the dead point, before the start of the stroke, section BB in figure 4;

фиг.4 - общий вид роторно-поршневого двигателя, совершающего рабочий цикл за 2 оборота коленвала;figure 4 is a General view of a rotary piston engine making a duty cycle for 2 revolutions of the crankshaft;

фиг.5 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и средине 1 такта впуск-выпуск двигателя с рабочим циклом за 1 оборот;5 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and in the middle of 1 stroke inlet-outlet of the engine with a duty cycle of 1 revolution;

фиг.6 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и перед концом 2 такта сжатия двигателя с рабочим циклом за 1 оборот;6 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and before the end of the 2nd compression stroke of the engine with a duty cycle of 1 revolution;

фиг.7 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и перед концом 3 такта рабочий ход - расширение;Fig.7 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and before the end of the 3rd step of the stroke - expansion;

фиг.8 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и средине 1 такта впуск-выпуск двигателя с рабочим циклом за 1 оборот;Fig. 8 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and in the middle of 1 cycle of the engine inlet-outlet with a duty cycle of 1 revolution;

фиг.9 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и перед концом 2 такта сжатия двигателя с рабочим циклом за 1 оборот;Fig.9 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and before the end of the 2nd compression stroke of the engine with a duty cycle of 1 revolution;

фиг.10 - схема положений ротора-поршня в начале (штриховые линии) и перед концом 3 такта рабочий ход - расширение;figure 10 is a diagram of the positions of the rotor-piston at the beginning (dashed lines) and before the end of the 3rd step of the stroke - expansion;

Для обеспечения непрерывной работы любого двигателя внутреннего сгорания, и роторно-поршневого тоже, в его рабочую камеру 2, расположенную внутри неподвижного корпуса 1, необходимо периодически вводить каждый раз новые порции воздуха и смешивать с ним топливо в пропорции и качестве смеси, пригодной к воспламенению и совершению работы рабочим телом. Отработавшие продукты сгорания выбрасывать в атмосферу.To ensure the continuous operation of any internal combustion engine, and rotary-piston, in its working chamber 2, located inside the stationary housing 1, it is necessary to periodically introduce new portions of air each time and mix fuel with it in proportion and quality of the mixture, suitable for ignition and the completion of work by the working fluid. Spent exhaust products into the atmosphere.

Приготовление топливовоздушной смеси может быть:The preparation of the air-fuel mixture may be:

внешним - с электронным впрыском в воздух впускного патрубка и тому подобным способом;external - with electronic injection into the air of the inlet pipe and the like;

внутренним - при впрыске топлива форсункой 16 непосредственно в камеру сгорания после предварительного сжатия.internal - when fuel is injected by the nozzle 16 directly into the combustion chamber after preliminary compression.

Воспламенение топливовоздушной смеси может происходить как от свечи зажигания, установленной на место форсунки 16 при внешнем смесеобразовании, например с использованием бензина, так и после впрыска дизельного топлива в камеру сгорания 6 форсункой 16 от достаточно высокой температуры предварительно сжатого заряда воздуха в конце процесса сжатия.Ignition of the air-fuel mixture can occur both from the spark plug installed in place of the nozzle 16 during external mixture formation, for example using gasoline, and after diesel fuel is injected into the combustion chamber 6 by the nozzle 16 from a sufficiently high temperature of the pre-compressed air charge at the end of the compression process.

Совместная работа кинематики механизма двигателя и газораспределительного процесса в нем позволяет осуществлять необходимую для непрерывного действия двигателя последовательность в чередовании пяти процессов в рабочей камере 2, составляющих рабочий цикл: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск.The joint work of the kinematics of the engine mechanism and the gas distribution process in it allows us to carry out the sequence necessary for the continuous operation of the engine in the alternation of five processes in the working chamber 2 that make up the working cycle: intake, compression, combustion, expansion and exhaust.

Рабочий цикл преобразует в механическую работу часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топливной смеси в рабочей камере 2 в виде быстрого подъема давления газов, и состоит из трех тактов.The working cycle converts into mechanical work part of the thermal energy released during the combustion of the fuel mixture in the working chamber 2 in the form of a rapid rise in gas pressure, and consists of three clock cycles.

Тактом является часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения (поворота) ротора-поршня 4 между двумя мертвыми точками. В ходе каждого такта ротор-поршень 4 совершает плавное начало хода, движение и плавную остановку в конце, а после остановки, изменив центр вращения, начинает новый такт, сохранив направление движения. За три такта ротор-поршень 4 поворачивается на 180°, три раза по 60° в каждом такте.The cycle is part of the duty cycle, carried out in the interval of movement (rotation) of the rotor-piston 4 between two dead points. During each cycle, the rotor-piston 4 makes a smooth start of movement, movement and a smooth stop at the end, and after stopping, changing the center of rotation, starts a new cycle, preserving the direction of movement. For three cycles, the rotor-piston 4 rotates 180 °, three times 60 ° in each cycle.

Механизм привода двигателя обеспечивает заданный порядок в три такта движения ротора-поршня 4 за время совершения полного рабочего цикла в рабочей камере 2. Внутренняя форма рабочей камеры 2 - это сопряженные цилиндрическими поверхностями фигуры постоянной ширины, при этом цилиндры вершин очерчены малыми дугами, а сторон - большими.The engine drive mechanism provides a predetermined three-stroke order of movement of the rotor-piston 4 during the complete working cycle in the working chamber 2. The internal shape of the working chamber 2 is a constant-width figure conjugated by cylindrical surfaces, while the top cylinders are outlined by small arcs, and the sides big ones.

Такты происходят поочередно в течение поворота ротора-поршня 4 в вершинах трехсторонней рабочей камеры 2 вокруг центров «а», «b» и «с» сопряженных дуг. Обе головки ротора-поршня 4 представляют собой части цилиндрических поверхностей, вписанные в вершины рабочей камеры 2. Расстояние между центрами цилиндров головок ротора-поршня 4 равно расстояниям между центрами дуг фигуры постоянной ширины. Геометрическая форма сторон ротора-поршня 4 произвольна, но выполнена в соответствии с требованиями для камер сгорания, общими для всех двигателей внутреннего сгорания, например в форме усеченной сферы.Beats take place alternately during the rotation of the rotor-piston 4 at the vertices of the three-sided working chamber 2 around the centers "a", "b" and "c" of the conjugate arcs. Both heads of the rotor-piston 4 are parts of cylindrical surfaces inscribed at the tops of the working chamber 2. The distance between the centers of the cylinders of the heads of the rotor-piston 4 is equal to the distances between the centers of the arcs of a figure of constant width. The geometric shape of the sides of the rotor-piston 4 is arbitrary, but is made in accordance with the requirements for combustion chambers common to all internal combustion engines, for example in the form of a truncated sphere.

Ротор-поршень 4 под действием втулки-эксцентрика 5, установленной в его центральном отверстии под действием коленвала 3, поворачивается на 60° за каждый такт, от мертвой точки в начале такта до мертвой точки в конце такта. Втулка-эксцентрик 5 приводится в движение кривошипной шейкой коленвала 3, который за каждый такт поворачивается на 120° по часовой стрелке или на 240° против часовой стрелки, в зависимости от исполнения секторов 8 на коленвале 3.The rotor-piston 4 under the action of the eccentric sleeve 5 installed in its central hole under the action of the crankshaft 3 rotates 60 ° per cycle, from the dead center at the beginning of the cycle to the dead point at the end of the cycle. The eccentric sleeve 5 is driven by the crank neck of the crankshaft 3, which rotates 120 ° clockwise or 240 ° counterclockwise for each cycle, depending on the performance of sectors 8 on the crankshaft 3.

Для обеспечения однозначного порядка и направления вращения ротора-поршня 4 вокруг центров «a», «b» и «с» сопряженных дуг механизм привода снабжен двумя парами роликов 7, установленных на торцах ротора-поршня 4 соосно цилиндрам его головок. Ролики 7 попарно взаимодействуют с рабочими поверхностями секторов 8, перекатываясь по ним во время поворота коленвала 3, что обеспечивает удержание роликов 7 и одну из головок ротора-поршня 4 в центре их вращения в одной из вершин трехсторонней рабочей камеры 2 в течение такта.To ensure an unambiguous order and direction of rotation of the rotor-piston 4 around the centers “a”, “b” and “c” of the conjugate arcs, the drive mechanism is equipped with two pairs of rollers 7 mounted on the ends of the rotor-piston 4 coaxially to the cylinders of its heads. The rollers 7 interact in pairs with the working surfaces of the sectors 8, rolling over them during the rotation of the crankshaft 3, which ensures the retention of the rollers 7 and one of the heads of the rotor-piston 4 in the center of their rotation in one of the vertices of the three-sided working chamber 2 during the cycle.

Уплотнение ротора-поршня 4 в рабочей камере 2 осуществляется пластинами 9 по радиальным стенкам рабочей камеры 2, а уплотнительными элементами 10 - по торцам крышек 11 и 12, установленных неподвижно на торцах корпуса 1 и закрывающих рабочую камеру 2.The sealing of the rotor-piston 4 in the working chamber 2 is carried out by the plates 9 along the radial walls of the working chamber 2, and by the sealing elements 10 - along the ends of the covers 11 and 12, which are mounted motionless on the ends of the housing 1 and covering the working chamber 2.

Ротор-поршень 4, оснащенный радиальными уплотнительными пластинами 9 и торцовыми уплотнительными элементами 10, в течение всего рабочего цикла разделяет рабочую камеру 2 на две полости - надпоршневую и подпоршневую. Механизм газораспределения при этом неразрывно согласован в совершении рабочего цикла с механизмом привода за счет положения окон 14 и 15 газообмена вблизи одной из вершин рабочей камеры 2, расположенной напротив стороны с форсункой 16 при внутреннем смесеобразовании, или со свечой зажигания при внешнем смесеобразовании. Начало и конец окон 14 и 15 выполнены так, что по ходу движения пластин 9 радиального уплотнения ротора-поршня 4 в рабочей камере 2 происходит своевременное открывание и закрывание их для впуска и выпуска газов, обеспечивая тем самым необходимое чередование рабочих процессов двигателя внутреннего сгорания.The rotor-piston 4, equipped with radial sealing plates 9 and end sealing elements 10, during the entire working cycle divides the working chamber 2 into two cavities - the over-piston and under-piston. The gas distribution mechanism is inextricably coordinated in the execution of the working cycle with the drive mechanism due to the position of the gas exchange windows 14 and 15 near one of the vertices of the working chamber 2, located opposite the side with the nozzle 16 during internal mixture formation, or with the spark plug during external mixture formation. The beginning and end of the windows 14 and 15 are made so that in the direction of movement of the plates 9 of the radial seal of the rotor-piston 4 in the working chamber 2, they are timely opened and closed for gas inlet and outlet, thereby providing the necessary alternation of the working processes of the internal combustion engine.

Для выхода из мертвой точки и перемещений, не связанных с получением энергии под давлением нагретого от сгорания топлива газов, в роторно-поршневом двигателе на концах коленвала 3 установлены, со шпонками 19 и крышками 20, маховики 17 и 18. Они дополнительно служат для динамической балансировки масс подвижных деталей двигателя относительно центра вращающегося с ними коленвала 3. Съем металла для обеспечения сбалансированности перемещающихся масс деталей в двигателе производится традиционно, например, в местах на внутренних торцах маховиков 17 и 18.To exit the dead center and displacements not related to the generation of energy under the pressure of the gas heated from combustion of fuel, in the rotary piston engine at the ends of the crankshaft 3 are installed, with keys 19 and covers 20, flywheels 17 and 18. They additionally serve for dynamic balancing masses of moving engine parts relative to the center of the crankshaft rotating with them 3. Metal removal to ensure the balance of moving masses of parts in the engine is traditionally done, for example, in places at the inner ends of the flywheels 17 and 18.

Первый такт - впуск-выпуск. Он происходит за время поворота ротора-поршня 4 в вершине рабочей камеры 2 вокруг центра «а» сопряженных дуг. В течение всего первого такта через впускное окно 14 в рабочую камеру 2 поступает свежий заряд, а через окно 15 выпускаются остаточные отработавшие газы. Начальное положение ротора-поршня 4 показано штриховыми линиями.The first beat is inlet-outlet. It occurs during the rotation of the rotor-piston 4 at the top of the working chamber 2 around the center "a" of the conjugate arcs. During the entire first cycle, a fresh charge enters the working chamber 2 through the inlet window 14, and residual exhaust gases are released through the window 15. The initial position of the rotor-piston 4 is shown by dashed lines.

Второй такт - сжатие. Он происходит при повороте ротора-поршня 4 вокруг центра «b» сопряженных дуг. Начинается такт тем, что перекрывается впускное окно 14 пластиной 9 радиального уплотнения ротора-поршня 4 в момент, когда скорость потока газов на впуске замедляется до минимума. Затем происходит сжатие заряда при движении ротора-поршня 4 к мертвой точке, образуя в конце хода замкнутую камеру сгорания 6. В процессе сжатия заряда происходит его нагрев, температура которого зависит от степени и скорости сжатия. Заряд воспламеняется вблизи от мертвой точки с определенным опережением в тот момент, при котором резкий подъем давления газов в камере сгорания 6 выпадет на начало рабочего хода и процесса расширения газов (рабочего тела). Опережение воспламенения выполняется в зависимости от исполнения секторов 8, ориентировочно, на 10°…20° или на 20°…40° поворота коленвала 3 до мертвой точки либо от температуры возникшей в процессе сжатия после впрыска дизельного топлива форсункой, либо от свечи зажигания при бензиновом внешнем смесеобразовании.The second measure is compression. It occurs when the rotor-piston 4 rotates around the center “b” of the conjugate arcs. The cycle begins by the fact that the inlet window 14 is blocked by the plate 9 of the radial seal of the rotor-piston 4 at a time when the gas flow rate at the inlet is decelerated to a minimum. Then, the charge is compressed when the rotor-piston 4 moves to the dead point, forming a closed combustion chamber 6. At the end of the stroke, the charge is heated, the temperature of which depends on the degree and speed of compression. The charge ignites near the dead center with a certain lead at the moment at which a sharp rise in gas pressure in the combustion chamber 6 falls at the beginning of the working stroke and the process of gas expansion (working fluid). Ignition timing is carried out depending on the performance of sectors 8, tentatively, by 10 ° ... 20 ° or 20 ° ... 40 ° of crankshaft 3 turning to the dead point or from the temperature that occurred during compression after injection of diesel fuel with a nozzle, or from a spark plug with gasoline external mixture formation.

Третий такт - рабочий ход, расширение. В течение третьего такта ротор-поршень 4 поворачивается вокруг центра «с» сопряженных дуг. Происходит расширение газов и преобразование энергии сгоревшего топлива в механическое движение ротора-поршня 4 под давлением газов и вращение коленвала 3 с накоплением кинетической энергии маховиками 17 и 18 и подвижными деталями двигателя в целом. В конце расширения, после открытия выпускного окна 15, начинается выпуск, заканчивается третий такт и рабочий цикл.The third step is a working move, expansion. During the third cycle, the rotor-piston 4 rotates around the center "c" of the conjugate arcs. The gases expand and the energy of the burned fuel is converted into the mechanical movement of the rotor-piston 4 under gas pressure and the crankshaft 3 rotates with the accumulation of kinetic energy by the flywheels 17 and 18 and the moving parts of the engine as a whole. At the end of the expansion, after the opening of the outlet window 15, the release begins, the third cycle and the duty cycle end.

В процессе сжатия и расширения в рабочей камере 2 под ротором-поршнем 4 происходит вентилирование и очистка отделенной подпоршневой части рабочей камеры 2 от остаточных газов за счет инерции уходящих выхлопных газов и подходящего воздуха из патрубка системы впуска или под действием нагнетателя наддува. Эта особенность конструкции двигателя указывает на то, что в представленном роторно-поршневом ДВС лучше использовать внутреннее смесеобразование. Допустим и дозированный впрыск топлива в конец впускного канала или в поток впускаемого воздуха непосредственно в рабочую камеру на такте впуска в целях исключения потерь топлива.In the process of compression and expansion in the working chamber 2 under the rotor-piston 4, the residual gases are vented and the separated piston part of the working chamber 2 is vented due to inertia of the exhaust exhaust gases and suitable air from the inlet of the intake system or under the action of a supercharger. This feature of the engine design indicates that it is better to use internal mixture formation in the rotary-piston internal combustion engine. We also allow metered fuel injection at the end of the inlet channel or into the intake air stream directly into the working chamber at the intake stroke in order to avoid fuel loss.

Геометрическое соотношение между радиусами сопряженных дуг должно удовлетворять требованиям формулыThe geometric relationship between the radii of the conjugate arcs must satisfy the requirements of the formula

Figure 00000024
Figure 00000024

где М - ширина размаха по наружным кромкам уплотнительных элементов 10, установленных на торцах ротора-поршня 4;where M is the width of the span along the outer edges of the sealing elements 10 mounted on the ends of the rotor-piston 4;

R - больший радиус сопряженной дуги;R is the larger radius of the conjugate arc;

r - меньший радиус сопряженной дуги;r is the smaller radius of the conjugate arc;

D - диаметр в центре крышек 11 и 12, охватывающий расположенные в центре вентиляционные каналы.D is the diameter in the center of the covers 11 and 12, covering the centrally located ventilation ducts.

Оно определяет размеры рабочей камеры 2, ротора-поршня 4, эксцентриситет кривошипной шейки коленвала 3 и втулки-эксцентрика 5, а также обеспечивает необходимое отделение внутренней полости ротора-поршня 4 от полостей рабочей камеры 2.It determines the dimensions of the working chamber 2, the rotor-piston 4, the eccentricity of the crank neck of the crankshaft 3 and the eccentric sleeve 5, and also provides the necessary separation of the internal cavity of the rotor-piston 4 from the cavities of the working chamber 2.

Claims (1)

Роторно-поршневой трехтактный двигатель внутреннего сгорания, имеющий варианты исполнения для рабочих циклов за один или два оборота коленвала, содержащий неподвижный корпус с плоскими уплотнительными крышками на его торцах и выполненной в нем трехсторонней рабочей камерой в форме фигуры постоянной ширины, образованной радиусами сопряженных дуг, удовлетворяющих условию
Figure 00000025

где М - ширина размаха по наружным кромкам уплотнительных элементов, установленных на торцах ротора-поршня;
R - больший радиус сопряженных дуг;
r - меньший радиус сопряженных дуг;
D - диаметр в центре торцовых крышек, охватывающий расположенные в центре вентиляционные каналы,
газораспределительный механизм в виде двух окон газообмена, выполненных в стенках корпуса рабочей камеры вблизи одной из ее вершин, расположенной напротив стороны с установленным на ней источником воспламенения, осесимметричный ротор-поршень с цилиндрическими поверхностями головок, расположенный в рабочей камере, а длина его равна постоянной ширине рабочей камеры, систему уплотнения ротора-поршня, состоящую из пластин радиального уплотнения, установленных в вершинах головок ротора-поршня, и уплотнительных элементов, расположенных на его торцах, механизм привода двигателя, снабженный двумя парами роликов, установленных на торцах ротора-поршня соосно с цилиндрическими поверхностями головок и взаимодействующих с цилиндрическими рабочими поверхностями секторов на коленвалу, отличающийся тем, что ротор-поршень, расположенный внутри рабочей камеры, установлен центральным отверстием на втулку-эксцентрик, размещенную на кривошипной шейке выходного коленвала, при этом эксцентриситет коленвала и втулки-эксцентрика выбирается по соотношениям соответственно вариантам исполнения:
Figure 00000026
Figure 00000027

или
Figure 00000028
Figure 00000029

где d - диаметр окружности, вписанной в равносторонний треугольник с вершинами в центрах сопряженных дуг;
K - эксцентриситет коленвала;
Е - эксцентриситет втулки-эксцентрика.
A rotary-piston three-stroke internal combustion engine having variants for working cycles in one or two crankshaft revolutions, comprising a fixed housing with flat sealing caps at its ends and a triangular working chamber made in it in the form of a figure of constant width formed by the radii of conjugate arcs satisfying condition
Figure 00000025

where M is the width of the span along the outer edges of the sealing elements mounted on the ends of the rotor-piston;
R is the larger radius of the conjugate arcs;
r is the smaller radius of the conjugate arcs;
D is the diameter in the center of the end caps, covering the ventilation ducts located in the center,
gas distribution mechanism in the form of two gas exchange windows made in the walls of the working chamber body near one of its vertices, located opposite the side with the ignition source installed on it, an axisymmetric rotor-piston with cylindrical surfaces of the heads located in the working chamber, and its length is equal to a constant width the working chamber, the sealing system of the rotor-piston, consisting of radial sealing plates installed at the tops of the heads of the rotor-piston, and sealing elements located on its ends, the engine 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 cylindrical working surfaces of the sectors on the crankshaft, characterized in that the rotor-piston located inside the working chamber is mounted with a central hole on an eccentric sleeve located on the crank neck of the output crankshaft, while the eccentricity of the crankshaft and eccentric sleeve is selected according to the ratios, respectively, of the options and completion:
Figure 00000026
Figure 00000027

or
Figure 00000028
Figure 00000029

where d is the diameter of a circle inscribed in an equilateral triangle with vertices at the centers of conjugate arcs;
K - crankshaft eccentricity;
E is the eccentricity of the eccentric sleeve.
RU2006121606/06A 2006-06-20 2006-06-20 Rotary-piston three-phase internal combustion engine RU2386046C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121606/06A RU2386046C2 (en) 2006-06-20 2006-06-20 Rotary-piston three-phase internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121606/06A RU2386046C2 (en) 2006-06-20 2006-06-20 Rotary-piston three-phase internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006121606A RU2006121606A (en) 2007-12-27
RU2386046C2 true RU2386046C2 (en) 2010-04-10

Family

ID=39018676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121606/06A RU2386046C2 (en) 2006-06-20 2006-06-20 Rotary-piston three-phase internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386046C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006121606A (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA006410B1 (en) Internal combustion engine and method
CA2470552A1 (en) Sequential rotary piston engine
US4057035A (en) Internal combustion engines
JP3143564B2 (en) Cam type engine
US20060150946A1 (en) Rotary piston engine
JP2631626B2 (en) Rotary engine
RU2386046C2 (en) Rotary-piston three-phase internal combustion engine
EP0781370A1 (en) Internal combustion engine
RU2351780C1 (en) Rotor-piston internal combustion engine
US3872840A (en) Rotary machine
RU2538990C1 (en) Rotor-piston internal combustion engine
JP2011512487A (en) Rotary piston internal combustion engine
CA1119964A (en) Internal combustion engine
RU2737467C1 (en) Conrod-free rotary engine
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
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
CN208734431U (en) A kind of inner cylinder body and rotary combustion engine
RU2152522C1 (en) Rotary piston internal combustion engine
RU2539412C1 (en) Rotary two-chamber internal combustion engine
RU226493U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU200107U1 (en) Connecting rod rotor motor
RU2829558C1 (en) Internal combustion engine
RU2805946C1 (en) Rotary piston internal combustion engine
RU2241839C2 (en) Internal combustion engine
RU2076217C1 (en) Rotary internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20090513

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20090723

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100621