RU2386046C2 - Rotary-piston three-phase internal combustion engine - Google Patents
Rotary-piston three-phase internal combustion engine Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
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
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
илиor
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
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
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
илиor
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
илиor
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
илиor
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
илиor
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
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
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
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
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
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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
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-
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-
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-
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
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
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
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
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
Claims (1)
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:
или
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
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:
or
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.
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) |
-
2006
- 2006-06-20 RU RU2006121606/06A patent/RU2386046C2/en not_active IP Right Cessation
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 |