RU2425233C1 - Rotary-piston internal combustion engine - Google Patents
Rotary-piston internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425233C1 RU2425233C1 RU2010112080/06A RU2010112080A RU2425233C1 RU 2425233 C1 RU2425233 C1 RU 2425233C1 RU 2010112080/06 A RU2010112080/06 A RU 2010112080/06A RU 2010112080 A RU2010112080 A RU 2010112080A RU 2425233 C1 RU2425233 C1 RU 2425233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- rotor
- combustion chamber
- engine
- ring
- 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
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, а именно к двигателям турбокомпрессорного типа.The invention relates to engine building, in particular to rotary piston internal combustion engines, and in particular to turbocharger type engines.
Предложенный роторно-поршневой двигатель обладает свойством газовой турбины, так как снабжен компрессором, камерой сгорания и турбиной, а по принципу действия является поршневым двигателем внутреннего сгорания с четырьмя тактами работы: впуском, сжатием, рабочим ходом и выпуском.The proposed rotary piston engine has the property of a gas turbine, as it is equipped with a compressor, a combustion chamber and a turbine, and according to the principle of operation, it is a piston internal combustion engine with four cycles of operation: inlet, compression, working stroke and exhaust.
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых установлены вращающиеся первый и второй роторы, выполненные в виде параллельных закрепленных на валу дисков, в одном из которых, первом с большим диаметром, выполнен радиальный паз с глубиной, плавно увеличивающейся от нулевого до наибольшего значения на первой половине дуги окружности этого диска и плавно уменьшающейся от наибольшего значения до нулевого на второй половине дуги окружности этого диска. Между роторами расположена камера сгорания, выполненная в виде соосных внешнего, среднего и внутреннего цилиндров, установленных друг в друге. Внешний цилиндр разделен плоскостью, проходящей через оси вала роторов и цилиндров, на полуцилиндры, первый из которых, являющийся корпусом камеры сгорания, жестко закреплен в корпусе двигателя, а второй из которых, одновременно являющийся поршнем, расположен в пазу диска с большим диаметром с возможностью перемещения относительно первого полуцилиндра до прилегания наклонного днища второго полуцилиндра к основанию радиального паза диска. Средний цилиндр и имеющий возможность вращения внутренний цилиндр снабжены окнами для впуска в камеру сгорания рабочей смеси и перепускными окнами для выпуска горящей рабочей смеси. Диск с меньшим диаметром снабжен выступом, имеющим возможность контакта с корпусом и подпружиненной заслонкой. Свеча зажигания установлена в днище внутреннего цилиндра, обращенном в сторону второго ротора меньшего диаметра. В данном роторно-поршневом двигателе осуществляется сжатие топлива в первом роторе, одновременно - перемещение рабочей смеси в камеру сгорания, где смесь и сгорает. Тепловая энергия передается на второй ротор, где и превращается в механическую (см. патент RU 2193676 С2, МПК7 F02B 53/08).Known rotary piston internal combustion engine containing a housing with working chambers formed by the working cavities in which the rotating first and second rotors are installed, made in the form of parallel disks mounted on the shaft, in one of which, the first with a large diameter, a radial groove is made with depth gradually increasing from zero to the largest value on the first half of the circular arc of this disk and gradually decreasing from the highest value to zero on the second half of the circular arc this about the disk. Between the rotors there is a combustion chamber made in the form of coaxial external, middle and internal cylinders installed in each other. The outer cylinder is divided by a plane passing through the axis of the shaft of the rotors and cylinders into half-cylinders, the first of which, which is the housing of the combustion chamber, is rigidly fixed in the engine housing, and the second of which, simultaneously being the piston, is located in the groove of the disk with a large diameter with the possibility of movement relative to the first half-cylinder until the inclined bottom of the second half-cylinder fits to the base of the radial groove of the disk. The middle cylinder and the rotatable inner cylinder are provided with windows for admitting the working mixture into the combustion chamber and bypass windows for discharging the burning working mixture. A disk with a smaller diameter is provided with a protrusion having the ability to contact the body and the spring-loaded flap. The spark plug is installed in the bottom of the inner cylinder, facing the second rotor of a smaller diameter. In this rotary piston engine, fuel is compressed in the first rotor, while the working mixture is moved to the combustion chamber, where the mixture burns. Thermal energy is transmitted to the second rotor, where it turns into mechanical (see patent RU 2193676 C2, IPC 7 F02B 53/08).
Основным недостатком этого двигателя является невысокая долговечность вследствие сложности с обеспечением длительной работоспособности элементов камеры сгорания, поскольку ее внутренний цилиндр, подверженный влиянию высоких температур, выполнен вращающимся.The main disadvantage of this engine is its low durability due to the difficulty in providing long-term performance of the elements of the combustion chamber, since its inner cylinder, subject to the influence of high temperatures, is made rotating.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу первого ротора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине первого ротора, вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины, выполненный виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине первого ротора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, и выпускным окном для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен первый ротор, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, и выпускного окна в рабочем кольце для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении второго ротора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении второго ротора на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности первого ротора, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения второго ротора. В корпусе камеры сгорания установлена свеча зажигания. Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками, рабочим кольцом и роторами. Сжатие рабочей смеси осуществляется первоначально в первом роторе, выполняющем функцию ротора компрессора, с последующим ее перемещением в камеру сгорания, где смесь и воспламеняется от свечи зажигания и далее поступает в рабочую камеру второго ротора, выполняющего функцию ротора турбины. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается на второй ротор, выполняющий функцию турбины, где и превращается в механическую (см. патент RU 2351780 С1, МПК7 F02B 53/08).The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a rotary piston internal combustion engine containing an engine casing with a working ring that is part of it, having cylindrical inner and outer surfaces, the axes of which are offset in opposite directions relative to the axis of rotation of the engine shaft by an amount that does not allow these surfaces to intersect, by working chambers formed by working cavities in which parallel to the motor shaft a rotating first rotor is installed, which performs the function of a compressor rotor, made in the form of a disk with a through radial rectangular groove formed from the axis of rotation of the motor shaft to the outer surface of this rotor along the width of the latter, in which a spring-loaded working shutter is installed with the possibility of reciprocating movement in the groove of the first the rotor and the fit of its end to the inner cylindrical surface of the working ring with a width equal to the width of the first rotor, a rotating second rotor performing turbine rotor function, made in the form of a glass with a bottom fixed to the shaft, having a thickening in the direction of the axis of rotation of the engine shaft with a width equal to the width of the first rotor, on the side surface of the glass above the combustion chamber, the casing of which is made in the form of a cylinder and rigidly fixed in the engine casing , with a window for the inlet of the working fluid, namely the working mixture, and an exhaust window for the working fluid, namely the burning working mixture, is placed in the hole of the widest part of the working ring, the outer and inner side panels with jets between which the first rotor is integrated inside the working ring, a gas distribution cup interacting with the combustion chamber, having a rotating shaft rigidly attached to its bottom, connected to the engine shaft, integrated between the combustion chamber housing and the working ring and equipped with a bypass window, the configuration of which is similar to the configurations windows of the housing of the combustion chamber for the inlet of the working fluid, namely the working mixture, the exhaust window of the housing of the combustion chamber for the working fluid, namely the burning working mixture, the windows in the working ring for the inlet of the working fluid, namely the working mixture, and the exhaust window in the working ring for the working fluid, namely the burning working mixture, and the bypass window is installed with the possibility of combining with these windows, a L-shaped spring-loaded working flap installed in the thickening of the second rotor with the possibility of rotational movement around its axis, fixed in a thickening of the second rotor at one end of the shutter in the direction of rotation of the rotors in front of the second end of the shutter and fit the other end a cylindrical outer surface of the working ring, a L-shaped spring-loaded sealing plate mounted in the working ring in the area of the combustion chamber with the possibility of a reciprocating movement around its axis, mounted in the working ring in the direction of movement of the rotors behind its faces, and fitting face to the cylindrical outer surface of the first rotor, a L-shaped spring-loaded sealing plate mounted in the working ring in the area of the combustion chamber with the possibility of a rotational movement around g of its axis, fixed in the working ring in the direction of movement of the rotors in front of its faces, and the face of the face to the inner surface of the thickening of the second rotor. A spark plug is installed in the body of the combustion chamber. The working cavities of the engine are formed by the side cheeks, the working ring and the rotors. Compression of the working mixture is carried out initially in the first rotor, which serves as the compressor rotor, with its subsequent movement into the combustion chamber, where the mixture is ignited by the spark plug and then enters the working chamber of the second rotor, which performs the function of the turbine rotor. Thermal energy obtained during the combustion of fuel is transferred to a second rotor that performs the function of a turbine, where it turns into mechanical (see patent RU 2351780 C1, IPC 7 F02B 53/08).
Однако в качестве недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить следующее:However, the following can be noted as disadvantages of the above engine:
- пониженная надежность, обусловленная невысокой надежностью деталей газораспределительного механизма, вызванной резким возрастанием нагрузки на газораспределительный стакан, возникающей при сгорании рабочего тела в камере сгорания, что вызывает деформацию газораспределительного стакана механизма газораспределения и прижатие его к стенкам рабочего кольца и в свою очередь приводит к возрастанию сопротивления вращению газораспределительного стакана и к возможности его заклинивания, то есть ведет к возникновению отказа;- reduced reliability due to the low reliability of the parts of the gas distribution mechanism caused by a sharp increase in the load on the gas distribution cup that occurs when the working fluid is burned in the combustion chamber, which causes the gas distribution cup to deform and press against the walls of the working ring and, in turn, leads to an increase in resistance the rotation of the gas distribution cup and the possibility of its jamming, that is, leads to failure;
- пониженная эффективность работы из-за потерь энергии, возникающих вследствие воспламенения рабочего тела в камере сгорания и ее последующего проталкивания через узкий канал в рабочую полость второго ротора, выполняющего функцию турбины.- reduced operating efficiency due to energy losses resulting from ignition of the working fluid in the combustion chamber and its subsequent pushing through a narrow channel into the working cavity of the second rotor that performs the function of a turbine.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и эффективности работы двигателя путем первоначального воспламенения рабочего тела в камере рабочего хода второго ротора, выполняющего функции ротора турбины, с последующим его воспламенением в камере сгорания, что позволяет уменьшить давление в камере сгорания в момент воспламенения в ней рабочего тела и обеспечить возможность работы двигателя на более «бедном» рабочем теле, так как оно воспламеняется от постоянно нагретой до высокой температуры, достаточной для воспламенения рабочего тела, нити накаливания.The present invention solves the problem of improving the reliability and efficiency of the engine by initially igniting the working fluid in the working chamber of the second rotor, which acts as a turbine rotor, followed by its ignition in the combustion chamber, which allows to reduce the pressure in the combustion chamber at the time of ignition of the working fluid and to provide the possibility of engine operation on a “poorer” working fluid, since it ignites from constantly heated to a high temperature, sufficient to ignite Menenius working fluid filament.
Поставленная задача решается тем, что у роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащего корпус с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу первого ротора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине первого ротора, вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине первого ротора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочего тела и выпускным окном для рабочего тела размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен первый ротор, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочего тела, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочего тела, окна в рабочем кольце для впуска рабочего тела и выпускному окну в рабочем кольце для рабочего тела, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении второго ротора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении второго ротора на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности первого ротора, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сжатия-сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения второго ротора, согласно изобретению в рабочем кольце перед выпускным окном для рабочего тела по направлению вращения роторов выполнено дополнительное выпускное окно с каналом воспламенения, в котором установлена нить накаливания, предназначенная для воспламенения рабочего тела в канале воспламенения, а при системе питания с впрыском топлива камера сгорания снабжена форсункой, установленной в ее торце.The problem is solved in that for a rotary piston internal combustion engine containing a housing with a working ring being a part thereof having cylindrical inner and outer surfaces, the axes of which are offset in opposite directions relative to the axis of rotation of the engine shaft by an amount that does not allow these surfaces to intersect, working chambers formed by working cavities in which a rotating first rotor is installed on the motor shaft in parallel, performing the function of a compressor rotor, Nominal in the form of a disk with a through radial rectangular groove formed from the axis of rotation of the motor shaft to the outer surface of this rotor along the width of the latter, in which a spring-loaded working flap is installed with the possibility of reciprocating movement in the groove of the first rotor and the fit of its end to the inner cylindrical surface of the working rings with a width equal to the width of the first rotor, a rotating second rotor that performs the function of a turbine rotor, made in the form of a glass with a bottom rigidly fixed to the shaft having a thickening in the direction of the axis of rotation of the motor shaft with a width equal to the width of the first rotor, on the side surface of the glass above the combustion chamber, the casing of which is made in the form of a cylinder and rigidly fixed in the engine casing, with a window for the inlet of the working fluid and an exhaust window for the working fluid placed in the opening of the widest part of the working ring, the outer and inner side cheeks, between which inside the working ring is integrated the first rotor, a gas distribution cup interacting with the combustion chamber, a rotating shaft rigidly attached to its bottom, connected to the engine shaft, built between the combustion chamber housing and the working ring and equipped with a bypass window, the configuration of which is similar to the configurations of the combustion chamber housing window for the inlet of the working fluid, the exhaust window of the combustion chamber housing for the working fluid, windows in the working ring for the inlet of the working fluid and the exhaust window in the working ring for the working fluid, and the bypass window is installed with the possibility of combining with these windows, L-shaped back suppressed working flap installed in the thickening of the second rotor with the possibility of a rotational motion around its axis, fixed in the thickening of the second rotor at one end of the flap in the direction of rotation of the rotors in front of the second end of the flap, and fitting with the other end to the cylindrical outer surface of the working ring, G- a shaped spring-loaded sealing plate mounted in the working ring in the area of the combustion chamber with the possibility of reciprocating rotation around its axis, fixed in the working m ring in the direction of movement of the rotors behind its faces, and abutting a face to the cylindrical outer surface of the first rotor, a L-shaped spring-loaded sealing plate mounted in the working ring in the area of the compression-combustion chamber with the possibility of a reverse-rotational movement around its axis, fixed in the working ring in the direction of movement of the rotors in front of its faces, and the face of the face to the inner surface of the thickening of the second rotor, according to the invention in the working ring in front of the outlet window for the working fluid and in the direction of rotation of the rotors, an additional exhaust window is made with an ignition channel, in which an incandescent thread is installed, designed to ignite the working fluid in the ignition channel, and with a fuel injection system, the combustion chamber is equipped with a nozzle installed in its end.
Повышение надежности работы предлагаемого двигателя обеспечивается тем, что сгорание рабочего тела в камере сгорания происходит после его частичного выпуска через канал воспламенения в камеру рабочего хода второго ротора, выполняющего функцию ротора турбины и первоначального воспламенения в канале воспламенения от нити накаливания, а следовательно, с уменьшением объема рабочего тела в камере сгорания, что позволяет снизить давление в камере сгорания при последующем воспламенении рабочего тела в камере сгорания, а также повысить надежность работы газораспределительного стакана. Кроме того, надежность работы двигателя повышается вследствие увеличения надежности работы системы зажигания путем замены свечи зажигания на нить накаливания при отказе от традиционной системы зажигания.Improving the reliability of the proposed engine is ensured by the fact that the combustion of the working fluid in the combustion chamber occurs after its partial release through the ignition channel into the working chamber of the second rotor, which serves as the turbine rotor and the initial ignition in the ignition channel from the filament, and therefore, with a decrease in volume the working fluid in the combustion chamber, which allows to reduce the pressure in the combustion chamber during subsequent ignition of the working fluid in the combustion chamber, as well as increase above zhnosti operation timing of the glass. In addition, the reliability of the engine is increased due to an increase in the reliability of the ignition system by replacing the spark plug with an incandescent filament when a conventional ignition system is rejected.
Повышение эффективности работы предлагаемого двигателя обеспечивается тем, что рабочая смесь первоначально воспламеняется в камере рабочего хода второго ротора, выполняющего функции ротора турбины, от нити накаливания, а в последующем - и в камере сгорания. Это позволяет воспламенять более «бедное» рабочее тело и, следовательно, существенно снизить расход топлива, повысив тем самым эффективность работы двигателя.Improving the efficiency of the proposed engine is ensured by the fact that the working mixture is initially ignited in the working chamber of the second rotor, which acts as the turbine rotor, from the filament, and subsequently in the combustion chamber. This allows you to ignite a poorer working fluid and, therefore, significantly reduce fuel consumption, thereby increasing engine efficiency.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - разрез по линии А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по линии Б-Б фиг.2; на фиг.4 - увеличенный вид камеры сгорания; на фиг.5 - разрез по линии В-В фиг.4.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the proposed rotary piston internal combustion engine; figure 2 is a section along the line aa of figure 1; figure 3 is a section along the line BB of figure 2; figure 4 is an enlarged view of the combustion chamber; figure 5 is a section along the line bb In figure 4.
Основой предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания являются два ротора 1 и 2, расположенных параллельно, закрепленных на одном валу 3 на фиксированном расстоянии друг от друга и вращающихся вместе с валом 3 в корпусе 4 (см. фиг.1). Ротор 1, выполняющий функцию ротора компрессора, выполнен в виде круглого диска и встроен в рабочее кольцо 5 с возможностью вращения внутри последнего.The basis of the proposed rotary piston internal combustion engine are two
Рабочее кольцо 5, являющееся частью корпуса 4 двигателя, имеет две рабочие цилиндрические поверхности, а именно внутреннюю, обращенную в сторону ротора 1, и внешнюю, обращенную в сторону ротора 2. Оси цилиндрических внутренней и внешней поверхностей рабочего кольца 5 смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала 3 двигателя на величину ΔН, не позволяющую поверхностям рабочего кольца 5 пересекаться (см. фиг.2). Ширина рабочего кольца 5 равна ширине ротора 1.The working
В роторе 1 выполнен сквозной радиальный прямоугольный паз 6, образованный от оси вращения вала 3 двигателя до наружной поверхности ротора 1 по ширине последнего.In the rotor 1 there is a through radial
В пазу 6 размещена рабочая заслонка 7, снабженная пружиной 8 и имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения внутри этого паза. Торец заслонки 7 под действием пружин 8 имеет возможность плотного прилегания к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца 5.In the
Ротор 2, выполняющий функцию ротора турбины, выполнен в виде стакана, днище которого жестко закреплено на валу 3 двигателя (см. фиг.1). На боковой поверхности стакана выполнено в направлении оси вращения вала двигателя 3 диаметральное утолщение по ширине, равной ширине ротора 1. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 5. В утолщении ротора 2 установлена Г-образная рабочая заслонка 9, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 10 (см. фиг.2). Ось 10 закреплена в утолщении ротора 2 на одном конце Г-образной рабочей заслонки 9 по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 9 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 5 посредством пружины 11. Заслонка 9 расположена таким образом, что ее ось 10 находится справа от ее второго конца со стороны ротора 1.The
В рабочем кольце 5, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие, предназначенное для установки камеры сгорания 12. Ротор 1, утолщение ротора 2 и рабочее кольцо 5 расположены между двумя рабочими боковыми щеками: внешней 13 и внутренней 14, стянутыми болтами 15 и являющимися вместе с рабочим кольцом 5 основой корпуса 4 двигателя (см. фиг.1). В этих щеках 13 и 14 на подшипниках 16 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1, встроенный внутри рабочего кольца 5 между внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками; ротор 2 с утолщением, расположенным над камерой сгорания 12, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками.In the working
Камера сгорания 12, расположенная между роторами 1 и 2 под утолщением ротора 2, снабжена корпусом 17, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 5 (см. фиг.3). На боковой поверхности корпуса 17 расположены окно 18 для впуска рабочего тела и выпускное окно 19 для рабочего тела, имеющие прямоугольную форму. Корпус 17 жестко закреплен в корпусе 4 двигателя, то есть во внешней щеке 13, посредством крышки 20. В торце камеры сгорания 12, в центре крышки 20, имеется отверстие 21, в котором при системе питания с впрыском топлива в камеру сгорания 12 установлена топливная форсунка 22 (см. фиг.1, 3). При системе питания с карбюратором в торце камеры сгорания 12 отверстие 21 отсутствует (на чертеже не показано).The
Между отверстием в рабочем кольце 5, предназначенном для установки камеры сгорания 12, и наружной поверхностью корпуса 17 встроен газораспределительный стакан 23 механизма газораспределения, взаимодействующий с камерой сгорания 12 (см. фиг.3). К днищу стакана 23 со стороны ротора 2 жестко прикреплен вал 24, проходящий в отверстие внутренней боковой щеки 14. Вал 24 вместе со стаканом 23 имеет возможность вращения посредством механического редуктора 25 от вала 3 двигателя (см. фиг.1, 3).Between the hole in the working
Боковая поверхность газораспределительного стакана 23 оборудована перепускным окном 26 механизма газораспределения, имеющим возможность совмещения с окном 18 для впуска рабочего тела и с окном 27 в рабочем кольце 5 для впуска рабочего тела, обращенным в сторону ротора 1, а также с выпускным окном 19 для рабочего тела и с выпускным окном 28 в рабочем кольце 5 для рабочего тела, обращенным в сторону ротора 2 (см. фиг.3). Окна 18, 19, 26, 27 и 28 выполнены прямоугольной формы, то есть конфигурации этих окон совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочего тела и рабочей смеси согласно фазам газораспределения.The side surface of the
Перед выпускным окном 28 для рабочего тела по направлению вращения роторов 1 и 2 в рабочем кольце 5 выполнено дополнительное выпускное окно 29 такой же прямоугольной конфигурации, как и окна 18, 19, 26, 27 и 28, но имеющее суженное со стороны камеры сгорания 12 входное сечение и предназначенное для первоначального выпуска рабочей смеси из камеры сгорания 12 в канал 30 воспламенения (см. фиг.5). В канал 30 воспламенения встроена нить накаливания 31, предназначенная для воспламенения рабочей смеси, выходящей из камеры сгорания 12 через дополнительное выпускное окно 29, в канале воспламенения 30. Один конец нити накаливания 31 через изолятор 32, установленный в наружной щеке 13, выведен за пределы корпуса 4 двигателя, а второй конец нити накаливания 31 соединен с корпусом 4 двигателя.In front of the
Для уплотнения рабочих объемов в рабочем кольце 5 в области камеры сгорания 12 установлены две уплотняющие пластины: уплотняющая пластина 33 ротора 1 и уплотняющая пластина 34 ротора 2 (см. фиг.4). Обе пластины имеют возможность возвратно-вращательного движения вокруг своих осей, расположенных на одном конце каждой пластины, и имеют ширину, равную ширине ротора 1. Оси уплотняющих пластин 33 и 34 расположены слева от их вторых концов со стороны топливной форсунки 22. Ось пластины 33 закреплена в рабочем кольце 5 по направлению движения роторов позади граней этой пластины. Ось пластины 34 закреплена в рабочем кольце 5 по направлению движения роторов впереди граней этой пластины. Пластина 33 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к цилиндрической внешней поверхности ротора 1, а пластина 34 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к внутренней поверхности утолщения ротора 2.To seal the working volumes in the working
Выпускное окно 28 в рабочем кольце 5 для рабочей смеси, предназначенное для выпуска из камеры сгорания 12 рабочей смеси, содержит несколько расположенных друг за другом окон, последовательно включающихся в работу по мере открывания перепускного окна 26 механизма газораспределения.The
Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками 13 и 14, рабочим кольцом 5 и роторами 1 и 2 (см. фиг.1).The working cavities of the engine are formed by the
Рабочая камера ротора 1, образованная наружной поверхностью ротора 1, цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и боковыми щеками 13 и 14, разделена заслонкой 7 и уплотняющей пластинкой 33 на камеру впуска 35 и камеру предварительного сжатия 36 (см. фиг.1, 4).The working chamber of the rotor 1, formed by the outer surface of the rotor 1, the cylindrical inner surface of the working
Рабочая камера ротора 2, образованная наружной цилиндрической поверхностью рабочего кольца 5, цилиндрической внутренней поверхностью утолщения ротора 2 и боковыми щеками 13 и 14, разделена Г-образной заслонкой 9 и уплотняющей пластиной 34 на камеру рабочего хода 37 и камеру выпуска 38 (см. фиг.4). Внутри рабочего кольца 5 образованы полости 39 для рубашки системы охлаждения (см. фиг.2).The working chamber of the
Во внешней боковой щеке 13 выполнены канал 40, предназначенный для соединения камеры впуска 35 с впускным трактом системы впуска рабочего тела, и канал 41, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска 38 с атмосферой (см. фиг.1, 4).A
Положение заслонки 7, когда она находится на наименьшем расстоянии от камеры сгорания 12, принимается за начало работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (см. фиг.2).The position of the
В качестве рабочего тела могут быть использованы атмосферный воздух при системе питания с впрыском топлива или рабочая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, при карбюраторной системе питания.As a working fluid, atmospheric air can be used with a fuel injection system or a working mixture consisting of fuel vapor and air with a carburetor feed system.
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:In addition, the drawing further indicates:
- стрелками на фиг.2 - направление вращения роторов 1, 2;- arrows in figure 2 - the direction of rotation of the
- пунктирными линиями на фиг.2, 4 - канал, предназначенный для соединения камеры впуска с впускным трактом системы впуска рабочего тела, и канал, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска с атмосферой;- dashed lines in Fig.2, 4 - channel designed to connect the inlet chamber with the intake path of the intake system of the working fluid, and the channel designed to connect the working cavity of the exhaust chamber with the atmosphere;
- стрелками на фиг.4 - направления движения рабочего тела и отработавших газов.- arrows in figure 4 - the direction of movement of the working fluid and exhaust gases.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.A rotary piston internal combustion engine operates as follows.
За начало отсчета принимаем положение ротора 1, когда его рабочая заслонка 7 расположена по центру камеры сгорания 12 в наименьшем расстоянии от нее (см. фиг.2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны топливной форсунки 22 (см. фиг.1). Двигатель работает на жидком или газообразном топливе и имеет стандартную систему питания.For the reference point, we take the position of the rotor 1 when its working
Рассмотрим первоначально полный рабочий цикл двигателя от такта впуска до такта выпуска, происходящий с одним зарядом рабочей смеси.Consider the initially complete engine duty cycle from the intake stroke to the exhaust stroke, occurring with one charge of the working mixture.
1 такт - впуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 0° до 360°. При вращении ротора 1 за рабочей заслонкой 7 создается разряжение, и рабочее тело (атмосферный воздух - при системе питания с впрыском топлива или рабочая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха - при карбюраторной системе питания) по каналу 40 поступает в камеру впуска 35 (см. фиг.2, 4).1 cycle - inlet - occurs at the angle of rotation of the
2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 700°-710° и заканчивается тогда, когда заслонка 7 подойдет вплотную к впускному окну 27. В этот момент газораспределительным стаканом 23 перекроется окно 27 в рабочем кольце 5, соединяющее камеру предварительного сжатия 36 с камерой сгорания 12. На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° (в зависимости от установки фаз газораспределения) рабочее тело предварительно сжимается в камере предварительного сжатия 36, пока окна 26 и 27 не начнут совмещаться. После начала совмещения окон 26 и 27 предварительно сжатое рабочее тело начнет поступать в камеру сгорания 12. В этот момент совершается впрыск топлива форсункой 22 в заполняющуюся воздухом камеру сгорания 12, в результате чего происходит процесс приготовления рабочей смеси, то есть процесс смешивания воздуха с топливом. Приготовленная таким образом рабочая смесь будет и дальше сжиматься в камере сгорания 12 вплоть до 700°-710° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 23 окна 27. В этот момент почти вся порция воздуха, перемешанная с топливом, окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 12.2 cycle - compression - occurs at an angle of rotation of the
3 такт - рабочий ход - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 720°-1080°. При этом при угле поворота вала 3 двигателя, равном 700°, начинают совмещаться перепускное окно 26 газораспределительного стакана 23 с выпускным окном 19 корпуса камеры сгорания и с дополнительным выпускным окном 29. Через окно 29 в канал воспламенения 30 устремляется под большим давлением рабочая смесь, которая, проходя через канал 30, соприкасается с постоянно нагретой до высокой температуры нитью накаливания 31 и воспламеняется (см. фиг.4, 5). Первоначально рабочая смесь горит в канале воспламенения 30 и в камере рабочего хода 37, не воспламеняясь в камере сгорания 12 из-за высокой скорости движения рабочей смеси в канале 30, возникающей из-за большого давления в камере сгорания 12 и из-за наличия узкого входного сечения канала воспламенения 30. Далее, при вращении вала 3 двигателя происходит открытие выпускного окна 28, и рабочая смесь, попадая через них в камеру рабочего хода 37, воспламеняется от факельного зажигания канала воспламенения 30 и горит первоначально в камере рабочего хода 37, а затем при снижении давления в камере сгорания 12 и увеличении площади открытия выпускного окна 28 загорается и в самой камере сгорания 12 (см. фиг.3, 4).3 cycle - working stroke - occurs at the angle of rotation of the
За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на Г-образную рабочую заслонку 9, расположенную в утолщении ротора 2, заставляя ротор 2 вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.Due to the combustion of the working mixture, a high pressure is created, which acts on the L-shaped working
4 такт - выпуск - происходит при вращении вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 38 по каналу 41 выпускаются в атмосферу.4 cycle - release - occurs when the
Таким образом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 1440°, заканчивается процесс выпуска, а следовательно, заканчивается полный рабочий цикл, происшедший в данном роторно-поршневом двигателе с одним зарядом рабочего тела.Thus, when the angle of rotation of the
При постоянной работе двигателя происходит следующее. При вращении роторов от 0° до 360° в рабочей полости ротора 1 (см. фиг.2, 4) происходит одновременно сжатие (камера предварительного сжатия 36) и впуск рабочего тела (камера впуска 35), а в рабочей полости ротора 2 происходит одновременно рабочий ход (камера рабочего хода 37) и выпуск (камера выпуска 38). Таким образом, полный цикл совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.With constant engine operation, the following occurs. When the rotors rotate from 0 ° to 360 ° in the working cavity of the rotor 1 (see Fig. 2, 4), compression occurs (precompression chamber 36) and the inlet of the working fluid (inlet chamber 35), and simultaneously occurs in the working cavity of the
Использование предлагаемого изобретения обеспечивает более надежную работу двигателя из-за возможности воспламенения рабочей смеси в камере рабочего хода ротора, выполняющего функцию ротора турбины, что позволяет снизить давление в камере сгорания в момент воспламенения в ней рабочей смеси и тем самым повысить надежность работы ее деталей, а также более эффективную работу двигателя из-за возможности его работы на более «бедной» рабочей смеси, так как она воспламеняется не от искры зажигания, а от постоянно нагретой до высокой температуры, достаточной для воспламенения рабочей смеси, нити накаливания. Кроме этого, повышаются надежность системы зажигания из-за отказа от свечи зажигания и воспламенения рабочей смеси из-за его воспламенения от нити накаливания.The use of the present invention provides more reliable engine operation due to the possibility of ignition of the working mixture in the working chamber of the rotor, acting as a turbine rotor, which allows to reduce the pressure in the combustion chamber at the time of ignition of the working mixture and thereby improve the reliability of its parts, and also more efficient operation of the engine due to the possibility of its operation on a poorer working mixture, since it is ignited not from an ignition spark, but from constantly heated to high temperatures bang, sufficient to ignite the working mixture, filament. In addition, the reliability of the ignition system is increased due to the rejection of the spark plug and the ignition of the working mixture due to its ignition from the filament.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112080/06A RU2425233C1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Rotary-piston internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112080/06A RU2425233C1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Rotary-piston internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2425233C1 true RU2425233C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112080/06A RU2425233C1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Rotary-piston internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425233C1 (en) |
-
2010
- 2010-03-29 RU RU2010112080/06A patent/RU2425233C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10968820B2 (en) | Method of combusting fuel in a rotary internal combustion engine with pilot subchamber and ignition element | |
RU2478803C2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
JP2007522369A (en) | Planetary rotary internal combustion engine | |
WO2012057838A2 (en) | Rotary valve continuous flow expansible chamber dynamic and positive displacement rotary devices | |
RU2351780C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
RU2720879C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2687659C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
WO2009103210A1 (en) | Ratchet-wheel type rotary engine | |
RU2427716C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2425233C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
US20140190446A1 (en) | Fixed vane rotary abutment engine | |
RU202524U1 (en) | Rotary vane internal combustion engine | |
RU2666716C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU186706U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2698993C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
CN208778093U (en) | A kind of rotor-reciprocating engine | |
RU2330973C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2659639C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2805946C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2706092C2 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2598967C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2411375C2 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
RU2647751C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2755758C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160330 |