RU2467183C1 - Method of operating rotary piston engine and its design - Google Patents
Method of operating rotary piston engine and its design Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467183C1 RU2467183C1 RU2011109998/06A RU2011109998A RU2467183C1 RU 2467183 C1 RU2467183 C1 RU 2467183C1 RU 2011109998/06 A RU2011109998/06 A RU 2011109998/06A RU 2011109998 A RU2011109998 A RU 2011109998A RU 2467183 C1 RU2467183 C1 RU 2467183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- output shaft
- engine
- rotary piston
- chambers
- 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
- Transmission Devices (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в автомобильной и авиационной промышленности, на тракторах, речных и морских судах, теплоходах, тягачах, различных видах авиационной техники и других машинах.The invention relates to rotary piston internal combustion engines and can be used in the automotive and aviation industries, on tractors, river and sea vessels, ships, tractors, various types of aircraft and other machines.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (см. Вайсбейн М.К. Тепловые двигатели. С-Петербург, 1910 г., С.289), в котором рабочий цилиндр машины заполняют смесью горючего и воздуха в определенной наивыгоднейшей пропорции, сжимают эту смесь возможно сильнее, воспламеняют эту смесь и удаляют из цилиндра продукты горения смеси, чтобы затем возможно было снова заполнить цилиндры смесью воздуха и горючего.A known method of operation of an internal combustion engine (ICE) (see Weissbein MK. Thermal engines. St. Petersburg, 1910, p. 289), in which the working cylinder of a machine is filled with a mixture of fuel and air in a certain most advantageous proportion, compresses this the mixture is possibly stronger, ignite this mixture and remove the combustion products of the mixture from the cylinder, so that it is then possible to fill the cylinders again with a mixture of air and fuel.
К недостаткам данного способа можно отнести высокие инерционные нагрузки на поршневую группу вследствие наличия «мертвых точек» хода поршня при работе ДВС, а также наличие радиальной силы, передающейся от коленвала через шатун и действующей со стороны поршня на цилиндр, что влечет за собой рост силы трения поршня о цилиндр и, следовательно, интенсифицирует износ цилиндропоршневой группы, а также приводит к снижению ресурса работы ДВС и снижению коэффициента его полезного действия.The disadvantages of this method include high inertial loads on the piston group due to the presence of "dead spots" of the piston stroke during the operation of the internal combustion engine, as well as the presence of radial force transmitted from the crankshaft through the connecting rod and acting from the piston to the cylinder, which entails an increase in the friction force piston on the cylinder and, therefore, intensifies the wear of the cylinder-piston group, and also leads to a decrease in the life of the engine and a decrease in its efficiency.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является способ работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (см. Ханин Н.С. Автомобильные роторно-поршневые двигатели. - М., 1964 г., с.108), в котором осуществляют вращение ротора, разделяющего рабочие отсеки, а такт впуска горючей смеси в рабочий отсек начинают при его минимальном объеме, соответствующем положению поршня в верхней мертвой точке, и завершают при достижении объема рабочего отсека максимального значения; при дальнейшем вращении ротором перекрывают впускное окно и уменьшают объем рабочего отсека, осуществляя сжатие горючей смеси до положения ротора, соответствующего у поршневого ДВС положению поршня в нижней мертвой точке, при этом горючую смесь поджигают, реализуя такт расширения газов и осуществляя тем самым рабочий ход ротора, после чего осуществляют такт выпуска продуктов сгорания через выпускное окно. Далее цикл повторяется.The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features adopted for the prototype is the method of operation of a rotary piston internal combustion engine (see Khanin N.S. Automotive rotary piston engines. - M., 1964, p. 108), in which the rotor separating the working compartments is rotated, and the cycle of admitting the combustible mixture into the working compartment starts at its minimum volume corresponding to the position of the piston at top dead center, and is completed when the working compartment reaches its maximum Achen; with further rotation by the rotor, the inlet window is closed and the volume of the working compartment is reduced by compressing the combustible mixture to the rotor position corresponding to the position of the piston at bottom dead center at the piston ICE, while the combustible mixture is ignited, thereby implementing a gas expansion stroke and thereby performing the rotor working stroke, then carry out a cycle of release of combustion products through the exhaust window. Next, the cycle repeats.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относятся высокие рабочие обороты, приводящие к интенсивному износу уплотнений и напряженному тепловому режиму, а также к необходимости применения сложной системы охлаждения двигателя, в свою очередь требующей высокотехнологичных процессов при изготовлении двигателя; вынужденное присутствие масла в камере сгорания из необходимости смазки мест касания ротором корпуса с дальнейшим сгоранием масла, приводящее к увеличению стоимости топливной смеси, а также снижению экологичности двигателя; сложность уравновешивания центра массы ротора из-за сложности его траектории, что приводит к возникновению нежелательных вибраций в системе; направление движения поверхности, на которую давит газ в роторе, не совпадает с касательной окружности вала вращения, что приводит к повышенному расходу топливной смеси.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include high operating speeds, leading to intensive wear of the seals and intense thermal conditions, as well as the need to use a complex engine cooling system, which in turn requires high-tech processes for engine manufacturing; the forced presence of oil in the combustion chamber due to the need to lubricate the rotor touches the housing with further combustion of the oil, leading to an increase in the cost of the fuel mixture, as well as a decrease in the environmental friendliness of the engine; the difficulty of balancing the center of mass of the rotor due to the complexity of its trajectory, which leads to the occurrence of undesirable vibrations in the system; the direction of movement of the surface on which the gas presses in the rotor does not coincide with the tangent of the circumference of the rotation shaft, which leads to an increased consumption of the fuel mixture.
Известен роторно-поршневой двигатель Рожицкого (см. Ханин Н.С. Автомобильные роторно-поршневые двигатели. - М., 1964 г., с.36), в котором овальный ротор осуществляет круговое плоскопараллельное движение в корпусе овального сечения с помощью шарнирного четырехзвенного механизма параллелограммного типа. Камеры разделены заслонками, плоские концы которых скользят по плоским участкам профиля корпуса и одновременно в пазах ротора.Known rotary piston engine Rozhitsky (see Khanin N. S. Automotive rotary piston engines. - M., 1964, p. 36), in which the oval rotor performs a circular plane-parallel motion in an oval section using a four-link articulated mechanism parallelogram type. The chambers are separated by shutters, the flat ends of which slide along the flat sections of the body profile and simultaneously in the grooves of the rotor.
К недостаткам данного двигателя можно отнести невыгодную форму камеры сгорания, большие затраты энергии на перемещение рабочего тела из отсека в отсек при ограниченных сечениях каналов, а также большие конструктивные трудности устройства уплотнений в торцах заслонок.The disadvantages of this engine include the disadvantageous shape of the combustion chamber, the high energy costs of moving the working fluid from compartment to compartment with limited sections of the channels, as well as the great structural difficulties of the sealing device at the ends of the shutters.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является роторно-поршневой двигатель Ф.Ванкеля (см. журнал "За рулем", 1970 г., N 12), принятый за прототип. Двигатель имеет поршень-ротор с тремя выступами, который под воздействием специального эксцентрика совершает эпициклическое движение, а также камеры всасывания, сжатия, сгорания, выхлопа, которые образуются в результате движения ротора относительно внутренней поверхности статора, расположенные каждая в своем секторе по окружности статора, и в каждой камере происходит периодически один и тот же такт. При этом выступы ротора все время контактируют с внутренней поверхностью неподвижного имеющего сложную кривую статора. Внутри ротора имеется зубчатый венец, который обкатывается вокруг шестерни вала и приводит ее во вращательное движение вместе с валом.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a rotary piston engine F. Wankel (see the magazine "Behind the Wheel", 1970, N 12), adopted as a prototype. The engine has a piston-rotor with three protrusions, which, under the influence of a special eccentric, performs an epicyclic motion, as well as suction, compression, combustion, exhaust chambers, which are formed as a result of the movement of the rotor relative to the inner surface of the stator, each located in its sector around the circumference of the stator, and in each chamber the same measure periodically occurs. In this case, the protrusions of the rotor are constantly in contact with the inner surface of the stationary stator having a complex curve. Inside the rotor there is a gear rim, which is rolled around the gear of the shaft and drives it in a rotational movement together with the shaft.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что ротор треугольной формы скользит вершинами треугольника по внутренней сложной двухэпитрохоидной поверхности статора со значительным трением, что уменьшает механический КПД; низкие пусковые качества из-за неустойчивой работы двигателя на малых оборотах вала вращения в результате продолжительного сообщения через камеру впускного и выпускного каналов; низкое количество тактов (циклов) на один оборот вала вращения двигателя; повышенный износ кромок ротора вследствие незначительной площади их контакта с корпусом двигателя и связанный с этим малый ресурс работы двигателя; высокая вероятность прорыва сжатой смеси из одной камеры в другую вследствие малоэффективных уплотнений на роторе и трудоемкое выполнение корпуса.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that the triangular rotor slides with the vertices of the triangle along the internal complex two-epitrochoid surface of the stator with significant friction, which reduces mechanical efficiency; low starting qualities due to unstable operation of the engine at low revolutions of the rotation shaft as a result of prolonged communication through the inlet and outlet channels; low number of cycles (cycles) per revolution of the engine rotation shaft; increased wear of the edges of the rotor due to the insignificant area of their contact with the engine casing and the associated small service life of the engine; a high probability of a breakthrough of the compressed mixture from one chamber to another due to inefficient seals on the rotor and the laborious execution of the housing.
Сущность изобретения заключается в следующем. С целью увеличения ресурса и надежности работы двигателя, а также упрощения его конструкции топливно-воздушную смесь подают в камеру, сжимают, поджигают, смесь сгорает и при расширении продуктов сгорания совершают полезную механическую работу, при этом ротор совершает одновременно качательное и возвратно-поступательное движения, изменяя размер камеры, при этом камеры разделены между собой одним неподвижным и несколькими подвижными флажками. За счет такого движения ротора расположенный внутри него эксцентрик совершает вращательное движение и через выходной вал передает это вращение на исполнительные механизмы. Наличие нескольких камер с происходящими в них аналогичными процессами вокруг одного ротора позволяет совершать эксцентрику и вместе с ним выходному валу непрерывное вращательное движение.The invention consists in the following. In order to increase the resource and reliability of the engine, as well as simplify its design, the air-fuel mixture is fed into the chamber, compressed, set on fire, the mixture burns and, when the combustion products expand, they perform useful mechanical work, while the rotor performs both rocking and reciprocating movements, changing the size of the camera, while the cameras are separated by one fixed and several moving flags. Due to this movement of the rotor, the eccentric located inside it makes a rotational movement and transfers this rotation to the actuators through the output shaft. The presence of several chambers with similar processes occurring in them around a single rotor allows eccentric movement and, with it, the output shaft to be continuously rotated.
Технический результат - увеличение ресурса и надежности работы ДВС за счет обеспечения герметичности камер, в которых происходят процессы всасывания топливно-воздушной смеси, сжатия, сгорания и выпуска отработанных газов, плоскостными контактами флажков, ротора и баз флажков с крышками, а также за счет самой конструкции, обеспечивающей минимальный износ трущихся поверхностей, и простота изготовления двигателя.The technical result is an increase in the resource and reliability of the internal combustion engine by ensuring the tightness of the chambers in which the processes of suction of the fuel-air mixture, compression, combustion and exhaust gases occur, the plane contacts of the flags, rotor and flag bases with caps, as well as due to the design itself providing the minimum wear of the rubbing surfaces, and simplicity of manufacturing of the engine.
Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого способа достигается тем, что в известном способе работы роторно-поршневого ДВС, включающем впуск горючей смеси в рабочий отсек, сжатие горючей смеси, поджиг горючей смеси, расширение газов, рабочий ход ротора, а также выпуск продуктов сгорания, особенность заключается в том, что ротор совершает одновременно качательное и возвратно-поступательное движения, а указанные движения преобразуют во вращение выходного вала за счет жестко соединенного с выходным валом эксцентрика, имеющего возможность свободного вращения внутри ротора.The specified technical result in the implementation of the proposed method is achieved by the fact that in the known method of operation of a rotary piston internal combustion engine, which includes the inlet of the combustible mixture into the working compartment, compression of the combustible mixture, ignition of the combustible mixture, gas expansion, the stroke of the rotor, as well as the release of combustion products, a feature lies in the fact that the rotor performs both rocking and reciprocating movements, and these movements are converted into rotation of the output shaft due to the eccentric rigidly connected to the output shaft, having the possibility of free rotation inside the rotor.
Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого устройства достигается тем, что в известном роторно-поршневом ДВС, имеющем поршень-ротор, а также камеры, образующиеся в результате движения ротора внутри корпуса и расположенные каждая в своем секторе по окружности корпуса, в которых происходят процессы всасывания топливно-воздушной смеси, сжатия, сгорания и выпуска отработанных газов, особенность заключается в том, что камеры разделены между собой одним неподвижным и несколькими подвижными флажками, а ротор совершает относительно центра базы неподвижного флажка одновременно качательное и возвратно-поступательное движения, при этом указанные движения преобразуются во вращение выходного вала за счет эксцентрика, установленного и имеющего возможность свободного вращения внутри ротора, а двигатель выполнен двухсекционным, при этом эксцентрики расположены в разных секциях на одном выходном валу и повернуты относительно друг друга на 180°.The specified technical result in the implementation of the proposed device is achieved by the fact that in the known rotary-piston internal combustion engine having a piston-rotor, as well as chambers formed as a result of the movement of the rotor inside the housing and each located in its sector around the circumference of the housing, in which the processes of suction of fuel -air mixture, compression, combustion and exhaust gas, the peculiarity is that the chambers are separated by one fixed and several movable flags, and the rotor makes about relative to the center of the base of the stationary flag simultaneously, the oscillating and reciprocating movements, while these movements are converted into rotation of the output shaft due to an eccentric mounted and capable of free rotation inside the rotor, and the engine is made two-section, while the eccentrics are located in different sections at one output shaft and rotated relative to each other by 180 °.
На чертеже представлено: на фиг.1 изображен общий вид двигателя; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - разрез двигателя; на фиг.4 - принципиальная схема привода клапанов; на фиг.5 - общий вид двухсекционного двигателя.The drawing shows: figure 1 shows a General view of the engine; figure 2 is a top view; figure 3 is a section of the engine; figure 4 is a schematic diagram of a valve actuator; figure 5 is a General view of a two-section engine.
Двигатель состоит из корпуса 1 с крышками 2, ротора 3, одного неподвижного 4 и нескольких подвижных 5 флажков, баз флажков 6, эксцентрика 7, установленного и имеющего возможность свободного вращения внутри ротора 3, и выходного вала 8. В корпусе установлены клапана впуска 9 топливно-воздушной смеси либо воздуха, топливо в этом случае подается в камеру отдельно и выпуска 10 отработавших газов, а также свечи зажигания 11. Подвод топливно-воздушной смеси к клапанам впуска 9 и отвод отработавших газов от клапанов выпуска 10 осуществляется через патрубки впуска 12 и выпуска 13 соответственно. Привод клапанов расположен в корпусе 14. Корпуса 1 и 14 скреплены с крышками 2 посредством болтов 15. Внутри корпуса 1 установлен ротор 3 оригинальной формы, в пазы которого с образованием рабочих камер установлены один неподвижный 4 и несколько подвижных 5 флажков. Флажки другими концами установлены в базы флажков 6 и совершают в их пазах возвратно-поступательные движения.The engine consists of a
Работа роторно-поршневого ДВС осуществляется следующим образом.The operation of the rotary piston engine is as follows.
Сжатая топливно-воздушная смесь в камере, ограниченной корпусом 1, крышками 2, ротором 3 и двумя соседними флажками, установленными одним концом в ротор 3, а вторым в базы флажков 6, воспламеняется, продукты горения расширяются и совершают полезную работу, давя на ротор 3 и заставляя его совершать качательное и возвратно-поступательное движения относительно центра базы неподвижного флажка 4. Ротор 3 вращает расположенный внутри него эксцентрик 7, а также жестко соединенный с ним выходной вал 8. За счет дальнейшего вращения эксцентрика 7 ротор 3 совершает обратное движение с уменьшением рабочего объема камеры и выдавливает отработанные газы из нее через открывшийся выпускной клапан 10. При дальнейшем движении ротора 3 происходит увеличение объема камеры и через впускной клапан 9 происходит всасывание топливно-воздушной смеси либо воздуха, топливо в этом случае подается в камеру отдельно через не показанную на фиг.3 форсунку. Смесь сжимается при уменьшении объема камеры, обусловленном дальнейшим движением ротора 3, и происходит повтор описанного цикла. Привод клапанов осуществляется с помощью механизма газораспределения, например, как показано на фиг.4, с помощью набора шестерен, при этом клапана впуска 9 и выпуска 10 вращаются с одинаковой скоростью, в два раза меньшей скорости вращения выходного вала 8. Функция смазки двигателя дополнена функцией внутреннего охлаждения и осуществляется через систему масляных каналов.The compressed air-fuel mixture in the chamber bounded by the
С целью повышения плавности работы двигателя он может быть выполнен двухсекционным, как показано на фиг.5, при этом эксцентрики расположены в разных секциях на одном выходном валу и повернуты относительно друг друга на 180°.In order to increase the smoothness of the engine, it can be made two-section, as shown in figure 5, while the eccentrics are located in different sections on the same output shaft and rotated 180 ° relative to each other.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109998/06A RU2467183C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Method of operating rotary piston engine and its design |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109998/06A RU2467183C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Method of operating rotary piston engine and its design |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011109998A RU2011109998A (en) | 2012-09-27 |
RU2467183C1 true RU2467183C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47077937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109998/06A RU2467183C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Method of operating rotary piston engine and its design |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467183C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664725C1 (en) * | 2017-05-12 | 2018-08-22 | Михаил Владимирович Давыдов | Rotary piston engine |
RU2786844C1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-12-26 | Олег Анатольевич Джусь | Rotary power unit for general ground handling facilities |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3909161A (en) * | 1972-04-10 | 1975-09-30 | Eric John Stenner | Rotary pumps or engines of the sliding, rocking, abutment type |
DE8212864U1 (en) * | 1982-05-04 | 1984-05-24 | Pappert, Josef, 5000 Köln | COMBUSTION ENGINE WITH CIRCULAR PISTON, OTTO OR DIESEL PROCESS, AND TWO- OR FOUR-STROKE OPERATION |
RU2285127C2 (en) * | 2004-12-02 | 2006-10-10 | Юрий Валентинович Воробьев | Valves orbital engine |
-
2011
- 2011-03-16 RU RU2011109998/06A patent/RU2467183C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3909161A (en) * | 1972-04-10 | 1975-09-30 | Eric John Stenner | Rotary pumps or engines of the sliding, rocking, abutment type |
DE8212864U1 (en) * | 1982-05-04 | 1984-05-24 | Pappert, Josef, 5000 Köln | COMBUSTION ENGINE WITH CIRCULAR PISTON, OTTO OR DIESEL PROCESS, AND TWO- OR FOUR-STROKE OPERATION |
RU2285127C2 (en) * | 2004-12-02 | 2006-10-10 | Юрий Валентинович Воробьев | Valves orbital engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664725C1 (en) * | 2017-05-12 | 2018-08-22 | Михаил Владимирович Давыдов | Rotary piston engine |
RU2786844C1 (en) * | 2022-02-21 | 2022-12-26 | Олег Анатольевич Джусь | Rotary power unit for general ground handling facilities |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011109998A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3645239A (en) | Rotary piston machine | |
EA006410B1 (en) | Internal combustion engine and method | |
RU2407899C1 (en) | Rotary piston ice | |
WO2013077776A2 (en) | Six-stroke rotary engine and operating method thereof | |
US5220893A (en) | Rotary internal combustion engine | |
CN101205812A (en) | Four-piston cylinder engine | |
RU2467183C1 (en) | Method of operating rotary piston engine and its design | |
US7621254B2 (en) | Internal combustion engine with toroidal cylinders | |
CN101270688B (en) | Piston rotor internal combustion engine | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
RU2374454C2 (en) | Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle | |
RU122445U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION 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 | |
RU2659602C1 (en) | Vaned internal combustion engine | |
CN107514309B (en) | Reciprocating rotor piston for engine | |
RU2606299C1 (en) | Four-stroke rotary piston engine | |
JP2006516695A (en) | Improved engine | |
RU2393361C2 (en) | Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus) | |
RU2300002C1 (en) | Internal combustion engine | |
CN103133130A (en) | Swinging-piston type internal combustion engine | |
RU2787435C1 (en) | Free piston internal combustion engine | |
RU2444635C2 (en) | Rotary engine | |
RU2165030C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU93460U1 (en) | CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING PISTON | |
RU2680913C1 (en) | Spherical internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160317 |