Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к двигателям с качающимися рабочими органами, и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении и авиации.The invention relates to mechanical engineering, in particular to internal combustion engines, and more particularly to engines with oscillating working bodies, and can be used in the automotive industry, mechanical engineering and aviation.
Известны двигатели внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами, содержащие корпус с радиальными перегородками, кольцевые рабочие объёмы, ограниченные торцевыми крышками и оснащённые каналами для подвода рабочей смеси и отвода отработавших газов, снабжённые входным качающимся валом с жёстко закреплённым на нём ротором-поршнем, кинематически связанным с вращающимся выходным валом посредством механизма привода [см. а.с. СССР №1442683 «Роторный двигатель внутреннего сгорания», МПК7 F02В 53/00 и заявка ФРГ №3725277, МПК7 F01С 9/00, F02В 53/00].Known internal combustion engines with swinging working bodies, comprising a housing with radial partitions, annular working volumes limited by end caps and equipped with channels for supplying the working mixture and exhaust gas, equipped with an input swinging shaft with a rotor piston rigidly fixed to it, kinematically connected with rotating output shaft by means of a drive mechanism [see A.S. USSR No. 1442683 "Rotary internal combustion engine", MPK7 F02V 53/00 and the application of Germany No. 3725277, MPK7 F01C 9/00, F02B 53/00].
К недостаткам двигателей внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами относятся сложность и громоздкость их конструкции, обусловленная ограниченной надёжностью в эксплуатации.The disadvantages of internal combustion engines with oscillating working bodies include the complexity and bulkiness of their design, due to limited reliability in operation.
Известен ДВС с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус с боковыми крышками, радиальными перегородками, камерами нагнетателей и рабочими камерами сгорания, с окнами для подвода горючей смеси, отвода отработавших газов и продувки рабочих камер свежим зарядом. Лопастной ротор-поршень жёстко закреплён на входном качающемся валу, установленном в центральных подшипниковых опорах боковых крышек корпуса и кинематически связанном с вращающимся выходным валом кривошипно-шатунным механизмом [Патент RU № 2249701 С1, МПК7 F01С 9/00 «ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАЧАЮЩИМСЯ РОТОРОМ - ПОРШНЕМ»].Known ICE with a swinging rotor-piston, comprising a housing with side covers, radial partitions, chambers of the superchargers and working chambers of combustion, with windows for supplying a combustible mixture, exhaust gas and purging the working chambers with a fresh charge. The rotor vane piston is rigidly fixed to the input swinging shaft installed in the central bearing bearings of the side covers of the housing and kinematically connected to the rotating output shaft by a crank mechanism [Patent RU No. 2249701 C1, MPK7 F01C 9/00 "ENGINE PISTON ”].
Недостатком данной конструкции двигателя является сложность устройства качающегося ротора-поршня, содержащего систему валов с шатунно-кривошипным механизмом и обладающего значительной сложностью, большими габаритами, весом, и низкой уравновешенностью, что приводит к снижению надежности и долговечности двигателя при его эксплуатации.The disadvantage of this engine design is the complexity of the swinging rotor-piston device, which contains a shaft system with a crank mechanism and has significant complexity, large dimensions, weight, and low balance, which leads to a decrease in the reliability and durability of the engine during its operation.
Заявляемое техническое решение направлено на упрощение конструкции двигателя, снижение его веса, габаритов и обеспечение полной уравновешенности.The claimed technical solution is aimed at simplifying the design of the engine, reducing its weight, dimensions and ensuring complete balance.
Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус как минимум с двумя радиальными перегородками и со свечами зажигания, боковые крышки, как минимум двухлопастной качающийся ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями качающегося ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов, а также выходной вращающийся вал. Согласно изобретению двигатель содержит соосно расположенные в ряд как минимум один дополнительный корпус с промежуточной боковой крышкой и качающимся ротором-поршнем, а также стационарно установленную в центральных опорах боковых и промежуточных крышек опорную ось с качающимися на ней как минимум двумя качающимися роторами-поршнями, в полости которых размещены устройства кривошипно-кулисных механизмов с кулисными пазами, расположенными в области ступиц качающихся роторов-поршней, при этом кулисные пазы качающихся роторов-поршней сопряжены подвижно с ползунами, качающимися на кривошипных шейках выходного вращающегося как минимум двухкривошипного коленчатого вала, установленного в коренных подшипниковых опорах боковых и промежуточных крышек, смещённых относительно их центральных опор в пределах качающихся роторов-поршней.An internal combustion engine with a swinging rotor-piston, comprising a housing with at least two radial baffles and spark plugs, side covers, at least a two-blade swinging rotor-piston, having a hub with recesses forming channels for transferring the working mixture with radial baffles of the housing, and with the blades of a swinging rotor-piston - supercharger chambers and working combustion chambers with windows for the inlet of the working mixture and exhaust exhaust, as well as the output rotating shaft. According to the invention, the engine comprises at least one additional housing coaxially arranged in a row with an intermediate side cover and a swinging rotor-piston, as well as a support axis stationary with at least two swinging rotor pistons swinging on it in the central bearings of the side and intermediate covers, in the cavity which are placed crank-rocker mechanisms with rocker grooves located in the region of the hubs of the swinging rotor-pistons, while the rocker grooves of the swinging rotor-pistons opryazheny movably with the sliders, the oscillating output at crank journals rotating at least double- crankshaft mounted in bearing supports root side and intermediate caps of displaced relative to their central supports within the oscillating rotary pistons.
На Фиг. 1, 2, 3 и 4 представлена конструкция двигателя внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем. На Фиг. 1 и 2 представлены виды спереди и сбоку. На Фиг. 3 и 4 поперечный А-А и продольный В-В разрезы.In FIG. 1, 2, 3 and 4 shows the design of an internal combustion engine with a swinging rotor-piston. In FIG. 1 and 2 are front and side views. In FIG. 3 and 4 transverse AA and longitudinal BB sections.
Двигатель содержит четыре рядно расположенных корпуса 1 с двумя радиальными перегородками 2, свечами зажигания 3, окнами 4, 5 для впуска рабочей смеси и окнами 6 для выпуска отработавших газов. Двигатель также содержит две боковые крышки 7 и три промежуточные боковые крышки 7а. Корпуса 1, боковые крышки 7 и промежуточные крышки 7а жестко соединены между собою посредством шпилек 8. Боковые крышки 7 и промежуточные боковые крышки 7а содержат центральные опоры 9 и смещённые относительно них коренные подшипниковые опоры 10. В корпусах 1 с двумя радиальными перегородками размещены двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 двухсторонней работы, шарнирно опирающиеся своими ступицами 13 на опорную ось 14, стационарно установленную в центральных опорах 9 боковых крышек 7 и промежуточных боковых крышек 7а. Двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 в области ступиц 13 содержат кулисные пазы 15. В коренных подшипниковых опорах 10 боковых крышек 7 и промежуточных крышек 7а установлен выходной вращающийся четырехкривошипный коленчатый вал 16, на кривошипных шейках 17 которого установлены качающиеся ползуны 18, подвижно сопряжённые с кулисными пазами 15 качающихся роторов-поршней 12, образуя кривошипно-кулисные механизмы. Четырёхкорпусная конструкция двигателя с четырьмя качающимися роторами-поршнями 12 с четырехкривошипным коленчатым валом 16 является абсолютно уравновешенной. Для упрощения сборки двигателя двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 и ползуны 18 выполнены разъёмными (не показано). Как следует из Фиг. 4, каждый корпус 1 содержит две рабочих камеры сгорания 19, 20 и камеры нагнетателей 21 и 22. Каждый качающийся ротор-поршень 12 содержит рабочую лопасть С и вспомогательную лопасть Д. Рабочая лопасть С является общей для рабочих камер сгорания 19 и 20, а вспомогательная лопасть Д - общей для камер нагнетателей 21 и 22.The engine contains four in-line housings 1 with two radial partitions 2, spark plugs 3, windows 4, 5 for the inlet of the working mixture and windows 6 for the release of exhaust gases. The engine also includes two side covers 7 and three intermediate side covers 7a. Cases 1, side covers 7 and intermediate covers 7a are rigidly interconnected by means of pins 8. Side covers 7 and intermediate side covers 7a contain central bearings 9 and main bearing bearings displaced relative to them 10. Two-blade swinging rotors are housed in cases 1 with two radial partitions -pistons 12 of double-sided operation, articulated by their hubs 13 on the support axis 14, stationary mounted in the central bearings 9 of the side covers 7 and the intermediate side covers 7a. Two-bladed swinging rotor-pistons 12 in the hub region 13 contain rocker grooves 15. In the main bearing bearings 10 of the side covers 7 and intermediate covers 7a, an output rotating four-crank crankshaft 16 is installed, on the crank journals 17 of which are mounted swinging sliders 18, movably conjugated with the rocker grooves 15 swinging rotor-pistons 12, forming a crank-rocker mechanisms. The four-body engine design with four swinging rotor-pistons 12 with a four-crank crankshaft 16 is absolutely balanced. To simplify the assembly of the engine, the two-blade swinging rotor-pistons 12 and the sliders 18 are made detachable (not shown). As follows from FIG. 4, each housing 1 contains two working combustion chambers 19, 20 and supercharger chambers 21 and 22. Each swinging rotor-piston 12 contains a working blade C and an auxiliary blade D. The working blade C is common for the working combustion chambers 19 and 20, and the auxiliary blade D - common to the chambers of the superchargers 21 and 22.
Работа предлагаемой конструкции двигателя по двухтактному циклу заключается в следующем. В двигателе (см. Фиг. 1-.4), содержащем корпуса 1 с двумя рабочими камерами сгорания 19, 20 и двумя камерами нагнетателей 21, 22 , протекают процессы в следующем порядке. Рабочие процессы в рабочих камерах сгорания 19, 20 смещены относительно друг друга на пол-оборота (180°) вращающегося кривошипного коленчатого вала 16. Полный рабочий цикл в каждой отдельно взятой рабочей камере 19, 20 происходит за один оборот коленчатого вала 16. При этом в каждой рабочей камере сгорания совершаются процессы рабочего хода, продувки, повторного наполнения их рабочей смесью и сжатия. На Фиг.4 зафиксировано положение лопастей С и Д качающегося ротора-поршня 12 в камерах нагнетателей 21, 22 и рабочих камерах сгорания 19, 20 корпуса 1. При движении (качании) вспомогательной лопасти Д рабочего ротора-поршня 12 (см. разрез В-В на Фиг.4 третьего корпуса 1) в неполное крайнее левое положение [кривошипы коленчатого вала 16 ещё не достигли в.м.т. и н.м.т.] в камере нагнетателя 22 образовалось разрежение, благодаря которому через открытые окна 5 произойдёт впуск рабочей смеси, засасываемой через карбюратор (не показан) в полость камеры нагнетателя 22. В это время в рабочей камере сгорания 20 с рабочей лопастью С готовится воспламенение рабочей смеси от свечи 3 с дальнейшим её расширением во время рабочего хода. Впускное окно 4 закрыто. В камере нагнетателя 21 заканчивается вытеснение сжатой рабочей смеси для продувки и наполнения ею рабочей камеры сгорания 19 в конце рабочего хода с последующим выпуском отработавших газов через выпускное окно 6 в атмосферу. Когда вспомогательная лопасть Д займёт крайнее левое положение в камере нагнетателя 21, через открытое впускное окно 5 произойдёт впуск топливовоздушной смеси в камеру нагнетания 22 для сжатия, продувки и наполнения ею камеры сгорания 20 в конце рабочего хода. После этого откроется выпускное окно 6 и произойдёт выпуск отработавших газов из камеры сгорания 20 в атмосферу. Во втором и четвёртом корпусах 1 двигателя смещены качающиеся роторы-поршни 12 на величину угла их качания по отношению к роторам-поршням первого и третьего корпусов. Затем двухтактный цикл во всех рабочих камерах сгорания двигателя повторится.The work of the proposed engine design in a two-stroke cycle is as follows. In the engine (see Fig. 1-.4), containing the housing 1 with two working combustion chambers 19, 20 and two chambers of the superchargers 21, 22, the processes proceed in the following order. The working processes in the combustion chambers 19, 20 are offset relative to each other by half a revolution (180 °) of the rotating crank shaft 16. A complete working cycle in each individual working chamber 19, 20 occurs in one revolution of the crankshaft 16. In this case, each working combustion chamber processes are carried out stroke, purge, refill them with a working mixture and compression. Figure 4 fixes the position of the blades C and D of the swinging rotor-piston 12 in the chambers of the superchargers 21, 22 and the working combustion chambers 19, 20 of the housing 1. When the auxiliary blade D of the working rotor-piston 12 moves (swings) (see section B- In figure 4 of the third housing 1) to the incomplete extreme left position [crankshaft 16 have not yet reached bmw and bum] in the chamber of the supercharger 22, a vacuum was formed, due to which through the open windows 5 there will be an inlet of the working mixture sucked through a carburetor (not shown) into the cavity of the chamber of the supercharger 22. At this time, in the working combustion chamber 20 with the working blade C prepares the ignition of the working mixture from the candle 3 with its further expansion during the working stroke. Inlet window 4 is closed. In the chamber of the supercharger 21, the displacement of the compressed working mixture for purging and filling it with the working combustion chamber 19 at the end of the stroke with the subsequent release of exhaust gases through the exhaust window 6 into the atmosphere ends. When the auxiliary blade D takes the extreme left position in the chamber of the supercharger 21, the air-fuel mixture will be inlet through the open inlet window 5 into the discharge chamber 22 to compress, purge, and fill it with the combustion chamber 20 at the end of the stroke. After that, the exhaust window 6 will open and the exhaust gases will be released from the combustion chamber 20 into the atmosphere. In the second and fourth engine housings 1, the swinging rotors-pistons 12 are offset by the value of their swing angle with respect to the rotors-pistons of the first and third bodies. Then the push-pull cycle in all working combustion chambers of the engine will be repeated.
