RU2597333C1 - Rotary piston internal combustion engine - Google Patents
Rotary piston internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597333C1 RU2597333C1 RU2015112719/06A RU2015112719A RU2597333C1 RU 2597333 C1 RU2597333 C1 RU 2597333C1 RU 2015112719/06 A RU2015112719/06 A RU 2015112719/06A RU 2015112719 A RU2015112719 A RU 2015112719A RU 2597333 C1 RU2597333 C1 RU 2597333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- compressor rotor
- rotor
- 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
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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 ротор компрессора и ротор турбины, выполненные в виде параллельных закрепленных на валу дисков, в одном из которых, в роторе компрессора, 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. Другой диск с меньшим диаметром, ротор турбины, снабжен выступом, имеющим возможность контакта с корпусом и подпружиненной рабочей заслонкой. Между роторами расположена камера сгорания, выполненная в виде соосных внешнего, среднего и внутреннего цилиндров, установленных друг в друге. Known rotary piston internal combustion engine, comprising a housing with working chambers formed by the working cavities, in which the rotating compressor rotor and turbine rotor are installed, made in the form of parallel disks mounted on the shaft, in one of which, in the compressor rotor, with a large diameter, a radial groove is made with a 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 largest value to zero on the second floor fault arc of the disc. Another disk with a smaller diameter, the turbine rotor, is equipped with a protrusion having the ability to contact with the housing and a spring-loaded working flap. Between the rotors there is a combustion chamber made in the form of coaxial external, middle and internal cylinders installed in each other.
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. Свеча зажигания установлена в днище внутреннего цилиндра, обращенном в сторону ротора турбины. В данном роторно-поршневом двигателе осуществляется сжатие топлива в роторе компрессора, одновременно - перемещение рабочей смеси в камеру сгорания, где смесь и сгорает. Тепловая энергия передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2193676 C2, МПК7 F02B 53/08).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. The spark plug is installed in the bottom of the inner cylinder, facing the turbine rotor. In this rotary piston engine, fuel is compressed in the compressor rotor, while the working mixture is moved to the combustion chamber, where the mixture burns. Thermal energy is transferred to the turbine rotor, where it is converted into mechanical (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 ротор 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, выполненная в виде уплотнительной пластины, с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу ротора компрессора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине ротора компрессора, вращающийся ротор турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания. 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 compressor rotor is installed, 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, made in the form of a sealing plate, with the possibility of reciprocating movement in the groove of the compressor 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 compressor rotor, a rotating rotor tour bins, made in the form of a cup 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 compressor rotor, on the side surface of the cup above the combustion chamber.
Корпус камеры сгорания, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочей смеси и выпускным окном для рабочей смеси размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца. Ротор компрессора встроен между внешней и внутренней боковыми щеками внутри рабочего кольца. Газораспределительный стакан, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом, взаимодействующий с камерой сгорания, снабжен жестко прикрепленным к его днищу вращающимся валом, связанным с валом двигателя, и оборудован перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочей смеси и выпускного окна в рабочем кольце для рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца. The housing of the combustion chamber, made in the form of a cylinder and rigidly fixed in the engine housing, with a window for the inlet of the working mixture and an outlet window for the working mixture is placed in the hole of the widest part of the working ring. The compressor rotor is integrated between the outer and inner side cheeks inside the working ring. A gas distribution cup integrated between the combustion chamber housing and the working ring, interacting with the combustion chamber, is equipped with a rotating shaft rigidly attached to its bottom and connected to the engine shaft, and is equipped with a bypass window, the configuration of which is similar to the configurations of the combustion chamber housing window for the intake of the working mixture, exhaust windows of the housing of the combustion chamber for the working mixture, windows in the working ring for the inlet of the working mixture and an exhaust window in the working ring for the working mixture, and the bypass window Credited with the possibility of combining with the above windows. In the thickening of the turbine rotor, a L-shaped spring-loaded working flap is installed, which has the ability to rotate around its axis, fixed in the thickening of the turbine 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 fit with the other end to the cylindrical outer surface of the working ring .
В рабочем кольце в области камеры сгорания установлена Г-образная подпружиненная уплотняющая пластина, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности ротора компрессора. В рабочем кольце в области камеры сгорания также установлена Г-образная подпружиненная уплотняющая пластина, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения ротора турбины. В корпусе камеры сгорания установлена свеча зажигания. Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками, рабочим кольцом и роторами. Сжатие рабочей смеси осуществляется первоначально в роторе компрессора, с последующим ее перемещением в камеру сгорания, где смесь и воспламеняется от свечи зажигания и далее поступает в рабочую камеру ротора турбины. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2351780 C1, МПК F02B 53/08 (2006.01), F02B 55/14 (2006.01), F01C 1/32 (2006.01)).In the working ring in the area of the combustion chamber, a L-shaped spring-loaded sealing plate is installed, which has the possibility of a reciprocating movement around its axis, fixed in the working ring in the direction of movement of the rotors behind its faces, and fitting the face to the cylindrical outer surface of the compressor rotor. In the working ring in the area of the combustion chamber, a L-shaped spring-loaded sealing plate is also installed, with the possibility of a reciprocating movement around its axis, fixed in the working ring in the direction of movement of the rotors in front of its faces, and fitting the face to the inner surface of the turbine rotor thickening. 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 compressor rotor, followed by its movement into the combustion chamber, where the mixture is ignited by the spark plug and then enters the working chamber of the turbine rotor. The thermal energy received during fuel combustion is transferred to the turbine rotor, where it is converted into mechanical (patent RU 2351780 C1, IPC F02B 53/08 (2006.01), F02B 55/14 (2006.01), F01C 1/32 (2006.01)).
Однако в качестве недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить следующее:However, the following can be noted as disadvantages of the above engine:
- большие потери мощности, затрачиваемой на трение при вращении ротора компрессора из-за большой площади постоянного контакта рабочей заслонки ротора компрессора с боковыми поверхностями щек двигателя, что снижает эффективность работы двигателя;- large losses of power spent on friction during rotation of the compressor rotor due to the large area of constant contact of the working rotor of the compressor rotor with the side surfaces of the engine cheeks, which reduces the efficiency of the engine;
- пониженные технико-экономические показатели работы двигателя вследствие недостаточно эффективной системы уплотнений ротора компрессора, что приводит к увеличению утечки сжатого воздуха в полостях ротора компрессора.- reduced technical and economic performance of the engine due to an insufficiently effective compressor rotor sealing system, which leads to an increase in compressed air leakage in the compressor rotor cavities.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения мощности и технико-экономических показателей работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания.The present invention solves the problem of increasing the power and technical and economic indicators of the rotary piston internal combustion engine.
Поставленная задача решается тем, что 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 ротор компрессора, выполненный в виде диска, в пазу которого установлена подпружиненная рабочая заслонка в виде уплотнительной пластины, и вращающийся ротор турбины, выполненный виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочей смеси и выпускным окном для рабочей смеси размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, 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 рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для выпуска рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочей смеси и выпускного окна в рабочем кольце для выпуска рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, свечу зажигания, установленную в корпусе камеры сгорания, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, согласно изобретению снабжен жестко закрепленными по бокам ротора компрессора двумя боковыми дисками, на внутренних поверхностях которых, обращенных в сторону торцов ротора компрессора, расположены пазы, равные по ширине пазу рабочей заслонки ротора компрессора и совмещенные с ним для возможности перемещения в них рабочей заслонки ротора компрессора, рабочая заслонка ротора компрессора выполнена в виде уплотнительных пластин, по крайней мере одной, шириной, большей ширины ротора компрессора на глубину пазов боковых дисков ротора компрессора, каждая из уплотнительных пластин снабжена по краям выступами шириной, равной глубине паза бокового диска ротора компрессора, причем в выступах первой, по ходу вращения вала двигателя, уплотнительной пластины расположены пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных пластин, прижимающихся к торцевым поверхностям рабочего кольца, а в рабочем кольце с обоих торцов выполнены диаметральные пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных колец, прижимающихся к торцевой поверхности выступов уплотнительных пластин заслонки ротора компрессора, при этом диаметр дисков ротора компрессора выполнен большим диаметра ротора компрессора на величину, не позволяющую дискам выходить за пределы уплотнительных колец, установленных в пазах рабочего кольца.The problem is solved in that the rotary piston internal combustion engine containing the engine casing with its working ring 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 compressor rotor, made in the form of a disk, is installed in a groove in parallel to the motor shaft a spring-loaded operating valve in the form of a sealing plate and a rotating turbine rotor, made in the form of a cup 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 compressor rotor, on the side surface of the cup above the combustion chamber, the body of which is installed made in the form of a cylinder and rigidly fixed in the engine housing, with a window for the inlet of the working mixture and an outlet window for the working mixture is placed in the hole of the widest part of the working rings, external and internal side cheeks, between which the compressor 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, built-in between the combustion chamber body and the working ring and equipped with a bypass a window whose configuration is similar to the configurations of the window of the housing of the combustion chamber for inlet of the working mixture, the exhaust window of the housing of the chamber of the combustion chamber for discharging the working mixture, the window in The working ring for the inlet of the working mixture and the exhaust window in the working ring for discharging the working mixture, and the bypass window is installed with the possibility of combining with the said windows, a spark plug installed in the housing of the combustion chamber, a L-shaped spring-loaded working valve installed in the thickening of the turbine rotor with the possibility of a rotational movement around its axis, fixed in a thickening of the turbine rotor at one end of the valve in the direction of rotation of the rotors in front of the second end of the valve, and fit m end to the cylindrical outer surface of the working ring, according to the invention is equipped with two side disks rigidly fixed on the sides of the compressor rotor, on the inner surfaces of which are turned towards the ends of the compressor rotor, grooves are located, equal in width to the groove of the working rotor of the compressor rotor and combined with it for the ability to move the working rotor of the compressor rotor in them, the working shutter of the compressor rotor is made in the form of sealing plates with at least one width greater than the width s of the compressor rotor to the depth of the grooves of the side disks of the compressor rotor, each of the sealing plates is provided at the edges with protrusions of a width equal to the depth of the groove of the side disk of the compressor rotor, and grooves are located in the protrusions of the first sealing plate in the direction of rotation of the motor shaft arrangement of spring-loaded sealing plates pressed against the end surfaces of the working ring, and diametral grooves are made in both working ends of the working ring for installation into them inserted into the devices spring-loaded o-rings, pressed against the end surface of the protrusions of the sealing plates of the compressor rotor damper, while the diameter of the compressor rotor disks is made larger than the compressor rotor diameter by an amount that does not allow the disks to go beyond the sealing rings installed in the grooves of the working ring.
Повышение мощности роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания обусловлено повышением эффективности его работы вследствие изменения конструкции ротора компрессора путем введения в конструкцию ротора компрессора двух боковых дисков, в пазах которых перемещаются уплотнительные пластины, что позволяет существенно уменьшить площадь постоянного контакта заслонки ротора компрессора с боковыми поверхностями щек двигателя и, следовательно, уменьшить силу сопротивления трению.The increase in power of a rotary piston internal combustion engine is due to an increase in its efficiency due to a change in the compressor rotor design by introducing two side disks into the compressor rotor design, in the grooves of which the sealing plates move, which significantly reduces the area of constant contact of the compressor rotor shutter with the side surfaces of the engine cheeks and therefore reduce the force of resistance to friction.
Повышение технико-экономических показателей работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания обусловлено увеличением эффективности системы уплотнений ротора компрессора путем введения выступов уплотняющих пластин в заслонке ротора компрессора и уплотнительных колец в рабочем кольце двигателя, что позволяет уменьшить утечку сжатого воздуха в полостях ротора компрессора.The increase in technical and economic performance indicators of a rotary piston internal combustion engine is due to an increase in the efficiency of the compressor rotor sealing system by introducing protrusions of the sealing plates in the compressor rotor shutter and o-rings in the engine working ring, which allows to reduce the leakage of compressed air in the compressor rotor cavities.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, 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, разрез по линии В-В фиг. 1, на фиг. 5 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии А-А фиг. 1.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a General view of the proposed rotary piston internal combustion engine; in FIG. 2 is a section along line AA of FIG. one; in FIG. 3 is a section along the line BB of FIG. 2; in FIG. 4 is an enlarged view of the combustion chamber, a section along line BB of FIG. 1, in FIG. 5 is an enlarged view of the combustion chamber, a section along line AA of FIG. one.
Основой предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания являются два ротора: ротор 1 компрессора и ротор 2 турбины, расположенные параллельно, закрепленные на одном валу 3 двигателя на фиксированном расстоянии друг от друга и вращающиеся вместе с валом 3 в корпусе 4 (см. фиг. 1). Ротор 1 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 rotors:
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 компрессора.The working
В роторе 1 компрессора над осью вращения вала 3 двигателя выполнен прямоугольный паз 6, доходящий одним концом до наружной поверхности ротора 1 компрессора. По бокам ротора 1 компрессора установлены и жестко закреплены на нем два боковых диска 7, с диаметром большим, чем диаметр ротора 1 (см. фиг. 1, 3). На внутренних поверхностях дисков 7, обращенных в сторону торцов ротора 1 компрессора, расположены прямоугольные пазы 8, равные по ширине пазу 6 в роторе 1 компрессора и совмещенные с ним для возможности перемещения в них рабочей заслонки 9 ротора компрессора 1 (см. фиг. 2, 3).In the
Рабочая заслонка 9, ширина которой больше ширины ротора 1 компрессора на глубину пазов 8 боковых дисков 7, снабженная пружинами 10, имеет возможность возвратно-поступательного перемещения внутри пазов 6 и 8. Торец рабочей заслонки 9 под действием пружин 10 имеет возможность плотного прилегания к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца 5.The working
Рабочая заслонка 9 выполнена в виде первой уплотнительной пластины 11 и второй уплотнительной пластины 12, (см. фиг. 2), каждая из которых снабжена по краям выступами 13 шириной, равной глубине паза 8 (см. фиг. 3). В выступах 13 уплотнительной пластины 11, со стороны, обращенной к боковым поверхностям рабочего кольца 5, расположены пазы для установки в них уплотнительных пластин 14, прижимающихся под действием пластинчатых пружин 15 к торцевым поверхностям рабочего кольца 5 двигателя.The working
В рабочем кольце 5 с обоих торцов выполнены диаметральные пазы, расположенные выше по диаметру пазов для установки уплотнительных пластин 14, для установки в них уплотнительных колец 16, прижимающихся к торцевой поверхности выступов 13 посредством пружин 17, установленных в отверстиях рабочего кольца 5.In the working
Диаметр каждого бокового диска 7 ротора компрессора выполнен большим диаметра ротора 1 компрессора на величину, позволяющую каждому диску 7 своей боковой поверхностью соприкасаться с уплотнительными кольцами 16 по всей их ширине.The diameter of each
Ротор 2 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 3 двигателя диаметральное утолщение по ширине, равной ширине рабочего кольца 5. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца. В утолщении ротора 2 турбины установлена Г-образная рабочая заслонка 18, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 19 (см. фиг. 2). Ось 19 закреплена в утолщении ротора 2 турбины на одном конце Г-образной рабочей заслонки 18 по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 18 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 5 посредством пружины 20. Заслонка 18 расположена таким образом, что ее ось 19 находится справа от ее второго конца со стороны ротора 1 компрессора.The
В рабочем кольце 5, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие, предназначенное для установки камеры сгорания 21. Ротор 1, утолщение ротора 2 и рабочее кольцо 5 расположены между двумя рабочими боковыми щеками: внешней 22 и внутренней 23, стянутыми болтами 24 и являющимися вместе с рабочим кольцом 5 основой корпуса 4 двигателя (см. фиг. 1). В этих щеках 22 и 23 на подшипниках 25 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1, встроенный внутри рабочего кольца 5 между внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками; ротор 2 с утолщением, расположенным над камерой сгорания 21, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхность рабочего кольца 5 и внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками.In the working
Камера сгорания 21, расположенная между роторами 1 и 2 под утолщением ротора 2, снабжена корпусом 26, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 5 (см. фиг. 2, 4, 5). На боковой поверхности корпуса 26 расположены окно 27 для впуска рабочей смеси и выпускное окно 28 для выпуска горящей рабочей смеси, имеющие прямоугольную форму. Корпус 26 жестко закреплен в рабочем кольце 5 двигателя посредством выступа 29. В корпусе 26 установлена свеча зажигания 30 (см. фиг. 1,4).The
Между отверстием в рабочем кольце 5, предназначенным для установки камеры сгорания 21, и наружной поверхностью корпуса 26 встроен газораспределительный стакан 31 механизма газораспределения, взаимодействующий с камерой сгорания 21 (см. фиг. 4, 5). К днищу стакана 31 со стороны ротора 2 жестко прикреплен вал 32, проходящий в отверстие внутренней боковой щеки 23. Вал 32 вместе со стаканом 31 имеет возможность вращения посредством механического редуктора 33 от вала 3 двигателя (см. фиг. 1).Between the opening in the working
Боковая поверхность газораспределительного стакана 31 оборудована перепускным окном 34 механизма газораспределения, имеющим возможность совмещения с окном 27 и с окном 35 в рабочем кольце 5 для впуска рабочей смеси, обращенными в сторону ротора 1, а также с выпускным окном 28 и с выпускным окном 36 в рабочем кольце 5 для выпуска горящей рабочей смеси, обращенными в сторону ротора 2 (см. фиг. 4, 5). Окна 27, 28, 34, 35 и 36 выполнены прямоугольной формы, то есть конфигурации этих окон совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочей смеси согласно фазам газораспределения.The side surface of the
Для уплотнения рабочих объемов в рабочем кольце 5 в области камеры сгорания 21 установлены две уплотнительные пластины: уплотнительная пластина 37 ротора 1 компрессора и уплотнительная Г-образная пластина 38, имеющие ширину, равную ширине ротора 1 компрессора (см. фиг. 2, 5). Уплотнительная пластина 37 установлена в пазу рабочего кольца 5 с возможностью ее перемещения и за счет пружины 39 плотно прижимается к наружной поверхности ротора 1 компрессора. Уплотнительная Г-образная пластина 38 имеет возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, расположенной на заднем по ходу вращения ротора 1 компрессора конце пластины 38. Ось пластины 38 закреплена в рабочем кольце 5. Пластина 38 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к внутренней поверхности утолщения ротора 2 турбины.To seal the working volumes in the working
Выпускное окно 36 в рабочем кольце 5 для рабочей смеси, предназначенное для выпуска из камеры сгорания 21 рабочей смеси, содержит несколько расположенных друг за другом окон, последовательно включающихся в работу по мере открывания перепускного окна 34 механизма газораспределения.The
Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками 22 и 23, рабочим кольцом 5, ротором 1 компрессора с боковыми дисками 7 и ротором 2 турбины (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 дисками 7, разделена рабочей заслонкой 9 и уплотнительной пластиной 37 на камеру впуска 40 и камеру предварительного сжатия 41 (см. фиг. 2, 5).The working chamber of the
Рабочая камера ротора 2 турбины, образованная наружной цилиндрической поверхностью рабочего кольца 5, цилиндрической внутренней поверхностью утолщения ротора 2 и боковыми щеками 22 и 23, разделена Г-образной заслонкой 18 и уплотнительной пластиной 38 на камеру рабочего хода 42 и камеру выпуска 43 (см. фиг. 2, 5). Внутри рабочего кольца 5 образованы полости 44 для рубашки системы охлаждения.The working chamber of the
Во внешней боковой щеке 22 выполнены канал 45, предназначенный для соединения камеры впуска 40 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси, и канал 46, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска 43 с атмосферой (см. фиг. 5).A
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:In addition, the drawing further indicates:
- стрелками на фиг. 2 - направление вращения роторов 1, 2;- by the arrows in FIG. 2 - the direction of rotation of the
- пунктирными линиями на фиг. 2, 5 - канал, предназначенный для соединения камеры впуска с впускным трактом системы впуска рабочей смеси, и канал, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска с атмосферой;- dashed lines in FIG. 2, 5 - a channel designed to connect the inlet chamber to the inlet tract of the working mixture inlet system, and a channel designed to connect the working cavity of the exhaust chamber to the atmosphere;
- стрелками на фиг. 5 - направления движения рабочей смеси и отработавших газов;- by the arrows in FIG. 5 - directions of movement of the working mixture and exhaust gases;
- Н - ход рабочей заслонки, фиг. 3.- N - stroke of the working flap, FIG. 3.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.A rotary piston internal combustion engine operates as follows.
За начало отсчета принимаем положение ротора 1 компрессора, когда торец его рабочей заслонки 9 расположен по центру камеры сгорания 21 в наименьшем расстоянии от нее (см. фиг. 2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны свечи зажигания 30 (см. фиг. 1). В качестве рабочей смеси используется смесь, состоящая из паров топлива и воздуха.For the reference point, we take the position of the
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 компрессора за рабочей заслонкой 9 создается разряжение и порция рабочей смеси по каналу 45 поступает в камеру впуска 40 (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 9 подойдет вплотную к окну 35. В этот момент газораспределительным стаканом 31 перекроется окно 35 в рабочем кольце 5, соединяющее камеру предварительного сжатия 41 с камерой сгорания 21. На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° в зависимости от установки фаз газораспределения рабочая смесь предварительно сжимается в камере предварительного сжатия 41, пока окна 34 и 35 не начнут совмещаться. После начала совмещения окон 34 и 35 предварительно сжатая рабочая смесь начнет поступать в камеру сгорания 21 и будет дальше сжиматься в камере сгорания 21 вплоть до 700°-710° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 31 окна 35. В этот момент почти вся рабочая смесь окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 21.2 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° ± угол опережения зажигания, происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания 21 за счет проскакивания искры в свече зажигания 30. В этот же момент начинают совмещаться перепускное окно 34 с выпускным окном 28 корпуса камеры сгорания 26 и выпускным окном 36 (см. фиг. 2, 4, 5). Через образовавшуюся и постоянно увеличивающуюся за счет вращения газораспределительного стакана 31 щель горящая рабочая смесь устремляется в камеру рабочего хода 42 (см. фиг. 2, 5).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 18, расположенную в утолщении ротора 2 турбины, заставляя ротор 2 вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.Due to the combustion of the working mixture, 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 43 по каналу 46 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 рабочей смеси.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, 5) происходит одновременно сжатие рабочей смеси в камере предварительного сжатия 41 и впуск рабочей смеси в камеру впуска 40, а в рабочей полости ротора 2 происходит одновременно рабочий ход в камере рабочего хода 42 и выпуск отработавших газов из камеры выпуска 43. 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, 5), the working mixture is compressed in the
Использование предлагаемого изобретения повышает эффективность работы двигателя за счет изменения конструкции ротора компрессора и его уплотнений.The use of the invention improves the efficiency of the engine by changing the design of the compressor rotor and its seals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015112719/06A RU2597333C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Rotary piston internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015112719/06A RU2597333C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Rotary piston internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2597333C1 true RU2597333C1 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=56892558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015112719/06A RU2597333C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Rotary piston internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2597333C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1401336A (en) * | 1921-12-27 | Rotary engine | ||
| RU2351780C1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Rotor-piston internal combustion engine |
| RU2416031C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-04-10 | Ростислав Петрович Лунькин | Rotary internal combustion engine |
-
2015
- 2015-04-07 RU RU2015112719/06A patent/RU2597333C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1401336A (en) * | 1921-12-27 | Rotary engine | ||
| RU2351780C1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Rotor-piston internal combustion engine |
| RU2416031C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-04-10 | Ростислав Петрович Лунькин | Rotary internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2478803C2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| KR101711778B1 (en) | Rotary piston machine and controlling gear arrangement | |
| JP5271375B2 (en) | Planetary rotary internal combustion engine | |
| RU2720879C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2411377C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
| RU2351780C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
| RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
| RU2687659C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2666716C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2427716C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2597333C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2598967C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2659639C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2698993C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2193676C2 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2706092C2 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2805946C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2647751C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| US3865086A (en) | Rotary internal combustion engine | |
| RU2330973C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2755758C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2271457C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2518323C2 (en) | Rotory-piston ice | |
| RU2425233C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2441992C1 (en) | Rotary diesel engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180408 |