RU2670471C1 - Combined powerplant and internal combustion engine thereof - Google Patents

Combined powerplant and internal combustion engine thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2670471C1
RU2670471C1 RU2017132073A RU2017132073A RU2670471C1 RU 2670471 C1 RU2670471 C1 RU 2670471C1 RU 2017132073 A RU2017132073 A RU 2017132073A RU 2017132073 A RU2017132073 A RU 2017132073A RU 2670471 C1 RU2670471 C1 RU 2670471C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
shaft
internal combustion
drive
combustion engine
Prior art date
Application number
RU2017132073A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Тимихович Бекоев
Original Assignee
Руслан Тимихович Бекоев
Громов Максим Николаевич
Буланов Руслан Юрьевич
Скоромнов Алексей Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Руслан Тимихович Бекоев, Громов Максим Николаевич, Буланов Руслан Юрьевич, Скоромнов Алексей Викторович filed Critical Руслан Тимихович Бекоев
Priority to RU2017132073A priority Critical patent/RU2670471C1/en
Priority to PCT/RU2018/000557 priority patent/WO2019054902A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2670471C1 publication Critical patent/RU2670471C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B53/14—Adaptations of engines for driving, or engine combinations with, other devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • 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
    • 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
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

FIELD: machine building; power engineering.SUBSTANCE: group of inventions relates to a combined power plant with rotary engines. Essence of the invention is the fact that combined powerplant comprises two internal combustion engines, an electric drive and a control and switching mechanism mounted on the same shaft in the installation housing. Motors are rotary-blade and mounted on both sides of electric drive, the driving wheels to the electric drive. Electric drive is made in the form of a housing with a stator and a rotor coaxially mounted in it, which is rigidly fixed on the shaft by means of a rotor disk, and the control and switching mechanism is made in the form of a control clutch, which is mounted on the installation shaft inside the rotor. Engines can be the same design, of the same or different power.EFFECT: technical result is increase in performance coefficient, efficiency, powerplant reliability, downsizing, ease of assembly and simplified design by providing the ability to change the torque without using the device to change the gear ratio on the input and output shaft.8 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к комбинирован ной энергетической установке, которая может быть использована как на транспорте, так и в компрессорной установке, насосной или холодильной установке.The invention relates to mechanical engineering, in particular to a combined power plant, which can be used both in transport and in a compressor plant, pumping or refrigeration plant.

Известна комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электрическую машину, вал которой соединен с валом двигателя внутреннего сгорания (см. описание к патенту на изобретение DE №3009503, МПК В60К 25/00, опубликованной в ФРГ).Known combined power plant containing an internal combustion engine (ICE), an electric machine, the shaft of which is connected to the shaft of the internal combustion engine (see the description of the patent for invention DE No. 3009503, IPC В60К 25/00, published in Germany).

В известной комбинированной энергетической установке вал электрической машины соединен с валом двигателя внутреннего сгорания посредством зубчатой передачи. Однако такая энергетическая установка имеет громоздкую конструкцию со сложным приводом вспомогательных агрегатов, что увеличивает габариты и стоимость устройства.In the known combined power plant, the shaft of the electric machine is connected to the shaft of an internal combustion engine by means of a gear transmission. However, this power plant has a cumbersome design with a complex drive auxiliary units, which increases the size and cost of the device.

Известна комбинированная энергетическая установка, используемая на транспортном средстве, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатель и муфту (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2478487, МПК B60K 25/00, B60K 6/46, B60W 10/02, B60W 10/04, опубл. 10.04.2013 г.).Known combined power plant used on a vehicle containing an internal combustion engine (ICE), an electric motor and a clutch (see the description to the patent of the Russian Federation No. 2478487, IPC B60K 25/00, B60K 6/46, B60W 10/02, B60W 10/04, published April 10, 2013).

Для изменения крутящего момента на выходном валу при генерации электрического тока с последующим аккумулированием и дальнейшим его использованием возникают дополнительные энергетические потери, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (кпд) и является недостаткам известной установки.To change the torque on the output shaft during the generation of electric current, followed by accumulation and its further use, additional energy losses occur, which leads to a decrease in the efficiency (efficiency) and is the disadvantage of the known installation.

Известна комбинированная энергетическая установка, принятая в качестве прототипа, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатель и управляющий модуль - механизм интеграции и распределения мощности, (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2334624 «Гибридное транспортное средство, способ управления транспортным средством и устройство выдачи мощности», МПК B60K 6/00, B60L 11/00, B60W 20/00, опубл. 27.09.2008 г.).Known combined power plant, adopted as a prototype, containing an internal combustion engine (ICE), an electric motor and a control module - the mechanism of integration and power distribution, (see the description of the invention to the patent of Russian Federation №2334624 "Hybrid vehicle, vehicle control method and power output device, IPC B60K 6/00, B60L 11/00, B60W 20/00, published September 27, 2008).

Кроме того известное устройство содержит механизм ввода и вывода электрической и механической мощности, блок аккумуляторов, модуль регулирования требуемой приводной мощности, модуль измерения скорости, модуль регулирования нижнего предела скорости вращения, что усложняет конструкцию и приводит к ее удорожанию.In addition, the known device includes a mechanism for inputting and outputting electrical and mechanical power, a battery unit, a module for controlling the required drive power, a module for measuring speed, a module for controlling the lower limit of the speed of rotation, which complicates the design and leads to its higher cost.

Для изменения крутящего момента на выходном валу при генерации электрического тока с последующим аккумулированием и дальнейшим его использованием возникают дополнительные энергетические потери, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (кпд) и является недостаткам известной установки.To change the torque on the output shaft during the generation of electric current, followed by accumulation and its further use, additional energy losses occur, which leads to a decrease in the efficiency (efficiency) and is the disadvantage of the known installation.

Технической задачей и результатом изобретения является повышение кпд, надежности работы установки, уменьшение габаритов и удобство сборки и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности изменения крутящего момента без использования устройства по изменению передаточного отношения на входном и выходном валу.The technical task and result of the invention is to increase the efficiency, reliability of the installation, reducing the size and ease of assembly and simplify the design by providing the ability to change the torque without using the device to change the gear ratio on the input and output shaft.

Для решения технической задачи и достижения результата предлагаемая комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения имеет отличия, а именно она содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки, двигатели внутреннего сгорания выполнены роторно-лопастные, имеют ведущее колесо для запуска и полый ведущий вал и установлены на валу установки по обе стороны от электропривода ведущими колесами к электроприводу, электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, жестко закрепленным на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора, жестко закреплена на диске ротора и снабжена гидрошлангами для подвода жидкости из системы управления энергетической установки.To solve the technical problem and achieve the result, the proposed combined power plant comprising an internal combustion engine, an electric drive, and a control and switching mechanism is different, namely, it contains two internal combustion engines, an electric drive, and a control and switching mechanism mounted on the same shaft in the housing units, internal combustion engines are made rotary-blade, have a drive wheel to start and a hollow drive shaft and are installed on the shaft of the installation on both sides The drives from the electric drive to the electric drive, the electric drive is made in the form of a housing with a stator and a rotor fixed in it rigidly mounted on the shaft by means of a rotor disk, and the control and switching mechanism is made in the form of a control clutch which is mounted on the installation shaft inside the rotor, rigidly mounted on the rotor disk and equipped with hydraulic hoses for supplying fluid from the power plant control system.

Корпус установки может быть выполнен цилиндрический и снабжен съемными крышками по торцам. Крышки выполнены перфорированные. Двигатели внутреннего сгорания могут быть одинаковой конструкции, могут быть выполнены одной мощности (габаритам) или разной мощности (габаритам).The installation body can be made cylindrical and provided with removable covers on the ends. Covers are made perforated. Internal combustion engines can be of the same design, can be made of the same power (dimensions) or different power (dimensions).

Комбинированная энергетическая установка иллюстрирована чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид энергетической установки; на фиг. 2 - электропривод, общий вид, ДВС 3, 4 сняты; на фиг. 3 - ДВС 3, 4 общий вид, с сечением по валам, закрепленным на одном модуле лопастного блока; на фиг. 4 - ДВС 3, 4 с сечением по компрессорным роторам; на фиг. 5 - ДВС 3, 4, общий вид, расположение воздушных фильтров; на фиг. 6 - ДВС 3, 4, общий вид, с сечением по валам, закрепленных на соседних модулях лопастного блока; на фиг. 7 - лопастной блок, общий вид; на фиг. 8 - ведущий ротор, общий вид; на фиг. 9 - рабочие поверхности лопастей компрессорных роторов и рабочие поверхности лопастей ведущего ротора; фиг. 10 - крепление лопастей на ведущем роторе; на фиг. 11 - устройство для приготовления топливовоздушной смеси в сечении; на фиг. 12 - место встречи лопастей ведущего ротора и компрессорного ротора (положение равновесия); на фиг. 13 - схема впуска воздуха и его нагнетание в устройство для подготовки топливовоздушной смеси; на фиг. 14 - схема подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, последующим рабочим ходом и вытеснением отработанных газов.The combined power plant is illustrated in the drawings, where: in FIG. 1 shows a general view of the power plant; in fig. 2 - electric drive, general view, internal combustion engine 3, 4 removed; in fig. 3 - internal combustion engines 3, 4 general view, with a cross section along the shafts mounted on one module of the blade unit; in fig. 4 - internal combustion engine 3, 4 with a cross section along the compressor rotors; in fig. 5 - ICE 3, 4, general view, location of air filters; in fig. 6 - internal combustion engine 3, 4, general view, with a cross section along the shafts, mounted on adjacent modules of the vane block; in fig. 7 - blade block, general view; in fig. 8 - a leading rotor, a general view; in fig. 9 - working surfaces of the blades of the compressor rotors and working surfaces of the blades of the leading rotor; FIG. 10 - mount the blades on the leading rotor; in fig. 11 - a device for preparing an air-fuel mixture in cross section; in fig. 12 - meeting place of the blades of the leading rotor and compressor rotor (equilibrium position); in fig. 13 is a diagram of the air intake and its injection into the device for preparing the air-fuel mixture; in fig. 14 is a diagram of the supply of the air-fuel mixture to the combustion chamber, the subsequent working stroke and the displacement of exhaust gases.

Комбинированная энергетическая установка выполнена в виде цилиндрического корпуса 1 со съемными перфорированными крышками 2 установленными по торцам корпуса 1 для защиты от влияний внешней среды (пыли, грязи, воды и т.д.). Комбинированная энергетическая установка состоит из двух двигателей внутреннего сгорания (ДВС) 3 и 4, электропривода и механизма управления и переключения в виде управляющей муфты 5, установленных на одном валу 6 внутри корпуса 1.The combined power plant is made in the form of a cylindrical body 1 with removable perforated covers 2 installed at the ends of the body 1 to protect against environmental influences (dust, dirt, water, etc.). The combined power plant consists of two internal combustion engines (ICE) 3 and 4, an electric drive and a control and switching mechanism in the form of a control clutch 5 mounted on one shaft 6 inside housing 1.

ДВС 3 и 4 выполнены роторно-лопастные, а их ведущие валы 7 и 8 выполнены полые для установки полостью на валу 6 установки и для обеспечения скольжения валов 7 и 8 относительно вала 6 установлены на подшипниках скольжения (подшипники скольжения на чертеже не показаны). ДВС 3 и 4 установлены по обе стороны от электрической машины, ведущими колесами для запуска 9 к электроприводу. ДВС 3 и 4 могут иметь одинаковую конструкцию и могут быть как одной, так и разной мощности (габаритов).ICE 3 and 4 are made rotary-blade, and their drive shafts 7 and 8 are hollow to install the installation on the shaft 6 of the installation and to ensure the sliding of the shafts 7 and 8 relative to the shaft 6 mounted on the bearings (the sliding bearings are not shown in the drawing). ICE 3 and 4 are installed on both sides of the electric machine, the driving wheels for running 9 to the electric drive. ICE 3 and 4 can have the same design and can be one or different power (dimensions).

Электропривод выполнен в виде установленных на соосно (на одной оси) в корпусе 10 статора 11 и ротора 12, выполненных в виде колец, при этом диск 13 ротора 12 жестко закреплен на валу 6.The drive is made in the form mounted on coaxially (on the same axis) in the housing 10 of the stator 11 and the rotor 12, made in the form of rings, while the disk 13 of the rotor 12 is rigidly fixed on the shaft 6.

Управляющая муфта 5 расположена на том же валу 6, внутри ротора 12 электропривода и закреплена на диске 13 ротора 12 посредством болтового соединения (болтовое соединение на чертеже не показано). Управляющая муфта 5 соединена дисками сцепления с ведущими валами 7 и 8 ДВС 3 и 4 посредством шлицевого соединения и снабжена гидрошлангами 14 и 15 для подачи жидкости из системы управления комбинированной энергетической установки в рабочие цилиндры 16 и 17 управляющей муфты 5 (система управления, диски сцепления управляющей муфты и шлицевое соединение на чертеже не показаны).The control clutch 5 is located on the same shaft 6, inside the rotor 12 of the electric drive and is fixed to the disk 13 of the rotor 12 by means of a bolted connection (the bolted connection is not shown in the drawing). The control clutch 5 is connected by clutch discs to the drive shafts 7 and 8 of the internal combustion engine 3 and 4 by means of a spline connection and is equipped with hydraulic hoses 14 and 15 for supplying fluid from the control system of the combined power plant to the working cylinders 16 and 17 of the control clutch 5 Couplings and spline connection not shown).

В качестве двигателя внутреннего сгорания в предлагаемой установке использован роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания.As the internal combustion engine in the proposed installation used a rotary-vane internal combustion engine.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий жестко закрепленное на ведущем валу зубчатое колесо, ведущее колесо для запуска, лопастной блок, выполненный в виде модулей, снабженных впускными и выпускными каналами для перемещения рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, (см. «Лопастная машина» описание к патенту US 5233954 А, МПК F02B 53/00 от 10.08.1993 г.).Known rotary-vane internal combustion engine, containing a gear wheel rigidly mounted on the drive shaft, a drive wheel for starting, a blade block made in the form of modules equipped with inlet and outlet channels for moving the working fluid, inside the blade block there is a lead rotor made in the form rings with blades on the inner diameter, and the same compressor rotors with blades and bevel gears on the shafts, the axes of rotation of the compressor rotors are perpendicular to the axis of the rotation shaft riding rotor, and the blades of compressor rotors during rotation have the possibility of forming with the blades of the leading rotor volumetric chambers for compressing and expanding the working fluid, (see “Blade Machine” patent description US 5233954 A, IPC F02B 53/00 from 10.08.1993, ).

Основным недостатком известного ДВС, является невозможность движения компрессорных роторов относительно ведущего ротора с постоянным отношением угловых скоростей (перемещений). Постоянное отношение угловых скоростей обеспечивается точным и постоянным передаточным отношением зубчатых передач. Зубчатые колеса известного ДВС последовательно передают крутящий момент от ведущего ротора к компрессорным роторам, что влияет на точность передачи углового перемещения, а, следовательно, влияет на синхронную работу роторов ДВС, снижая надежность их работы.The main disadvantage of the known internal combustion engine is the impossibility of movement of the compressor rotors relative to the leading rotor with a constant ratio of angular velocities (displacements). A constant ratio of angular velocities is provided by an accurate and constant gear ratio gears. Gears known ICE consistently transmit torque from the leading rotor to the compressor rotors, which affects the accuracy of the transfer of angular displacement, and, consequently, affects the synchronous operation of the rotors of the internal combustion engine, reducing the reliability of their work.

Технической задачей и результатом предлагаемого ДВС является повышение коэффициента полезного действия (кпд), повышение надежности работы и удобства сборки.The technical task and the result of the proposed internal combustion engine is to increase the efficiency (efficiency), increase reliability and ease of assembly.

Техническая задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий ведущий вал, на котором установлены ведущее зубчатое колесо, лопастной блок, и ведущее колесо для запуска, лопастной блок выполнен в виде модулей, снабженных впускными и выпускными отверстиями для рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, жестко закрепленные на ведущем валу ведущие зубчатые колеса, имеет отличия, а именно ведущие зубчатые колеса установлены на ведущем валу по обе стороны лопастного блока, на лопастном блоке установлено четыре вала, на которых закреплены по ведомому зубчатому колесу для взаимодействия с ведущими зубчатыми колесами с передаточным отношением зубчатого зацепления равным 4 и по ведомой конической шестерне для взаимодействия с передаточным отношением равным

Figure 00000001
с ведущими коническими шестернями, закрепленными на каждом вале компрессорного ротора по обе его стороны, вал каждого компрессорного ротора снабжен упругим элементом для синхронизации движения, лопасти ведущего ротора выполнены подпружиненные и шарнирно закреплены по внутреннему диаметру ведущего ротора, выпускные отверстия лопастного блока выполнены малые и большие, малые - для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, и большие - для выпуска отработанных газов в атмосферу, а устройство для приготовления топливовоздушной смеси, закреплено на каждом модуле лопастного блока и выполнено в виде полого корпуса, снабженного приспособлением для втягивания впускного клапана, и камерой для перемешивания воздуха с топливом, при этом камера снабжена приспособлением с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой (инжектором) для впрыскивания топлива в образующуюся объемную камеру для расширения рабочего тела (камеру сгорания) и предохранительным клапаном. Впускные отверстия могут быть оснащены воздушными фильтрами. Ведущее колесо выполнено с отверстиями для воздушного охлаждения.The technical problem is solved by the fact that the internal combustion engine containing the drive shaft, on which the driving gear, the blade unit and the drive wheel for starting are installed, the blade unit is made in the form of modules equipped with inlet and outlet openings for the working fluid, inside the blade unit drive rotor, made in the form of a ring with blades of internal diameter, and the same compressor rotors with blades and bevel gears on the shafts, axes of rotation of the rotors of the compressor rotors perpendicular The axes of rotation of the leading rotor, and the blades of the compressor rotors, when rotated, have the possibility of forming volume chambers for compressing and expanding the working medium with the blades of the leading rotor, the gears rigidly mounted on the drive shaft have differences, namely the drive gears on both sides of the blade block, on the blade block there are four shafts, on which they are fixed along the driven gear for interaction with the driving gears with gear ratio gears of engagement equal to 4 and the driven bevel gear for interacting with a transmission ratio equal to
Figure 00000001
with leading bevel gears mounted on each shaft of the compressor rotor on both sides, the shaft of each compressor rotor is equipped with an elastic element to synchronize movement, the blades of the driving rotor are spring loaded and hinged on the internal diameter of the leading rotor, the outlet holes of the vane block are small and large, small ones - for supplying compressed air blades with air into the device for preparing an air-fuel mixture, and large ones - for exhausting gases into the atmosphere y, and a device for preparing the air-fuel mixture, is fixed on each module of the vane unit and is designed as a hollow body equipped with a device for intake valve intake and an air-fuel mixing chamber, while the chamber is equipped with a fuel inlet valve a nozzle (injector) for injecting fuel into the resulting volumetric chamber to expand the working fluid (combustion chamber) and a safety valve. Air inlets may be fitted. The driving wheel is made with holes for air cooling.

Предлагаемая конструкция ДВС позволяет увеличить кпд за счет увеличения рабочего хода, совершаемым лопастью ведущего ротора, по отношению к объему камеры сгорания и за счет улучшенного приготовления топливной смеси в устройстве для приготовления топливовоздушной смеси и улучшенной герметичности за счет постоянного поджима лопастей ведущего ротора при температурных изменениях геометрических размеров.The proposed design of the internal combustion engine allows you to increase efficiency by increasing the stroke made by the blade of the leading rotor, relative to the volume of the combustion chamber and due to the improved preparation of the fuel mixture in the device for preparing the air-fuel mixture and improved tightness due to constant pressure of the blades of the leading rotor when the temperature changes geometric sizes.

Кроме того, предлагаемая конструкция ДВС повышает надежность работы за счет улучшенной синхронизации путем использования упругого элемента и путем передачи крутящего момента на компрессорный ротор с двух сторон для обеспечения работоспособности ДВС при выходе из строя (поломке) одного из механических приводов к компрессорному валу, например вала, установленных на нем ведомых зубчатых колес и ведущих конических колес, ведомых конических колес.In addition, the proposed design of the internal combustion engine improves the reliability of operation due to improved synchronization by using an elastic element and by transmitting torque to the compressor rotor on both sides to ensure the efficiency of the internal combustion engine when one of the mechanical drives fails (breakdown) to the compressor shaft, installed on it driven gears and driving bevel gears, driven bevel gears.

Передняя и задняя поверхности ведущего и компрессорного роторов, поддерживают постоянный контакт (без зазора) между соответствующими лопастями роторов при постоянном отношении угловых скоростей (перемещений) роторов, что позволяет свести к минимуму попадание сгорающей топливной смеси в смежные полости, что увеличивает экономичность, а, следовательно, кпд ДВС.The front and rear surfaces of the leading and compressor rotors maintain constant contact (without clearance) between the respective rotor blades at a constant ratio of the angular velocities (displacements) of the rotors, which allows minimizing the ingress of burning fuel mixture into adjacent cavities, which increases efficiency, and therefore efficiency of the engine.

Каждый из ДВС 3 и 4 состоит из ведущего вала 7 и 8 соответственно, ведущего колеса 9 для запуска, жестко закрепленного на ведущем валу 7 и 8, и ведущих зубчатых колес 18 и 19, установленных по обе стороны лопастного блока.Each of the internal combustion engines 3 and 4 consists of a drive shaft 7 and 8, respectively, a drive wheel 9 for starting, rigidly mounted on the drive shaft 7 and 8, and drive gears 18 and 19 mounted on both sides of the vane block.

Каждый из ДВС 3 и 4 имеет ведущее колесо 9, жестко закрепленное на ведущем валу 7 и 8 ДВС 3 и 4 с одной стороны соответственно (со стороны электропривода).Each of the internal combustion engine 3 and 4 has a drive wheel 9, rigidly mounted on the drive shaft 7 and 8 of the internal combustion engine 3 and 4 on the one hand, respectively (from the side of the electric drive).

Лопастной блок установлен между ведущими зубчатыми колесами 18 и 19. Лопастной блок состоит из четырех одинаковых модулей 20 для удобства сборки и обслуживания, выполненных с выемкой 21 по наружной поверхности по обе стороны лопастного блока. Выемка 21 со стороны ведущего зубчатого колеса 18 снабжена впускными каналами 22 и 23 и выпускным отверстием 24, а выемка 21 со стороны зубчатого колеса 19 выпускными каналами 25. Впускные каналы 22 и 23 оснащены воздушными фильтрами 26, причем выпускные каналы 25 предназначены для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, а выпускные отверстия 24 - для выпуска отработанных газов в атмосферу.The blade unit is installed between the leading gear wheels 18 and 19. The blade unit consists of four identical modules 20 for ease of assembly and maintenance, made with a recess 21 on the outer surface on both sides of the blade unit. The recess 21 from the side of the drive gear 18 is provided with inlet channels 22 and 23 and the exhaust hole 24, and the recess 21 from the gear wheel side has 19 exhaust channels 25. The inlet channels 22 and 23 are equipped with air filters 26, and the exhaust channels 25 are designed to supply compressed compressors the blades of air in the device for the preparation of the air-fuel mixture, and the outlet openings 24 for exhaust gases into the atmosphere.

Внутри лопастного блока размещен ведущий ротор 27, выполненный в виде кольца с лопастями 28, и четыре одинаковых компрессорных ротора с лопастями 29 и 30, закрепленных на валах 31, оси вращения которых перпендикулярны оси вращения ведущего ротора 27.Inside the blade unit is placed leading rotor 27, made in the form of a ring with blades 28, and four identical compressor rotors with blades 29 and 30, mounted on shafts 31, the axis of rotation of which is perpendicular to the axis of rotation of the leading rotor 27.

Лопасти 28 ведущего ротора 27 выполнены с полостью для установки поджимной пружины 32 и закреплены посредством шарнира 33 по внутреннему диаметру ведущего ротора 27 с возможностью ограниченного перемещения (поворота) относительно оси шарнира 33 в пределах температурной деформации. Ось шарнира 33 расположена на расстоянии от внутренней поверхности ведущего ротора 27, которое обеспечивает независимость усилия лопасти 28 ведущего ротора 27 на стенки лопастного блока от давления в камере сгорания, что обеспечивает постоянное усилие (поджим) лопастей 28 ведущего ротора 27 на стенки лопастного блока, повышая надежность работы.The blades 28 of the leading rotor 27 are made with a cavity for mounting the compression spring 32 and are fixed by means of a hinge 33 according to the internal diameter of the leading rotor 27 with the possibility of limited movement (rotation) relative to the axis of the hinge 33 within the limits of temperature deformation. The hinge axis 33 is located at a distance from the inner surface of the leading rotor 27, which ensures the independence of the force of the blade 28 of the leading rotor 27 on the walls of the blade unit from the pressure in the combustion chamber, which ensures a constant force (pressing) of the blades 28 of the leading rotor 27 on the walls of the blade unit, increasing reliability of work.

Вал 31 каждого компрессорного ротора снабжен упругим 34 элементом для обеспечения синхронизации движения, а именно взаимного перемещения ведущего ротора 27 и четырех компрессорных роторов. Каждая лопасть 28 ведущего ротора 27 имеет боковую поверхность 35 нижнюю поверхность, заднюю поверхность 36 и переднюю поверхность 37 (нижняя поверхность на чертеже не показана). Каждая лопасть компрессорного ротора 29 имеет боковую поверхность 38, верхнюю поверхность, переднюю поверхность 39 и заднюю поверхность 40 (верхняя поверхность на чертеже не показана).The shaft 31 of each compressor rotor is equipped with an elastic element 34 to ensure synchronization of movement, namely the mutual movement of the leading rotor 27 and four compressor rotors. Each blade 28 of the leading rotor 27 has a side surface 35 of the bottom surface, the back surface 36 and the front surface 37 (the bottom surface is not shown in the drawing). Each blade of the compressor rotor 29 has a side surface 38, an upper surface, a front surface 39 and a rear surface 40 (the upper surface is not shown in the drawing).

В каждом ДВС 3 и 4 на лопастном блоке установлены с возможностью вращения посредством подшипников четыре вала 41, на которых жестко закреплены ведомые зубчатые колеса 42 с возможностью взаимодействия ведущими зубчатыми колесами 18 и 19, жестко закрепленными по обе стороны от ведущего ротора (подшипники на чертеже не показаны).In each internal combustion engine 3 and 4 on the blade unit, four shafts 41 are mounted for rotation by means of bearings, on which the driven gears 42 are rigidly fixed with the possibility of interaction with the driving gears 18 and 19 rigidly fixed on both sides of the driving rotor (the bearings in the drawing are not shown).

Геометрические параметры зубчатых колес 18, 19 и 42 обеспечивают, соответственно, передаточное отношение зубчатого зацепления равное 4.The geometrical parameters of gear wheels 18, 19 and 42 provide, respectively, the gear ratio of gear teeth equal to 4.

На каждом вале 42 закреплены также ведущие конические шестерни 43, которые входят в зацепление с ведомыми коническими шестернями 44, закрепленными на валах 30 компрессорных роторов.Leading bevel gears 43 are also fixed on each shaft 42, which engage with driven bevel gears 44 fixed on shafts 30 of compressor rotors.

Геометрические параметры конических шестерен 43 и 44 обеспечивают передаточное отношение зубчатого зацепления равное 1/2.Geometric parameters of bevel gears 43 and 44 provide a gear ratio of gearing equal to 1/2.

На каждом модуле 20 лопастного блока ДВС 3 и 4 закреплено устройство для приготовления топливовоздушной смеси для подачи топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся между задней поверхностью 37 лопасти 28 ведущего ротора 27 и боковой поверхностью 38 при вращении лопасти 28 и 29 компрессорного ротора ДВС 3 и 4.On each module 20 of the blade block of the internal combustion engine 3 and 4 is fixed a device for preparing an air-fuel mixture for feeding the fuel mixture into the combustion chamber formed between the rear surface 37 of the blade 28 of the driving rotor 27 and the side surface 38 as the blades 28 and 29 of the compressor rotor of the internal combustion engine rotate. .

Каждое устройство для приготовления топливовоздушной смеси выполнено в виде полого корпуса 45, снабженного приспособлением 46 для втягивания впускного клапана 47 и камерой 48 для перемешивания воздуха с топливом. Камера 48 снабжена приспособлением 49 с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой 50 (инжектором) и для повышения надежности работы предохранительным клапаном 51 для впрыскивания топлива.Each device for the preparation of the air-fuel mixture is made in the form of a hollow body 45, equipped with a device 46 for retracting the intake valve 47 and a chamber 48 for mixing air with fuel. The chamber 48 is equipped with a device 49 with a check valve for air intake, a fuel injector 50 (injector) and to improve the reliability of operation of a safety valve 51 for fuel injection.

ДВС 3 и 4 имеют воздушное и жидкостное охлаждение. Для обеспечения воздушного охлаждения ведущее колесо 18 имеет отверстия 52, а для жидкостного охлаждения в ДВС 3 и 4 предусмотрена система каналов (система каналов на чертеже не показана).ICE 3 and 4 have air and liquid cooling. To provide air cooling, the drive wheel 18 has holes 52, and for liquid cooling, a channel system is provided in ICE 3 and 4 (the channel system is not shown in the drawing).

Смазку подшипников и всех деталей зубчатых зацеплений ДВС 3 и 4 осуществляют маслом.Lubrication of bearings and all parts of gearing of ICE 3 and 4 is carried out with oil.

Режимы работы комбинированной энергетической установки определяют сочетанием режимов работы ДВС 3 и 4 и электропривода. Управляющая муфта 5 предназначена для соединения или разъединения ведущих валов 7 и 8 ДВС 3 и 4 с диском 13 ротора 12 электропривода и определяет, в каком режиме будет работать комбинированная энергетическая установка.Modes of operation of the combined power plant is determined by a combination of modes of operation of the internal combustion engine 3 and 4 and the electric drive. The control clutch 5 is designed to connect or disconnect the drive shafts 7 and 8 of the internal combustion engine 3 and 4 with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive and determines the mode in which the combined power plant will operate.

При соединении вала 6 посредством диска сцепления управляющей муфты 5 с диском 13 ротора 12 электропривода сцепление включено, в противном случае - выключено.When the shaft 6 is connected by means of the clutch disc of the control clutch 5 with the disc 13 of the rotor 12 of the electric drive, the clutch is turned on, otherwise it is turned off.

Включено или выключено сцепление, зависит от того поступает ли жидкость по гидрошлангам 14 и 15 в рабочие цилиндры 16, 17, соответственно, управляющей муфты 5. Если в рабочий цилиндр 16 или 17 жидкость не поступает, то ведущий вал 7 или 8 входит в жесткое фрикционное зацепление с диском 13 ротора 12 посредством управляющей муфты 5 - сцепление считают включенным.The clutch is turned on or off, depends on whether fluid flows through hydraulic hoses 14 and 15 into the working cylinders 16, 17, respectively, of the control clutch 5. If the liquid does not flow into the working cylinder 16 or 17, the drive shaft 7 or 8 enters the rigid friction the engagement with the disk 13 of the rotor 12 by means of the control clutch 5 - the clutch is considered to be included.

Если в рабочий цилиндр 16 или 17 жидкость поступает, то ведущий вал 7 или 8 не входит в жесткое фрикционное зацепление с диском 13 ротора 12 посредством управляющей муфты - сцепление считают выключенным.If the working cylinder 16 or 17 fluid enters, the drive shaft 7 or 8 is not in rigid frictional engagement with the disk 13 of the rotor 12 by means of the control clutch - the clutch is considered to be off.

Комбинированная энергетическая установка имеет несколько режимов работы в зависимости от комбинаций соединения силовых агрегатов, а именно ДВС 3 и 4 и электропривода, например:Combined power plant has several modes of operation, depending on the combination of power units, namely the internal combustion engine 3 and 4, and electric, for example:

- оба ДВС 3 и 4 не входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение),- both the internal combustion engine 3 and 4 are not included in the coupling with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive, and the current (voltage) is applied to the windings of the electric drive,

при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны электропривода;while on the drive shaft 6 is applied torque from the drive;

- оба ДВС 3 и 4 входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны всех силовых агрегатов (ДВС 3, ДВС 4 и электропривод);- both the internal combustion engine 3 and 4 are engaged in the clutch with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive, and the current (voltage) is applied to the electric drive windings, while torque is applied to the drive shaft 6 from all power units (internal combustion engine 3, internal combustion engine 4 and electric drive);

- ДВС 3 входит в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны ДВС 3 и электропривода;- ICE 3 enters into the clutch with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive, and current (voltage) is applied to the windings of the electric drive, while torque is applied to the drive shaft 6 from the internal combustion engine 3 and the electric drive;

- ДВС 4 входит в сцепление с диском ротора электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны ДВС 4 и электропривода;- ICE 4 enters into the clutch with the rotor disk of the electric drive, and current (voltage) is applied to the electric motor windings, while torque is applied to the drive shaft 6 from the internal combustion engine 4 and electric drive;

- оба ДВС 3 и 4 входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода не подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны обоих ДВС 3 и 4;- both the internal combustion engine 3 and 4 are engaged in the coupling with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive, and the current (voltage) is not applied to the electric motor windings, while the driving shaft 6 is subjected to torque from both the internal combustion engines 3 and 4;

- нейтральный режим, когда оба ДВС 3 и 4 не входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода и на обмотки электропривода не подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 не прикладывается крутящий момент со стороны силовых агрегатов (ДВС 3, ДВС 4 и электропривод);- neutral mode, when both the ICE 3 and 4 do not enter into the clutch with the disk 13 of the rotor 12 of the electric drive and the current (voltage) is not applied to the windings of the electric drive, while the driving shaft 6 is not subjected to torque from the power units (ICE 3, ICE) 4 and electric drive);

Для запуска ДВС 3 и 4 используют принудительное вращение ведущего колеса 9, жестко соединенного с ведущим валом 7 или 8 ДВС 3 или 4 со стороны электропривода посредством управляющей муфты 5. При этом лопасти 28 ведущего ротора 27 и зубчатые колеса 18 и 19 будут вращаться с ведущим колесом 9 с одинаковой угловой скоростью. Зубчатое колесо 18 и 19 входят в зацепление с зубчатым колесом 42 и передают ему крутящий момент.To start the internal combustion engine 3 and 4 use the forced rotation of the drive wheel 9, rigidly connected to the drive shaft 7 or 8 of the internal combustion engine 3 or 4 from the drive through the control clutch 5. The blades 28 of the leading rotor 27 and gears 18 and 19 will rotate with the lead wheel 9 with the same angular speed. The gear wheel 18 and 19 engage with the gear wheel 42 and transfer torque to it.

Рассмотрим работу ДВС 3 и 4 на примере работы одного из четырех компрессорных роторов, поскольку остальные компрессорные роторы работают аналогично и синхронно.Consider the operation of the internal combustion engine 3 and 4 on the example of one of the four compressor rotors, since the remaining compressor rotors work in the same way and synchronously.

При вращении лопасти 28 ведущего ротора 27 встречаются и расходятся с лопастями 29 и 30 компрессорного ротора на виртуальных перекрестках. При угловом перемещении лопастей 28 и 29 или 27 и 30 относительно друг друга на виртуальных перекрестках они находятся в постоянном контакте и соприкасаются по прямой, при этом зазор между расходящимися лопастями практически равен нулю.During rotation, the blades 28 of the leading rotor 27 meet and diverge from the blades 29 and 30 of the compressor rotor at virtual intersections. With the angular movement of the blades 28 and 29 or 27 and 30 relative to each other at the virtual intersections, they are in constant contact and contact in a straight line, while the gap between the diverging blades is almost zero.

Рассмотрим процесс запуска ДВС 3 или 4 с положения равновесия, с момента, когда ребра задней поверхности 40 лопасти 29 компрессорного ротора совпадают с ребрами передней поверхности 37 лопасти 28 ведущего ротора 27.Consider the process of starting the internal combustion engine 3 or 4 from the equilibrium position, from the moment when the ribs of the rear surface 40 of the blade 29 of the compressor rotor coincide with the edges of the front surface 37 of the blade 28 of the driving rotor 27.

При запуске ДВС 3 или 4 лопасти 28 ведущего ротора 27 одновременно совершают рабочий ход и выходят из положения равновесия, лопасть 29 компрессорного ротора, перемещаясь создает за собой увеличивающийся объем А, ограниченный поверхностью стенок лопастного блока, боковой поверхностью 35 лопасти 28 ведущего ротора 27 и задней поверхностью 40 лопасти 29 компрессорного ротора, и открывает вначале впускные каналы 22, затем впускные каналы 23, расположенные со стороны ведущего колеса 9 для запуска.When starting the internal combustion engine 3 or 4 blades 28 of the leading rotor 27 simultaneously make a working stroke and leave the equilibrium position, the blade 29 of the compressor rotor, moving creates for itself an increasing volume A, bounded by the surface of the walls of the blade unit, the side surface 35 of the blade 28 of the leading rotor 27 and the rear surface 40 of the blade 29 of the compressor rotor, and first opens the inlet channels 22, then the inlet channels 23, located on the side of the drive wheel 9 to start.

Давление воздуха в увеличивающемся объеме А уменьшается, и из за разности давлений воздух из атмосферы поступает в объем А (см. фиг 12 «а») вначале через впускные каналы 22, затем через каналы 23 (см. фиг 12 «б») таким образом ДВС 3 получает максимальную порцию воздуха достаточную для получения топливной смеси, и последующего использования при сгорании топлива.The air pressure in the increasing volume A decreases, and because of the pressure difference, the air from the atmosphere enters the volume A (see FIG. 12 “a”) first through the inlet channels 22, then through the channels 23 (see FIG. 12 “b”) thus ICE 3 receives the maximum portion of air sufficient to obtain a fuel mixture, and subsequent use in the combustion of fuel.

При дальнейшем вращении лопасть 29 компрессорного ротора перекрывает вначале впускной канал 22 (см. фиг 12 «в»), затем канал 23 (см. фиг 12 «г»). Воздух, не меняя своего давления и объема С (см. фиг 12 «д»), перемещается в зону В (см. фиг 12 «е») сжатия воздуха, откуда он затем нагнетается через канал 25 (см. фиг 12 «ж») в устройство для приготовления топливовоздушной смеси и через отверстие 49 в камеру смешения 48 до давления от (с давлением) 1,4 МПа до 1,6 Мпа, при этом объем камеры смешения в 5-7 раз больше объема камеры сгорания, образующейся при вращении лопасти 29 и 30 компрессорного ротора между задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и боковой поверхностью 39 ДВС в момент зажигания свечи.With further rotation of the blade 29 of the compressor rotor first closes the inlet channel 22 (see Fig. 12 "c"), then the channel 23 (see Fig. 12 "d"). The air, without changing its pressure and volume C (see FIG. 12 “d”), moves to zone B (see FIG. 12 “e”) of air compression, from where it is then forced through channel 25 (see FIG. 12 “g” ) into the device for preparing the air-fuel mixture and through the opening 49 into the mixing chamber 48 to a pressure of (with pressure) 1.4 MPa to 1.6 MPa, while the volume of the mixing chamber is 5-7 times greater than the volume of the combustion chamber formed during rotation blades 29 and 30 of the compressor rotor between the back surface 36 of the blade 28 of the leading rotor 27 and the side surface 39 of the internal combustion engine at the time of ignition of the candle.

Приготовление топливовоздушной смеси происходит в результате перемешивания воздуха и жидкого или газообразного топлива, порционно поступающего через форсунку 50 (инжектор). Приготовленная топливовоздушная смесь через клапан 47, управляемый втягивающим приспособлением 46 от системы управления энергетической установки, поступает в камеру сгорания. Количество топливной смеси, поступающей в камеру сгорания, регулируется продолжительностью открытия клапана 47 задаваемой системой управления установки.The preparation of the air-fuel mixture occurs as a result of the mixing of air and liquid or gaseous fuel, which flows in portions through the nozzle 50 (injector). The prepared air-fuel mixture through the valve 47, controlled by the retractor device 46 from the power plant control system, enters the combustion chamber. The amount of fuel mixture entering the combustion chamber is regulated by the duration of opening of the valve 47 by the set control system of the installation.

В процессе сжатия, в пространстве между лопастью 28 ведущего ротора 27 и лопастью 29 компрессорного ротора, резко повышается давление воздуха. Это давление воздействует на переднюю поверхность 39 компрессорной лопасти 29 и перемещает ее на небольшой угол в обратном направлении относительно оси вращения компрессорного ротора. Такое перемещение возможно, поскольку лопасть 29 компрессорного ротора не жестко закреплена на ведущем валу, а соединена через упругий элемент 34, следовательно, в момент, когда передняя поверхность 39 компрессорной лопасти 29 входит в контакт с задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27, происходит кратковременное уменьшение угловой скорости компрессорного ротора и его отставание от его теоретического места расположения. Этого отставания достаточно для того, чтобы избежать соударения лопастей 29 и 28 в момент их контакта, что повышает надежность работы ДВС 3 и 4. По мере дальнейшего перемещения компрессорных и ведущего роторов 27 давление воздуха между лопастями 29 и 28 уменьшается и, следовательно, приобретенный дополнительно угол поворота компрессорного ротора станет равным нулю, и передняя поверхность 40 компрессорного ротора плавно вступает в контакт с задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27.In the process of compression, in the space between the blade 28 of the leading rotor 27 and the blade 29 of the compressor rotor, the air pressure rises sharply. This pressure acts on the front surface 39 of the compressor blade 29 and moves it at a small angle in the opposite direction relative to the axis of rotation of the compressor rotor. This movement is possible because the blade 29 of the compressor rotor is not rigidly fixed to the drive shaft, but is connected through an elastic element 34, therefore, at the moment when the front surface 39 of the compressor blade 29 comes into contact with the rear surface 36 of the blade 28 of the leading rotor 27, a short-term reducing the angular velocity of the compressor rotor and its lag from its theoretical location. This lag is enough to avoid collisions of the blades 29 and 28 at the time of their contact, which increases the reliability of the internal combustion engine 3 and 4. As the compressor and driving rotors 27 continue to move, the air pressure between the blades 29 and 28 decreases and, therefore, acquired the rotation angle of the compressor rotor will be equal to zero, and the front surface 40 of the compressor rotor smoothly comes into contact with the rear surface 36 of the blade 28 of the driving rotor 27.

Поступившую в камеру сгорания топливную смесь зажигают свечей зажигания, установленной в ДВС 3 и 4 (свеча зажигания на чертеже не показана).The fuel mixture entering the combustion chamber is ignited by spark plugs installed in ICE 3 and 4 (the spark plug is not shown in the drawing).

В процессе сгорания топливной смеси увеличивается температура, в камере сгорания, следовательно, повышается давление. Давление, образованное в камере сгорания, действует на стенки лопастного блока, на боковую поверхность лопасти 35 компрессорного ротора и на заднюю поверхность 36 лопасти 28 ведущего ротора 27.In the process of combustion of the fuel mixture, the temperature increases, in the combustion chamber, therefore, the pressure rises. The pressure formed in the combustion chamber acts on the walls of the vane block, on the lateral surface of the compressor rotor blade 35 and on the rear surface 36 of the blade 28 of the driving rotor 27.

На заднюю поверхность 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 действует результирующая сила равная произведению величины давления, образованного в камере сгорания на величину площади сечения лопасти 27.On the rear surface 36 of the blade 28 of the leading rotor 27 acts the resultant force equal to the product of the pressure generated in the combustion chamber by the value of the sectional area of the blade 27.

Компрессорный ротор имеет одну степень свободы, а именно вращение относительно оси вала 31.The compressor rotor has one degree of freedom, namely rotation about the axis of the shaft 31.

Вектор результирующей силы, действующей на лопасть 28 компрессорного ротора, размещен в плоскости, проходящей через ось его вращения. Следовательно, эта сила не создает крутящего момента на компрессорном роторе относительно оси вала 31.The vector of the resulting force acting on the blade 28 of the compressor rotor is placed in a plane passing through the axis of its rotation. Therefore, this force does not create torque on the compressor rotor about the axis of the shaft 31.

Ведущий ротор 27 имеет одну степень свободы, а именно вращение относительно оси перпендикулярной оси вала 31. Следовательно, вектор результирующей силы создает крутящий момент только на ведущем роторе 27.The drive rotor 27 has one degree of freedom, namely rotation about the axis perpendicular to the axis of the shaft 31. Therefore, the resultant force vector generates torque only on the drive rotor 27.

В результате действия крутящего момента на ведущий ротор 27 совершается полезная работа. Рабочий ход длится до тех пор, пока лопасть 28 ведущего ротора 27, совершающего полезную работу, а именно полностью не откроет выпускное отверстие 24, после чего наступает следующий цикл работы ДВС «выпуск», то есть процесс вытеснения отработанных газов из рабочей камеры, ограниченной боковой поверхностью 35 лопасти компрессорного ротора и задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и стенками лопастного блока.As a result of the torque on the leading rotor 27 is done useful work. The working stroke lasts until the blade 28 of the leading rotor 27, performing useful work, namely, does not fully open the outlet port 24, after which the next cycle of operation of the internal combustion engine “release” begins, that is, the process of displacing exhaust gases from the working chamber limited by the side the surface 35 of the compressor rotor blade and the rear surface 36 of the blade 28 of the driving rotor 27 and the walls of the blade block.

После открытия выпускного отверстия 24 пространство рабочей камеры соединяется с внешней средой - атмосферой. Отработанные газы выходят из рабочей камеры только через выпускное отверстие 24, поскольку иное перемещение газов ограничено ограниченной боковой поверхностью лопасти 35 компрессорного ротора и задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и стенками лопастного блока.After opening the outlet 24, the working chamber space is connected to the external environment - the atmosphere. Exhaust gases exit the working chamber only through the outlet 24, since other movement of gases is limited by the limited side surface of the compressor rotor blade 35 and the rear surface 36 of the blade 28 of the driving rotor 27 and the walls of the blade unit.

При этом следующая, набегающая лопасть 28 ведущего ротора 27 вытесняет отработанные газы.At the same time, the oncoming blade 28 of the leading rotor 27 displaces the exhaust gases.

Силы инерции и силы (крутящий момент), действующие со стороны ДВС 4 или электропривода, продолжают вращать ведущий ротор 27, обеспечивая непрерывную работу ДВС 3 и 4.The forces of inertia and forces (torque) acting from the internal combustion engine 4 or electric drive continue to rotate the drive rotor 27, ensuring continuous operation of the internal combustion engine 3 and 4.

Claims (8)

1. Комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, отличающаяся тем, что она содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки, двигатели внутреннего сгорания выполнены роторно-лопастными, имеют ведущее колесо для запуска и полый ведущий вал и установлены на валу установки по обе стороны от электропривода ведущими колесами к электроприводу, электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, жестко закрепленным на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора, жестко закреплена на диске ротора и снабжена гидрошлангами для подвода жидкости из системы управления энергетической установки.1. Combined power plant containing an internal combustion engine, an electric drive, and a control and switching mechanism, characterized in that it contains two internal combustion engines, an electric drive, and a control and switching mechanism mounted on the same shaft in the installation housing; internal combustion engines are made rotary-vane, have a drive wheel to start and a hollow drive shaft and mounted on the shaft of the installation on both sides of the electric drive driving wheels to the drive, electric water is made in the form of a housing with a stator and a rotor fixed in it rigidly mounted on the shaft by means of a rotor disk, and the control and switching mechanism is made in the form of a control clutch which is mounted on the installation shaft inside the rotor, rigidly fixed on the rotor disk and provided with hydraulic hoses fluid supply from the power plant control system. 2. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что корпус установки выполнен цилиндрическим и снабжен крышками по торцам.2. Combined power plant, under item 1, characterized in that the plant body is cylindrical and provided with lids on the ends. 3. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что крышки выполнены съемными, перфорированными.3. Combined power plant, under item 1, characterized in that the covers are made removable, perforated. 4. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковую конструкцию.4. Combined power plant, under item 1, characterized in that the internal combustion engines have the same design. 5. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковую или разную мощность.5. Combined power plant, under item 1, characterized in that the internal combustion engines have the same or different power. 6. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий ведущий вал, на котором установлены ведущее зубчатое колесо, лопастной блок, и ведущее колесо для запуска, лопастной блок выполнен в виде модулей, снабженных впускными и выпускными отверстиями для рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, жестко закрепленные на ведущем валу ведущие зубчатые колеса, отличающийся тем, что ведущие зубчатые колеса установлены на ведущем валу по обе стороны лопастного блока, на лопастном блоке установлено четыре вала, на которых закреплены по ведомому зубчатому колесу для взаимодействия с ведущими зубчатыми колесами с передаточным отношением зубчатого зацепления, равным 4, и по ведомой конической шестерне для взаимодействия с передаточным отношением, равным 1/2, с ведущими коническими шестернями, закрепленными на каждом вале компрессорного ротора по обе его стороны, вал каждого компрессорного ротора снабжен упругим элементом для синхронизации движения, лопасти ведущего ротора выполнены подпружиненными и шарнирно закреплены по внутреннему диаметру ведущего ротора, выпускные отверстия лопастного блока выполнены малые и большие, малые - для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, и большие - для выпуска отработанных газов в атмосферу, а устройство для приготовления топливовоздушной смеси закреплено на каждом модуле лопастного блока и выполнено в виде полого корпуса, снабженного приспособлением для втягивания впускного клапана, и камерой для перемешивания воздуха с топливом, при этом камера снабжена приспособлением с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой для впрыскивания топлива в образующуюся объемную камеру для расширения рабочего тела и предохранительным клапаном.6. The internal combustion engine containing the drive shaft, on which the driving gear, the vane unit, and the driving wheel for starting are mounted, the vane unit is made in the form of modules equipped with inlet and outlet openings for the working fluid; inside the vane unit, there is installed a driving rotor in the form of a ring with blades on the inner diameter, and the same compressor rotors with blades and bevel gears on the shafts, the axis of the shaft of rotation of the compressor rotors are perpendicular to the axis of the shaft of rotation of the driving rotor a, and the blades of the compressor rotors during rotation have the possibility of forming with the blades of the leading rotor volumetric chambers for compressing and expanding the working fluid, the drive gears rigidly mounted on the drive shaft, characterized in that the drive gears are mounted on the drive shaft on both sides of the blade block, on the blade block there are four shafts, on which they are fixed on the driven gear wheel for interaction with the driving gears with the gear ratio of gearing equal to 4, and according to the drive gear bevel gear to interact with a gear ratio of 1/2, with leading bevel gears mounted on each shaft of the compressor rotor on both sides, the shaft of each compressor rotor is equipped with an elastic element to synchronize the movement, the blades of the leading rotor are spring-loaded and hinged on the inner diameter of the leading rotor, the outlet holes of the blade block are small and large, small - for supplying compressed air blades to the device for preparing air-fuel mixture, and large - for the release of exhaust gases into the atmosphere, and a device for preparing an air-fuel mixture is fixed on each module of the vane unit and made in the form of a hollow body, equipped with a device for retracting the intake valve, and a chamber for mixing air with fuel, the chamber is equipped with an air inlet valve with a check valve, a fuel injector for injecting fuel into the resulting volumetric chamber to expand the working fluid and a safety valve nom. 7. Двигатель внутреннего сгорания, по п. 7, отличающийся тем, что впускные отверстия оснащены воздушными фильтрами.7. The internal combustion engine, under item 7, characterized in that the intake ports are equipped with air filters. 8. Двигатель внутреннего сгорания, по п. 7, отличающийся тем, что ведущее колесо выполнено с отверстиями для воздушного охлаждения.8. The internal combustion engine, under item 7, characterized in that the drive wheel is made with holes for air cooling.
RU2017132073A 2017-09-13 2017-09-13 Combined powerplant and internal combustion engine thereof RU2670471C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132073A RU2670471C1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Combined powerplant and internal combustion engine thereof
PCT/RU2018/000557 WO2019054902A1 (en) 2017-09-13 2018-08-24 Internal combustion engine and combined power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132073A RU2670471C1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Combined powerplant and internal combustion engine thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2670471C1 true RU2670471C1 (en) 2018-10-23

Family

ID=63923530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132073A RU2670471C1 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Combined powerplant and internal combustion engine thereof

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2670471C1 (en)
WO (1) WO2019054902A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3205874A (en) * 1962-01-17 1965-09-14 John P Renshaw Rotary type positive displacement energy converting device
DE4129351A1 (en) * 1991-09-04 1993-05-27 Herter Tamara Hybrid planetary piston engine - has three pistons, and combustion chambers with separate injection nozzles, to drive linear generator for supply of batteries
US5233954A (en) * 1989-08-11 1993-08-10 Mechanology Toroidal hyper-expansion rotary engine, compressor, expander, pump and method
RU2044893C1 (en) * 1992-11-06 1995-09-27 Юрий Михайлович Макушенко Rotary piston machine
WO2001075285A1 (en) * 2000-04-05 2001-10-11 Bogdan Pavlovich Ryashchenko Method for transforming heat energy of a fuel into working energy of an internal combustion engine and a «riad» combine engine
US6698395B1 (en) * 2002-10-21 2004-03-02 Michael M. Vasilantone Hybrid rotary engine
GB2445104A (en) * 2006-12-21 2008-06-25 Ford Global Tech Llc Powertrain comprising a rotary engine and planetary gear unit
US20130084196A1 (en) * 2010-05-25 2013-04-04 Herbert Huettlin Aggregate, In Particular A Hybrid Engine, Electrical Power Generator Or Compressor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3205874A (en) * 1962-01-17 1965-09-14 John P Renshaw Rotary type positive displacement energy converting device
US5233954A (en) * 1989-08-11 1993-08-10 Mechanology Toroidal hyper-expansion rotary engine, compressor, expander, pump and method
DE4129351A1 (en) * 1991-09-04 1993-05-27 Herter Tamara Hybrid planetary piston engine - has three pistons, and combustion chambers with separate injection nozzles, to drive linear generator for supply of batteries
RU2044893C1 (en) * 1992-11-06 1995-09-27 Юрий Михайлович Макушенко Rotary piston machine
WO2001075285A1 (en) * 2000-04-05 2001-10-11 Bogdan Pavlovich Ryashchenko Method for transforming heat energy of a fuel into working energy of an internal combustion engine and a «riad» combine engine
US6698395B1 (en) * 2002-10-21 2004-03-02 Michael M. Vasilantone Hybrid rotary engine
GB2445104A (en) * 2006-12-21 2008-06-25 Ford Global Tech Llc Powertrain comprising a rotary engine and planetary gear unit
US20130084196A1 (en) * 2010-05-25 2013-04-04 Herbert Huettlin Aggregate, In Particular A Hybrid Engine, Electrical Power Generator Or Compressor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019054902A1 (en) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6886527B2 (en) Rotary vane motor
US10184474B2 (en) Displacement type rotary machine with controlling gears
KR100922024B1 (en) Reciprocating piston engine
US4437441A (en) Rotary alternating piston gas generator
JP3136698U (en) Rotary internal combustion engine
EP3152401B1 (en) Rotary motor
US6036461A (en) Expansible chamber device having rotating piston braking and rotating piston synchronizing systems
RU2325542C2 (en) Multi rotor internal combustion engine
US4078526A (en) Rotary piston engine
RU2670471C1 (en) Combined powerplant and internal combustion engine thereof
WO2009040733A2 (en) Device for converting energy
RU2538990C1 (en) Rotor-piston internal combustion engine
EP3538750B1 (en) Multiple axis rotary engine
RU2321753C1 (en) Rotary internal combustion engine
RU2441992C1 (en) Rotary diesel engine
RU2786838C1 (en) Two-rotor four-stroke combustion engine
RU2723266C1 (en) Rotary internal combustion engine
RU2198307C2 (en) Internal combustion rotary piston engine
US11428156B2 (en) Rotary vane internal combustion engine
US20210381425A1 (en) Rotary vane internal combustion engine
RU2300000C2 (en) Internal combustion piston pendulum engine and mechanism converting pendulum motion of piston blade
EP2762675A1 (en) Internal combustion rotary engine
EP0413541A1 (en) Rotary internal combustion engine
RU2011865C1 (en) Rotor-piston power plant
SU1361035A1 (en) Gas turbine vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190914