RU99828U1

RU99828U1 - FOUR STROKE ROTARY ENGINE

Info

Publication number: RU99828U1
Application number: RU2010114493/06U
Authority: RU
Inventors: Михаил Вадимович Крашенинников; Сергей Якубович Алибеков
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2010-11-27

Abstract

Устройство относится к области двигателестроения и может быть использовано в автомобилестроении, судостроении, тракторостроении и других областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания. Четырехтактный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, впускным и выпускным окнами, и канавкой для перепуска сжатой топливно-воздушной смеси, ротор, выполненный в виде профилированного кулачка, и два подпружиненных толкателя, между которыми и находится перепускной канал со свечей зажигания. Ротор вращается в корпусе двигателя, образуя рабочие объемы поочередно с первым и вторым толкателем, образуя четырехтактный цикл. The device relates to the field of engine manufacturing and can be used in the automotive industry, shipbuilding, tractor manufacturing and other areas where internal combustion engines are used. A four-stroke rotary internal combustion engine containing a housing with an inner cylindrical surface, intake and exhaust windows, and a groove for bypassing the compressed air-fuel mixture, a rotor made in the form of a profiled cam, and two spring-loaded pushers, between which there is a bypass channel with spark plugs . The rotor rotates in the motor housing, forming the working volumes alternately with the first and second pusher, forming a four-cycle cycle.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в автомобилестроении, судостроении, тракторостроении и других областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания.The utility model relates to the field of engine manufacturing and can be used in the automotive industry, shipbuilding, tractor manufacturing and other areas where internal combustion engines are used.

Известны конструкции бесшатунных и бескривошипных (роторных)) двигателей внутреннего сгорания. Например, двигатель Баландина, двигатель Ванкеля. Двигатель Баландина (Баландин С.С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1972) содержит цилиндр, поршень, шток, камеру сгорания, коленчатый вал. В двигателе Баландина преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное осуществляется при помощи коленчатого вала специальной конструкции.Known design of rodless and crankless (rotor)) internal combustion engines. For example, the Balandin engine, the Wankel engine. The engine of the Balandin (Balandin S. S. Rodless internal combustion engines. - M .: Mechanical Engineering, 1972) contains a cylinder, piston, rod, combustion chamber, crankshaft. In the Balandin engine, the conversion of the reciprocating motion into rotational motion is carried out using a special design crankshaft.

Наиболее близким по конструкции является Двигатель Ванкеля (Орлин А.С. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1990). В данном устройстве установленный на валу ротор жестко соединен с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестерней - статором. Диаметр ротора намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трехгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре с помощью трех клапанов. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще четырехтактного поршневого, а отсутствие сопряжения (картерное пространство, коленвал и шатуны) между отдельными рабочими камерами обеспечивают необычайную компактность и высокую удельную мощность. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.The closest in design is the Wankel Engine (Orlin A.S. Internal combustion engines. Design and operation of reciprocating and combined engines. - M.: Mechanical Engineering, 1990). In this device, the rotor mounted on the shaft is rigidly connected to the gear wheel, which engages with the fixed gear - stator. The diameter of the rotor is much larger than the diameter of the stator, despite this, a rotor with a gear wheel is rolled around the gear. Each of the vertices of the trihedral rotor moves along the epitrochoidal surface of the cylinder and the variable volumes of the chambers in the cylinder are cut off using three valves. This design allows any 4-stroke cycle of a Diesel, Stirling or Otto to be implemented without the use of a special gas distribution mechanism. The sealing of the chambers is ensured by radial and end sealing plates, pressed against the cylinder by centrifugal forces, gas pressure and belt springs. The absence of a gas distribution mechanism makes the engine much simpler than a four-stroke piston engine, and the absence of coupling (crankcase, crankshaft and connecting rods) between the individual working chambers provide extraordinary compactness and high power density. Mixture formation, ignition, lubrication, cooling, starting are fundamentally the same as a conventional reciprocating internal combustion engine.

К недостаткам прототипа относятся сложность конструкции, недостаточная надежность, неудачная форма камеры сгорания, недостаточная чистота выхлопных газов.The disadvantages of the prototype include design complexity, lack of reliability, poor shape of the combustion chamber, insufficient purity of exhaust gases.

Соединение ротора с выходным валом через эксцентриковый механизм, являясь характерной особенностью роторно-поршневого двигателя Ванкеля, вызывает давление между трущимися поверхностями, что в сочетании с высокой температурой, приводит к дополнительному износу и нагреву двигателя.The connection of the rotor with the output shaft through the eccentric mechanism, being a characteristic feature of the Wankel rotary piston engine, causes pressure between the friction surfaces, which, combined with high temperature, leads to additional wear and heating of the engine.

Другой особенностью двигателей Ванкеля является его склонность к перегреву. Камера сгорания имеет линзовидную форму, то есть при маленьком объеме у нее относительно большая площадь. При температуре горения рабочей смеси основные потери энергии идут через излучение. Интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени температуры, таким образом идеальная форма камеры сгорания - сферическая. Лучистая энергия не только бесполезно покидает камеру сгорания, но и приводит к перегреву рабочего цилиндра. Эти потери не только снижают эффективность преобразования химической энергии в механическую, но и вызывают проблемы с воспламенением рабочей смеси, поэтому в конструкции двигателя часто предусматривают 2 свечи.Another feature of Wankel engines is its tendency to overheat. The combustion chamber has a lenticular shape, that is, with a small volume, it has a relatively large area. At the combustion temperature of the working mixture, the main energy loss goes through radiation. The radiation intensity is proportional to the fourth power of the temperature, so the ideal shape of the combustion chamber is spherical. Radiant energy not only uselessly leaves the combustion chamber, but also leads to overheating of the working cylinder. These losses not only reduce the efficiency of converting chemical energy into mechanical energy, but also cause problems with the ignition of the working mixture, therefore, 2 candles are often provided in the engine design.

Высокие требования к исполнению деталей двигателя делают его сложным в производстве - требуется применение высокотехнологичного и высокоточного оборудования: станков, способных перемещать инструмент по сложной траектории эпитрохоидальной поверхности камеры объемного вытеснения.High requirements for the performance of engine parts make it difficult to manufacture - the use of high-tech and high-precision equipment is required: machines capable of moving the tool along the complex path of the epitrochoidal surface of the volume displacement chamber.

Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности работы, использовании камеры сгорания с геометрической формой, способствующей качественному сгоранию топлива, повышении чистоты выхлопных газов.The technical result consists in simplifying the design, improving reliability, using a combustion chamber with a geometric shape that contributes to high-quality combustion of fuel, increasing the purity of exhaust gases.

Технический результат достигается тем, что четырехтактный роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, причем новизна заключается в том, что корпус выполнен в виде цилиндра, а ротор имеет форму профилированного кулачка, причем в корпусе расположены два подпружиненных плоских толкателя, между которыми имеется канавка для перепуска газов, выполненная в корпусе.The technical result is achieved by the fact that the four-stroke rotary internal combustion engine comprises a housing, the novelty being that the housing is made in the form of a cylinder and the rotor has the shape of a profiled cam, and there are two spring-loaded flat pushers in the housing, between which there is a groove for gas bypass made in the housing.

Полезная модель поясняется чертежом, где изображен вид сбоку, и главный вид двигателя с фронтальным разрезом.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a side view, and the main view of the engine with a frontal section.

Предлагаемая полезная модель содержит корпус 1 с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью, и канавкой для перепуска газов 2, в которой устанавливается свеча зажигания, ротор 3, выполненный в форме профилированного кулачка, подпружиненные плоские толкатели 4 и 5, впускное и продувочное окна 6 и 7 с впускным и выпускным клапанами 8 и 9.The proposed utility model includes a housing 1 with an inner cylindrical working surface, and a gas bypass groove 2, in which a spark plug is mounted, a rotor 3 made in the form of a profiled cam, spring-loaded flat pushers 4 and 5, inlet and purge windows 6 and 7 with an inlet and exhaust valves 8 and 9.

В начале цикла при вращении ротор 3 образует с первым подпружиненным толкателем 4 небольшой объем, который, увеличиваясь, всасывает через впускное окно 6 топливно-воздушную смесь, которая заполняет этот объем до максимального. При начале второго оборота толкатель 4 соскакивает по ротору ближе к оси вращения, и за второй оборот топливно-воздушная смесь сжимается. При последующем вращении ротора в работу входит второй толкатель 5. Он прижимается к ротору, а сжатая смесь через перепускную канавку 2 переходит из зоны сжатия в объем, который образуется ротором и вторым толкателем. В малом объеме второго толкателя и, ротора смесь воспламеняется свечей зажигания и, расширяясь, совершает третий, рабочий оборот ротора. При третьем обороте первый толкатель находится в зафиксированном, нерабочем положении. При совершении четвертого оборота отработанные газы выдавливаются ротором через продувочное окно 7. При этом первый толкатель опять входит в работу, и начинает новый цикл. Нахождение толкателей в зафиксированном положении в определенных моментах цикла обеспечивается стопорными механизмами. Привод стопорных механизмов, впускного (8) и выпускного (9) клапанов, обеспечивается соленоидами, или эксцентриковыми механизмами по принципу распределительного вала в поршневом двигателе внутреннего сгорания.At the beginning of the cycle during rotation, the rotor 3 forms a small volume with the first spring-loaded pusher 4, which, increasing, sucks in the air-fuel mixture through the inlet 6, which fills this volume to the maximum. At the beginning of the second revolution, the pusher 4 slides along the rotor closer to the axis of rotation, and the fuel-air mixture is compressed during the second revolution. With the subsequent rotation of the rotor, the second pusher 5 enters the work. It is pressed against the rotor, and the compressed mixture passes through the bypass groove 2 from the compression zone into the volume, which is formed by the rotor and the second pusher. In a small volume of the second pusher and the rotor, the mixture is ignited by the spark plugs and, expanding, makes the third, working revolution of the rotor. At the third revolution, the first pusher is in a fixed, inoperative position. When making the fourth revolution, the exhaust gases are squeezed out by the rotor through the purge window 7. In this case, the first pusher enters the work again and begins a new cycle. Finding the pushers in a fixed position at certain points in the cycle is provided by locking mechanisms. The drive of the locking mechanisms, inlet (8) and exhaust (9) valves, is provided by solenoids, or eccentric mechanisms according to the principle of a camshaft in a reciprocating internal combustion engine.

Преимущество такой модели двигателя в том, что при проектировании можно варьировать размеры камеры сгорания, можно получить высокую степень сжатия, легко решается проблема с уплотнениями, балансировкой и смазкой двигателя. Отсутствие каких-либо механизмов, передающих момент с ротора на выходной вал двигателя, повышает надежность и удешевляет изготовление. Форма камеры сгорания позволяет получить равномерное ее заполнение, и, как следствие, качественное прогорание смеси.The advantage of such an engine model is that during design it is possible to vary the dimensions of the combustion chamber, a high degree of compression can be obtained, the problem with seals, balancing and lubrication of the engine can be easily solved. The absence of any mechanisms that transmit the moment from the rotor to the output shaft of the engine increases reliability and reduces the cost of manufacture. The shape of the combustion chamber allows to obtain uniform filling, and, as a result, high-quality burnout of the mixture.

Claims

A four-stroke rotary internal combustion engine comprising a housing, characterized in that the housing is made in the form of a cylinder, and the rotor has the shape of a profiled cam, and two spring-loaded flat pushers are located in the housing, between which there is a gas bypass groove made in the housing.