WO2008105679A1 - Moteur rotatif à combustion interne - Google Patents

Moteur rotatif à combustion interne Download PDF

Info

Publication number
WO2008105679A1
WO2008105679A1 PCT/RU2007/000474 RU2007000474W WO2008105679A1 WO 2008105679 A1 WO2008105679 A1 WO 2008105679A1 RU 2007000474 W RU2007000474 W RU 2007000474W WO 2008105679 A1 WO2008105679 A1 WO 2008105679A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
crankshaft
stator
gear
cavity
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000474
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mikhail Borisovich Skrynnikov
Original Assignee
Mikhail Borisovich Skrynnikov
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 Mikhail Borisovich Skrynnikov filed Critical Mikhail Borisovich Skrynnikov
Publication of WO2008105679A1 publication Critical patent/WO2008105679A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/06—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like the cams, or the like, rotating at a higher speed than that corresponding to the valve cycle, e.g. operating fourstroke engine valves directly from crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • 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
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/04—Control of cylinder-charge admission or exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms

Definitions

  • the invention relates to the field of engineering, and more particularly to combined engines with a supercharging and with a constant volume of combustion and can find application in the national economy, in particular, on virtually any type of transport.
  • crank mechanism on which the thermodynamic processes occurring in the cylinders and the transmission of gas from the work of the gases through the connecting rod to the crank depend substantially.
  • the main disadvantages of the crank mechanisms include the following:
  • the average radius of the crank in the active phase of the angle of rotation of 0-90 ° of the crank is 0.67 of the nominal value, and at the highest gas pressure during their expansion, the average radius of the phase of the angle of rotation of the crank of 0-40 ° is approximately 0.48 (data for the VAZ 2108 engine) ;
  • the movement from the piston through the connecting rod to the crank is transmitted with a gear ratio of 1: 1.57, i.e. the piston speed is less than the circumferential speed of the crank (by analogy with a gear transmission, in which the angular speed of the driven gear is greater than the angular speed of the pinion gear), and the force transferred from the piston to the connecting rod is about 0.64 of the pressure of the gases on the piston.
  • crank when the crank is turned from 270 ° to 360 °, the gear ratio changes to the opposite, i.e. the crank expends energy to overcome the forces of compressible air and the inertial forces of the piston 1.57 times less.
  • the closest technical solution to the proposed invention is a rotary internal combustion engine, disclosed in patent literature JP 2000136728 from 05.16.2000, containing a stator and a rotor, inside which there is a block of radial pistons connected to a crankshaft rotating in the opposite direction to the rotor.
  • the kinematic connection of the rotor and the crankshaft is carried out using a differential mechanism located in a separate housing.
  • the disadvantages of this engine are the large overall dimensions, the complexity of manufacturing, poor technical characteristics due to the large internal power loss, poor operation and high fuel consumption during transient conditions and when operating with a partial load.
  • the task of the invention is the development of a rotary engine, which eliminates the above disadvantages.
  • the technical result of the invention is to improve technical indicators, increase KPD, reduce weight and size characteristics, simplify the design of both the engine itself and auxiliary systems, such as, for example, a fuel supply system or an exhaust system or a gas distribution system , the ability to create an environmentally friendly engine running on lean mixtures of air and fuel, which can serve as gasoline with any octane rating, diesel fuel, oil, mixture efti with gasoline or gas.
  • auxiliary systems such as, for example, a fuel supply system or an exhaust system or a gas distribution system
  • the rotary internal combustion engine comprises a stator made in the form of a housing, a rotor installed inside the stator with the formation of at least one combustion chamber and, according to at least one expansion cavity, fuel nozzles and spark plugs associated with combustion chambers, inlet and outlet windows, and at least one radially directed piston mounted inside the rotor and connected to the crankshaft, which, in turn, located concentrically inside the rotor and kinematically connected with the latter with the possibility of rotation in different directions.
  • the rotor is mounted concentrically inside the stator, with centering slats mounted on the stator to center the crankshaft along the stator axis, as well as centering crosses rigidly connected to the rotor, with the possibility of free rotation around the crankshaft and centering of the rotor along the axis stator, while the gear wheel of the internal gear is rigidly fixed to the rotor, and the gear wheel of the external gear is rigidly fixed to the crankshaft.
  • the kinematic connection of the rotor with the crankshaft is ensured by a freely rotating gear block connected to the gears of the rotor and the crankshaft with the possibility of ensuring the same speed of rotation of the rotor and crankshaft in different directions.
  • Radially directed pistons are placed in cylinders rigidly fixed in the cavity of the rotor with the possibility of pumping air into combustion chamber, a cam system is provided on the crankshaft for adjusting and changing, depending on the engine load, the phases of operation of the air intake valves in the cylinders rigidly fixed in the cavity of the rotor.
  • a cam is provided on the rotor for adjusting the phases of operation of the shutters of the exhaust gas outlet windows, and movable partitions are provided in the inner cavity of the stator to regulate the passage section of the exhaust windows depending on the engine load.
  • the geometry of the inner surface of the stator and the outer surface of the rotor are selected in such a way that the combustion of the fuel charge in the combustion chambers occurs in a constant volume.
  • the volume of the expansion cavity is much larger than the compression volume (working volume of the cylinder), it is possible to fully use the pressure of the expanding gases until they reach atmospheric pressure (in contrast to the classical internal combustion engine (ICE), where the working gases are released outside when their pressure is still about 5-7 atm.), which leads to a simplification of the exhaust system.
  • ICE internal combustion engine
  • the proposed layout of the engine provides: - no shock loads on moving parts; - because the engine is symmetrical, there are no radial loads on the axis of rotation; simplicity and simplification of the design of both the engine itself and auxiliary systems, reduction of mass and overall characteristics;
  • An engine circuit comprising at least two radially directed pistons located diametrically opposite and at least two combustion chambers with two expansion cavities, respectively, also located diametrically opposite is much more preferable since provides ample opportunities for balancing the engine and balancing the forces acting on the rotor.
  • the further description and the given graphic materials will concern just such a scheme of the engine.
  • Fig.15-25 - engine operation at full load Fig.26-36 - engine operation at partial load
  • Fig.37-39 is a schematic diagram of a device for an air intake system
  • 40-45 is a schematic diagram of a device for an exhaust system.
  • a rotary internal combustion engine contains the following elements:
  • 1 -stator made in the form of a housing
  • 4-cylinder is rigidly fixed in the cavity of the rotor 2;
  • 10-upper block of cams of the crankshaft 3 - can rotate relative to the crankshaft 3 in the range from 0 ° to 180 °;
  • 22-holder gear 23 of the rotor 2 - is rigidly mounted on the rotor 2;
  • 23-pin (internal gear gear) of the rotor 2 - is rigidly fixed to the rotor 2;
  • crankshaft 3 24-pinion (external gear) of the crankshaft 3 - is rigidly fixed to the crankshaft 3;
  • 25-block transmission gears - mounted on the lower centering bar 26 - rotates freely around its own axis;
  • 26-lower centering bar holds the crankshaft 3 and centers its axis along the axis of the stator 1;
  • the expansion cavity must also have a maximum volume so that the working gases can expand up to atmospheric pressure (Fig. 15).
  • Pistons begin to move from HMT to BMT, compressing the air in the cylinders (Fig.24).
  • Air is pumped into the combustion chamber; fuel injected by the nozzle; creates a combustible air-fuel mixture (Fig.25). In the combustion chamber 31, ignition of the fuel-air mixture occurs.
  • Partial load operation (FIGS. 26-36). It is necessary to pump less air into the combustion chamber, inject less fuel, the volume of the expansion cavity will also be less, and it should be connected to the atmosphere earlier.
  • top 10 block of the crankshaft cams is rotated relative to the bottom 9 by a certain angle.
  • the automatic rotation of the top 10 cam block by a certain angle depending on the load can be achieved by any known in a way that is not the subject of this application.
  • the beginning of the opening of the valve controlled by the upper cam block will occur later than the beginning of the opening of the valve controlled by the lower cam block (after the start of the movement of the pistons from BMT to the HMT), respectively, the closing of these valves will also occur later (after the pistons begin to move from HMT to BMT), releasing a certain amount of air (up to everything, with an angle of rotation of the upper cam block relative to the lower one equal to 180 °) back into the rotor cavity.
  • the expansion cavity must connect to the atmosphere earlier, preventing the pressure drop in the expansion cavity below atmospheric and create reverse torque braking the engine.
  • the movable stator walls beveled from below (Figs. 40-45). When moving them along the axis of the engine up or down, there is a controlled change in the bore of the exhaust window 43, through which the expansion cavity also connects to the atmosphere earlier (Fig. 45), or later (Fig. 44).
  • the drive and control the movement of the movable walls depending on the load can be performed in any known manner, which is not the subject of this application.
  • the profile of the rotor 2, the cam 8 of the rotor 2, the shutter 11, the beam 12 of the shutter 11, the washer 13 of the rocker 12 of the shutter 11 are calculated as a single cam mechanism, so the edge of the shutter describes the profile of the rotor without touching it.
  • the proposed design and layout of the inventive rotary internal combustion engine can improve technical performance, increase KPD, reduce weight and dimensions, simplify the design of the engine and its auxiliary systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Область техники
Изобретения относятся к области машиностроения, более конкретно к комбинированным двигателям с наддувом и с постоянным объемом сгорания и может найти применение в народном хозяйстве, в частности, практически на любом виде транспорта.
В современных двигателях внутреннего сгорания повышение мощностных характеристик связано с совершенствованием систем подготовки топлива к сгоранию, подачи его в цилиндры, увеличением степени сжатия, снижения вредных выбросов от продуктов сгорания в атмосферу и др.
Предшествующий уровень техники
Известны двигатели внутреннего сгорания, в которых применяется кинематическая схема кривошипно-шатунного механизма. Основу кинематической схемы двигателя составляет кривошипно-шатунный механизм, от которого существенно зависят термодинамические процессы, происходящие в цилиндрах, и передача движения от работы газов через шатун на кривошип. К основным недостаткам кривошипно-шатунных механизмов можно отнести следующие:
- неравномерное движение поршня в цилиндре, за 90° угла поворота кривошипа поршень проходит больше половины пути до нижней мертвой точки (HMT), в результате, в процессе расширения газов, быстро растет объем цилиндра (увеличивается в 4 раза) и, соответственно, уменьшается давление газов на поршень;
- при прохождении поршнем верхней мертвой точки (BMT) объем камеры сгорания только на мгновение остается постоянным, затем ее объем изменяется, топливо, поступившее в цилиндр, не успевает пройти физико-химическую подготовку к сгоранию, не сгорает полностью, несгоревшие остатки продуктов сгорания выбрасываются наружу и загрязняют атмосферу;
- средний радиус кривошипа на активной фазе угла 0-90° поворота кривошипа составляет 0.67 от номинала, а при наибольшем давлении газов в процессе их расширения, по фазе угла поворота кривошипа 0-40° средний радиус примерно равен 0.48 (данные для двигателя ВАЗ 2108);
- передача движения от поршня через шатун на кривошип производится с передаточным отношением 1 :1.57, т.е. скорость поршня меньше окружной скорости кривошипа (по аналогии с зубчатой передачей, в которой угловая скорость ведомой шестерни больше угловой скорости ведущей шестерни), а усилие, передаваемое от поршня на шатун, составляет около 0.64 величины давления газов на поршень.
Следует заметить, что при повороте кривошипа от 270° до 360° передаточное отношение изменяется на обратное, т.е. кривошип затрачивает энергии на преодоление сил сжимаемого воздуха и сил инерции поршня в 1.57 раза меньше.
В результате эффективность работы газов в цилиндре в процессе расширения значительно снижается и находится в пределах 0.42-0.47 от их индикаторной работы. Из уровня техники известны, также, двигатели внутреннего сгорания с вращающимся ротором-поршнем, размещенным внутри цилиндра, например роторно-поршневой двигатель Ванкеля, выпускаемый серийно. В таком двигателе грани треугольного ротора скользят по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре. Такая конструкция позволяет осуществить 4-тaктный цикл работы двигателя без применения коленчатого вала, отдельного маховика и классического механизма газораспределения. Но необычная геометрия цилиндра и ротора приводит к усложнению конструкции двигателя и создает трудности при конструировании эффективной системы уплотнений (см. книгу H. С. Ханина, СБ. Чистозвонова "Автомобильные роторно-поршневые двигатели", 1964 г.). Известны двигатели внутреннего сгорания, у которых ротором является блок цилиндров с перемещающимися по ним поршнями, который вращается вокруг неподвижного статора, при этом цилиндры вращаются вокруг оси неподвижного вала, а поршни еще и вокруг оси кривошипного вала. Примером выполнения такого двигателя является ротативный двигатель "Гном", который выпускался серийно и устанавливался на самолетах "Фарман" французского производства. Наряду с определенными достоинствами он имеет и недостатки, такие, как сложность конструкции, из-за нетрадиционной компоновки двигателя (см. книгу П.Д. Дузь "История воздухоплавания в России", 1986 г.).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является роторный двигатель внутреннего сгорания, раскрытый в патентной литературе JP 2000136728 от 16.05.2000, содержащий статор и ротор, внутри которого находится блок радиальных поршней, связанных с коленчатым валом, вращающимся в противоположную ротору сторону. Кинематическая связь ротора и коленчатого вала осуществлена с помощью дифференциального механизма, размещенного в отдельном корпусе.
Недостатками данного двигателя являются большие габаритные размеры, сложность изготовления, неудовлетворительные технические характеристики из-за больших внутренних потерь мощности, плохая работа и большой расход топлива на переходных режимах и при функционировании с неполной нагрузкой.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка роторного двигателя, позволяющего исключить вышеуказанные недостатки.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технических показателей, увеличение K.П.Д., снижение массо-габаритных характеристик, упрощение конструкции как самого двигателя, так и вспомогательных систем, таких, например, как система подачи топлива или система выпуска отработавших газов или система газораспределения, возможность создания экологически чистого двигателя, работающего на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ. Указанный технический результат достигается за счет того, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит выполненный в виде корпуса статор, ротор, установленный внутри статора с образованием, по меньшей одной, камеры сгорания и, по меньшей мере, одной полости расширения, форсунки подачи топлива и свечи зажигания, связанные с камерами сгорания, впускные и выпускные окна, а также, по меньшей мере, одиного радиально направленного поршня, установленного внутри ротора и связанного с коленчатым валом, который, в свою очередь, расположен концентрично внутри ротора и кинематически связан с последним с возможностью вращения в разные стороны. Согласно предлагаемому изобретению ротор, установлен концентрично внутри статора, при этом предусмотрены центрирующие планки, закрепленные на статоре с возможностью центрирования коленчатого вала по оси статора, а также центрирующие крестовины, жестко соединенные с ротором, с возможность свободного вращения вокруг коленчатого вала и центрирования ротора по оси статора, при этом на роторе жестко закреплено зубчатое колесо внутреннего зацепления, а на коленчатом валу жестко закреплено зубчатое колесо наружного зацепления. Кинематическая связь ротора с коленчатым валом обеспечивается посредством свободно вращающегося блока передаточных шестерен, связанных с зубчатыми колесами ротора и коленчатого вала с возможностью обеспечения одинаковой скорости вращения ротора и коленчатого вала в разных направлениях. Радиально направленные поршни размещены в жестко закрепленных в полости ротора цилиндрах с возможностью нагнетания воздуха в камеры сгорания, на коленчатом валу предусмотрена система кулачков, предназначенная для регулирования и изменения, в зависимости от нагрузки двигателя, фаз работы клапанов впуска воздуха в жестко закрепленные в полости ротора цилиндры. На роторе предусмотрен кулачек, предназначенный для регулирования фаз работы затворов выпускных окон отработавших газов, а во внутренней полости статора предусмотрены подвижные перегородки, регулирующие проходное сечение выпускных окон в зависимости от нагрузки двигателя. Геометрия внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора подобраны таким образом, что горение топливного заряда в камерах сгораний происходит в условиях постоянного объема.
Поскольку в предлагаемом устройстве объем полости расширения значительно больше объема сжатия (рабочий объем цилиндра), возможно полностью использовать давление расширяющихся газов вплоть до достижения ими атмосферного давления (в отличие от классического двигателя внутреннего сгорания (ДВС), где рабочие газы выпускаются наружу, когда их давление составляет еще порядка 5-7aтм.), что ведет к упрощению системы выхлопа.
Горение топливного заряда происходит в условиях постоянного объема, т.е. в сжатом виде, в замкнутом пространстве и достаточное время. В данном случае создаются почти идеальные условия горения заряда и накапливания внутренней энергии газа, процессы окисления идут до конца (экологичность выхлопа), состав смеси может быть предельно обедненным, а степень сжатия достаточно большой. Все это ведет к улучшению технических показателей и увеличению К. П. Д. Также возможно применение дизельного режима воспламенения смеси, появляется возможность работы на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ. Комбинируя изменение угла между блоками кулачков коленвала (т.е. изменяя объем воздуха, закачиваемого в камеру сгорания) с изменением положения подвижных стенок статора (т.е. изменяя начало соединения полости расширения с атмосферой), нетрудно организовать так называемый процесс торможения двигателем (на основе создания вакуума в полости расширения), что ведет к повышению безопасности движения и уменьшению потребления топлива.
Предлагаемая компоновка двигателя обеспечивает: - отсутствие ударных нагрузок на подвижные детали; - т.к. двигатель симметричен, отсутствуют радиальные нагрузки на оси вращения; простоту и облегчение конструкции как самого двигателя, так и вспомогательных систем, снижение массо-габаритных характеристик;
- простоту исполнения и высокую эффективность уплотнений т.к. ротор и коленвал вращаются вокруг собственных осей совпадающих с осью статора;
- гораздо более щадящие условия смазки, т.к. поршневая группа используется исключительно как воздушный компрессор, закачивающий воздух в камеру сгорания; - снижение шумности работы двигателя .
Схема двигателя содержащая, по меньшей мере, два радиально направленных поршня, расположенных диаметрально противоположно и по меньшей мере, две камеры сгорания с двумя полостями расширения соответственно, расположенных также диаметрально противоположно является гораздо более предпочтительной т.к. предоставляет широкие возможности по балансировке двигателя и уравновешиванию действующих на ротор сил. Дальнейшее описание и приведенные графические материалы будут касаться именно такой схемы двигателя. Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых: фиг.1-14 - принципиальное устройство предлагаемого двигателя; фиг.15-25 - работа двигателя при полной нагрузке; фиг.26-36 - работа двигателя при частичной нагрузке; фиг.37-39 - принципиальная схема устройства системы впуска воздуха; фиг.40-45 - принципиальная схема устройства системы выпуска отработанных газов.
Лучший вариант осуществления изобретения
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит следующие элементы:
1 -статор, выполненный в виде корпуса;
2-poтop, концентрично установленный внутри статора 1 ; 3-кoлeнчaтый вал, концентрично установленный внутри ротора 2;
4-цилиндp-жecткo закреплен в полости ротора 2;
5-пopшeнь (по меньшей мере два оппозитно установленных поршня);
6-пopшнeвoй палец;
7-шaтyн;
8-кyлaчeк ротора 2 - жестко закреплен на роторе 2;
9-нижний блок кулачков коленчатого вала 3 - жестко закреплен на коленчатом валу 3;
10-вepxний блок кулачков коленчатого вала 3 - может вращаться относительно коленчатого вала 3 в диапазоне от 0° до 180°;
11 -затвор; 12-кopoмыcлo затвора 11 - жестко закреплено на затворе 11 ;
13-шaйбa коромысла 12 затвора 11 ;
14-дepжaтeль пружины 15;
15-пpyжинa - притягивает шайбу 13 коромысла 12 к кулачку 8 ротора 2; 16-клaпaн цилиндра 4;
17-кopoмыcлo клапана 16 - жестко закреплено на стойке 18 клапана 16; 18-cтoйкa клапана 16 - может свободно вращаться вокруг собственной оси;
19-плeчo стойки 18 - жестко закреплено на стойке 18 клапана 16; 20-шaйбa плеча 19;
21 -пружина - стягивает плечи стоек 18 друг к другу, прижимая их к блокам кулачков 9 и 10 коленчатого вала;
22-дepжaтeль шестерни 23 ротора 2 - жестко закреплен на роторе 2; 23-шecтepня (зубчатое колесо внутреннего зацепления) ротора 2 - жестко закреплена на роторе 2;
24-шecтepня (зубчатое колесо наружного зацепления) коленчатого вала 3 - жестко закреплена на коленчатом валу 3;
25-блoк передаточных шестерен - закреплен на нижней центрирующей планке 26 - свободно вращается вокруг собственной оси;
26-нижняя центрирующая планка - удерживает коленчатый вал 3 и центрирует его ось по оси статора 1 ;
27-вepxняя центрирующая планка - центрирует ось коленчатого вала 3 по оси статора 1 ;
28-цeнтpиpyющиe крестовины - удерживают ротор 2 и центрируют его ось по оси коленчатого вала 3 - жестко закреплены с ротором 2 и свободно вращаются вокруг коленчатого вала 3; 29-впycкнoe окно ротора 2 - через него воздух засасывается из атмосферы в полость ротора 2;
30-выпycкнoe окно статора 1 - через него происходит выпуск отработавших газов; 31-кaмepa сгорания;
32-фopcyнкa;
33-cвeчa;
34-paбoчиe газы;
35-нaпpaвлeниe выпуска отработавших газов; 36-oтpaбoтaвшиe газы;
37-пoлocть расширения;
38-нaпpaвлeниe вращения коленчатого вала 3;
39-нaпpaвлeниe вращения ротора 2;
40-нaпpaвлeниe вращения стоек 18 клапанов 16; 41 -направление движения воздуха;
42-пoдвижнaя стенка статора 1 ;
43-измeняeмoe окно;
44-вoздyx;
45-тoчки перекрытия кулачка 8 ротора 2 - между ними радиус кулачка 8 имеет постоянную величину (R=const.);
46-тoчки перекрытия ротора 2 - между ними радиус ротора 2 имеет постоянную величину (R=const.). Рассмотрим варианты работы предлагаемого двигателя на следующих примерах.
Работа при максимальной нагрузке (см. фиг.15-25).
Необходимо закачать максимальное количество воздуха в камеру сгорания; полость расширения также должна иметь максимальный объем для того, чтобы рабочие газы смогли расшириться вплоть до атмосферного давления (фиг.15).
В камере сгорания 31 происходит воспламенение топливо- воздушной смеси; поршни 5 находятся в верхних мертвых точках (BMT); отработанные газы выходят через выпускное окно 30 статора в атмосферу; ротор 2 с цилиндрами и поршнями вращается по часовой, а коленчатый вал 3 против часовой стрелки -обеспечивается тем, что шестерня 23 ротора входит в зацепление с большей шестерней блока передаточных шестерен 25, а меньшая шестерня блока шестерен 25 входит в зацепление с шестерней 24 коленчатого вала, передаточные числа подобраны так, чтобы обеспечить одинаковую скорость вращения ротора и коленчатого вала, но в разных направлениях; угол между нижним 9 и верхним 10 блоком кулачков коленчатого вала равен 0°. Фиг.16-19. Рабочие газы из камеры сгорания начинают давить на ротор, поворачивая его по часовой стрелке, коленчатый вал, соответственно, поворачивается против часовой стрелки; поршень начинает движение от BMT к HMT; кулачки коленчатого вала 9 и 10 начинают одновременно толкать все четыре шайбы 20, поворачивая стойки 18 клапанов 16; клапаны 16 цилиндров 4 выходят из своих седел - воздух начинает засасываться в цилиндры (фиг.20). Поршни находятся в HMT; клапаны цилиндров садятся в седла (фиг.21-23).
Поршни начинают движение от HMT к BMT, сжимая воздух в цилиндрах (фиг.24).
Воздух закачивается в камеру сгорания; впрыскивается топливо форсункой; создается горючая топливовоздушная смесь (фиг.25). В камере сгорания 31 происходит воспламенение топливо-воздушной смеси.
Работа при частичной нагрузке (фиг.26-36). Необходимо закачать меньшее количество воздуха в камеру сгорания, впрыснуть меньшее количество топлива, объем полости расширения также будет меньше, а соединиться с атмосферой она должна раньше.
Отличается от работы при максимальной нагрузке тем, что верхний 10 блок кулачков коленчатого вала повернут относительно нижнего 9 на некий угол. (Следует отметить, что автоматический поворот верхнего 10 блока кулачков на некий угол в зависимости от нагрузки может быть достигнут любым известным способом, что не является предметом данной заявки.) Следовательно, начало открытия клапана, контролируемого верхним блоком кулачков будет происходить позже чем начало открытия клапана, контролируемого нижним блоком кулачков (после начала движения поршней из BMT к HMT), соответственно закрытие этих клапанов будет также происходить позже (после того, как поршни начнут двигаться от HMT к BMT), выпуская некоторое количество воздуха (вплоть до всего, при угле поворота верхнего блока кулачков относительно нижнего равным 180°) обратно в полость ротора.
Если двигатель рассчитан так, что при максимальной нагрузке объем полости расширения таков, что позволяет рабочим газам расшириться до атмосферного давления и только затем соединиться с выпускным окном, то при частичной нагрузке полость расширения должна соединиться с атмосферой раньше, не допуская падения давления в полости расширения ниже атмосферного и создания обратного момента тормозящего двигатель. Для решения этой задачи, в частности, предлагается использовать подвижные стенки статора, скошенные снизу (фиг.40- 45). При перемещении их вдоль оси двигателя вверх или вниз происходит регулируемое изменение проходного сечения выпускного окна 43, через которое также происходит соединение полости расширения с атмосферой раньше (фиг.45), либо позже (фиг.44). Привод и управление перемещением подвижных стенок в зависимости от нагрузки могут быть выполнены любым известным способом, что не является предметом данной заявки.
Профиль ротора 2, кулачка 8 ротора 2, затвор 11 , коромысло 12 затвора 11 , шайба 13 коромысла 12 затвора 11 рассчитываются как единый кулачковый механизм, поэтому кромка затвора описывает профиль ротора не касаясь его.
Промышленная применимость
Таким образом, предлагаемая конструкция и компоновка заявляемого роторного двигателя внутреннего сгорания позволяют добиться улучшения технических показателей, увеличения K.П.Д., снижения массо-габаритных характеристик, упрощения конструкции двигателя и его вспомогательных систем. Появляется возможность создания экологически чистого двигателя, работающего на обедненных смесях воздуха и топлива, в качестве которого может служить бензин с любым октановым числом, дизтопливо, нефть, смесь нефти с бензином или газ.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий выполненный в виде корпуса статор, ротор, установленный внутри статора с образованием, по меньшей мере, одной камеры сгорания и, по меньшей мере, одной полости расширения, форсунки подачи топлива и свечи зажигания, связанные с камерами сгорания, впускные и выпускные окна, а также, по меньшей мере, одного радиально направленного поршня, установленного внутри ротора и связанных с коленчатым валом, который, в свою очередь, расположен концентрично внутри ротора и кинематически связан с последним с возможностью вращения в разные стороны, отличающийся тем, что ротор установлен концентрично в статоре ,пpи этом предусмотрены центрирующие планки, закрепленные на статоре с возможностью центрирования коленчатого вала по оси статора, а также центрирующие крестовины, жестко соединенные с ротором, с возможность свободного вращения вокруг коленчатого вала и центрирования ротора по оси статора, на роторе жестко закреплено зубчатое колесо внутреннего зацепления, на коленчатом валу жестко закреплено зубчатое колесо наружного зацепления, кинематическая связь ротора с коленчатым валом обеспечивается посредством свободно вращающегося блока передаточных шестерен, связанных с зубчатыми колесами ротора и коленчатого вала с возможностью обеспечения одинаковой скорости вращения ротора и коленчатого вала в разных направлениях, радиально направленные поршни размещены в жестко закрепленных в полости ротора цилиндрах с возможностью нагнетания воздуха в камеры сгорания, на коленчатом валу предусмотрена система кулачков, предназначенная для регулирования и изменения, в зависимости от нагрузки двигателя, фаз работы клапанов впуска воздуха в жестко закрепленные в полости ротора цилиндры, на роторе предусмотрен кулачек, предназначенный для регулирования фаз работы затворов , во внутренней полости статора предусмотрены подвижные перегородки, регулирующие проходное сечение выпускных окон отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя, а геометрия внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора подобраны таким образом, что горение топливного заряда в камерах сгораний происходит в условиях постоянного объема.
PCT/RU2007/000474 2007-02-27 2007-08-31 Moteur rotatif à combustion interne WO2008105679A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107194/06A RU2333374C1 (ru) 2007-02-27 2007-02-27 Роторный двигатель внутреннего сгорания
RU2007107194 2007-02-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008105679A1 true WO2008105679A1 (fr) 2008-09-04

Family

ID=39721460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000474 WO2008105679A1 (fr) 2007-02-27 2007-08-31 Moteur rotatif à combustion interne

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2333374C1 (ru)
WO (1) WO2008105679A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354135A (zh) * 2014-10-29 2015-02-18 哈尔滨工业大学 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU865A1 (ru) * 1923-05-23 1924-09-15 К.И. Елфимов Распределительный механизм дл четырехтактных двигателей внутреннего горени
US3175360A (en) * 1961-01-03 1965-03-30 Glenn Thomas Lane Peripheral closed chamber engine
DE4119651C1 (en) * 1991-06-14 1992-12-24 Gerhard Karl 7000 Stuttgart De Kienle Opposed piston rotary IC-engine - has motor ring closing off outer ends of cylinder bores in which pistons reciprocate
RU2163679C2 (ru) * 1999-12-16 2001-02-27 Калужский Владимир Гаврилович Инерционный импульсный двухтактный десятицилиндровый реактивно-поршневой двигатель
RU2285133C2 (ru) * 2003-12-22 2006-10-10 Виль Моисеевич Капитанский Органы газораспределения дизелей (варианты)
RU2291973C2 (ru) * 2004-11-18 2007-01-20 Александр Андреевич Волков Роторно-реактивный двигатель внутреннего сгорания

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU865A1 (ru) * 1923-05-23 1924-09-15 К.И. Елфимов Распределительный механизм дл четырехтактных двигателей внутреннего горени
US3175360A (en) * 1961-01-03 1965-03-30 Glenn Thomas Lane Peripheral closed chamber engine
DE4119651C1 (en) * 1991-06-14 1992-12-24 Gerhard Karl 7000 Stuttgart De Kienle Opposed piston rotary IC-engine - has motor ring closing off outer ends of cylinder bores in which pistons reciprocate
RU2163679C2 (ru) * 1999-12-16 2001-02-27 Калужский Владимир Гаврилович Инерционный импульсный двухтактный десятицилиндровый реактивно-поршневой двигатель
RU2285133C2 (ru) * 2003-12-22 2006-10-10 Виль Моисеевич Капитанский Органы газораспределения дизелей (варианты)
RU2291973C2 (ru) * 2004-11-18 2007-01-20 Александр Андреевич Волков Роторно-реактивный двигатель внутреннего сгорания

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354135A (zh) * 2014-10-29 2015-02-18 哈尔滨工业大学 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
CN104354135B (zh) * 2014-10-29 2016-01-27 哈尔滨工业大学 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
WO2016065717A1 (zh) * 2014-10-29 2016-05-06 哈尔滨工业大学 航空发动机转静子装配/测量五自由度调整定位方法与装置
US9695707B2 (en) 2014-10-29 2017-07-04 Harbin Institute Of Technology Five-degree-of-freedom adjustment and positioning method and apparatus for assembly/measurement of rotor and stator of aircraft engine
GB2546190A (en) * 2014-10-29 2017-07-12 Harbin Institute Technology Aircraft engine rotor-stator assembly and five degrees of freedom adjustment and positioning measurement method and device
GB2546190B (en) * 2014-10-29 2017-12-27 Harbin Inst Technology Five-degree-of-freedom adjustment and positioning method for assembly/measurement of rotor and stator of aircraft engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2333374C1 (ru) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2782749C (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US4860704A (en) Hinge valved rotary engine with separate compression and expansion sections
US6539913B1 (en) Rotary internal combustion engine
CN106884710B (zh) 一种滑块配合凸轮转子内燃发动机动力系统
CA2844185C (en) Internal combustion engine with port communication
US11098588B2 (en) Circulating piston engine having a rotary valve assembly
WO2018053622A1 (en) Method of operating an engine having a pilot subchamber at partial load conditions
CN201068818Y (zh) 一种叶轮内燃机
CA2804091A1 (en) Internal combustion engine
JP2010520402A (ja) 環状室を有する回転式内部燃焼型エンジン
KR20000017886A (ko) 오링형 로우터리 엔진
JP2005525503A (ja) ロータリー型燃焼エンジン
RU2333374C1 (ru) Роторный двигатель внутреннего сгорания
WO2007011318A1 (fr) Moteur rotatif ou machine rotative a combustion interne a ailettes et reducteur
CN106121810B (zh) 一种变压缩比的汪克尔发动机
CN102996236A (zh) 轮环样气缸环转活塞发动机
WO2010151238A1 (en) Rotary valve system-for internal combustion engines
CN107587936B (zh) 偏心转子发动机及其燃烧做功方法
WO2021061002A1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания роторного типа и способ его работы
RU2013629C1 (ru) Двигатель
CN106948934B (zh) 一种摆块配合凸轮转子内燃发动机动力系统
RU2023184C1 (ru) Роторный двигатель внутреннего сгорания
US20210199047A1 (en) Rotary vane internal combustion engine
RU2078959C1 (ru) Роторный двигатель внутреннего сгорания "илюша"
RU2416727C2 (ru) Дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07834986

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07834986

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1