RU2613012C1 - Rotary piston engine - Google Patents
Rotary piston engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613012C1 RU2613012C1 RU2016114782A RU2016114782A RU2613012C1 RU 2613012 C1 RU2613012 C1 RU 2613012C1 RU 2016114782 A RU2016114782 A RU 2016114782A RU 2016114782 A RU2016114782 A RU 2016114782A RU 2613012 C1 RU2613012 C1 RU 2613012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- pistons
- rotor
- oil
- engine
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F01C1/3441—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
-
- 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
- F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
- F01C19/02—Radially-movable sealings for working fluids
- F01C19/04—Radially-movable sealings for working fluids of rigid material
-
- 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
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/02—Pistons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано во всех отраслях, где применяются двигатели внутреннего сгорания.The invention relates to engine building and can be used in all industries where internal combustion engines are used.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (см. патент RU 2091596, F02B 53/00, 1997). Двигатель содержит корпус с цилиндрической рабочей полостью, цилиндрический монолитный ротор с тремя поршнями, установленный в полости корпуса так, что их оси параллельны и не совмещены, торцевые крышки корпуса с подшипниками для вала ротора, с которого снимается мощность, две пары впускных и выпускных клапанов и систему охлаждения и смазки ротора с поршнями. По оси ротора выполнен канал, а по его радиусам параллельно оси выполнены сквозные до канала три щели под углом 120 градусов друг к другу. Поршни выполнены в виде свободных концов прямоугольных пластин, которые с минимальными зазорами размещены в щелях ротора с возможностью перемещения. Поршни, торцы ротора и пластин с минимальными зазорами прилегают к внутренней поверхности рабочей полости корпуса. Внутри вала и подшипниках выполнены каналы для охлаждающей и смазывающей жидкости, которые с каналом ротора образуют сквозной канал, к входу которого присоединен выход клапана системы жидкостного охлаждения и смазки, а к выходу - вход другого клапана этой системы.Known rotary piston internal combustion engine (see patent RU 2091596, F02B 53/00, 1997). The engine comprises a housing with a cylindrical working cavity, a cylindrical monolithic rotor with three pistons mounted in the cavity of the housing so that their axes are parallel and not aligned, end caps of the housing with bearings for the rotor shaft from which power is removed, two pairs of intake and exhaust valves and rotor cooling and lubrication system with pistons. A channel is made along the axis of the rotor, and three slots through the channel are made through the radii parallel to the axis at an angle of 120 degrees to each other. Pistons are made in the form of free ends of rectangular plates, which with minimal gaps are placed in the slots of the rotor with the possibility of movement. Pistons, ends of the rotor and plates with minimal gaps are adjacent to the inner surface of the working cavity of the housing. Channels for cooling and lubricating fluid are made inside the shaft and bearings, which form a through channel with the rotor channel, the input of which is connected to the valve output of the liquid cooling and lubrication system, and the output is the input of another valve of this system.
Однако эта схема двигателя сложна, так как содержит распределительный кулачковый вал, шестерни, толкатели, впускные и выпускные клапаны, коромысла, кроме того, нет подвода смазывающей жидкости к торцам ротора и поршней. Все это снижает надежность и работоспособность двигателя.However, this engine design is complex because it contains a camshaft, gears, pushers, intake and exhaust valves, rocker arms, in addition, there is no supply of lubricating fluid to the ends of the rotor and pistons. All this reduces the reliability and performance of the engine.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (см. патент RU 2431751, МПК F02B 55/02, F01C 1/46, F01C 19/04, 2011 г.). Двигатель содержит корпус с цилиндрической полостью, крышку корпуса, вал, закрепленный в корпусе по центру полости с возможностью вращения, полость в корпусе разделена на две закрытые рабочие полости, каждая из которых содержит ротор цилиндрической формы, закрепленный эксцентрично на валу. Двигатель содержит три подвижные заслонки, постоянно прижатые к ротору, разделяющие объем концентрического пространства на три рабочие камеры с изменяющимся объемом при вращении вала. Каждая из рабочих камер является камерой сгорания с всасывающим клапаном и каналом для вытеснения отработавшего газа. Двигатель также содержит радиальные и торцевые уплотнения для герметизации камер, устройства подачи топлива в камеры сгорания, систему газораспределения, систему электронного зажигания, систему охлаждения.Known rotary internal combustion engine (see patent RU 2431751, IPC F02B 55/02, F01C 1/46, F01C 19/04, 2011). The engine comprises a housing with a cylindrical cavity, a housing cover, a shaft rotatably mounted in the housing in the center of the cavity, the cavity in the housing is divided into two closed working cavities, each of which contains a cylindrical rotor mounted eccentrically on the shaft. The engine contains three movable shutters, constantly pressed against the rotor, dividing the volume of the concentric space into three working chambers with a changing volume during rotation of the shaft. Each of the working chambers is a combustion chamber with a suction valve and a channel for displacing the exhaust gas. The engine also contains radial and mechanical seals for sealing the chambers, a device for supplying fuel to the combustion chambers, a gas distribution system, an electronic ignition system, and a cooling system.
Недостатками данного двигателя являются: сложность конструкции при недостаточной эффективности вследствие того, что в закрытой рабочей полости все рабочие камеры являются камерами сгорания, в каждой из них рабочий ход ротора осуществляется за два оборота вала, так как за один оборот вала в каждой камере сгорания реализуются только два такта - «всасывание» и «сжатие», а для полного цикла работы камеры сгорания двигателя необходимо их повторение, чем и обусловлено наличие второй закрытой рабочей полости с ротором, это, в свою очередь, повлекло за собой усложнение конструкции за счет содержания в ней сложной системы газораспределения с механизмами кинематической связи. Известен роторно-поршневой двигатель (см. патент RU 2564175 С1, МПК F02B 55/02, F01C 1/344, F01C 19/04, 2015 г.). Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит наружный корпус - статор, боковые крышки, ротор, систему зажигания, форсунку, компрессор или систему турбонаддува, масляный насос, систему охлаждения, уплотнительные элементы.The disadvantages of this engine are: design complexity with insufficient efficiency due to the fact that in the closed working cavity all the working chambers are combustion chambers, in each of them the rotor travels in two rotations of the shaft, since only one revolution of the shaft in each combustion chamber is realized two cycles - “suction” and “compression”, and for the full cycle of the combustion chamber of the engine it is necessary to repeat them, which is due to the presence of a second closed working cavity with a rotor, this, in turn, clo for a complication of the design due to its content of complex valve systems with kinematic mechanism. Known rotary piston engine (see patent RU 2564175 C1, IPC F02B 55/02, F01C 1/344, F01C 19/04, 2015). The rotary piston internal combustion engine contains an outer casing — a stator, side covers, a rotor, an ignition system, a nozzle, a compressor or a turbocharging system, an oil pump, a cooling system, and sealing elements.
Внутренняя поверхность статора выполнена в поперечном сечении в виде эллипса. В поперечном сечении ротор выполнен в виде треугольника Рело. В вершинах ротора в пазах размещены П-образные лопатки в виде прямоугольных поршней. Объемы между внутренней поверхностью поршней, ротором и боковыми крышками образуют неизменный суммарный объем масла. В суммарном объеме поддерживается постоянное давление путем нагнетания через обратный клапан масла от масляного насоса. В вершинах поршней размещены износостойкие вставки, изготовленные из пористого материала. Форсунка размещена в статоре на вертикальной оси симметрии рабочего отверстия статора. Система зажигания в виде двух свечей размещена в первой и второй четвертях статора (если вести отсчет от вертикальной оси симметрии рабочего отверстия статора по часовой стрелке). Выхлопное отверстие выполнено во второй половине третьей четверти статора. Отверстие для нагнетания сжатого воздуха выполнено во второй половине четвертой четверти статора.The inner surface of the stator is made in cross section in the form of an ellipse. In cross section, the rotor is made in the form of a triangle of Relo. At the tops of the rotor in the grooves are placed U-shaped blades in the form of rectangular pistons. The volumes between the inner surface of the pistons, the rotor and the side caps form a constant total oil volume. In the total volume, constant pressure is maintained by pumping oil from the oil pump through a non-return valve. At the tops of the pistons are wear-resistant inserts made of porous material. The nozzle is placed in the stator on the vertical axis of symmetry of the working hole of the stator. The ignition system in the form of two candles is placed in the first and second quarters of the stator (if counted from the vertical axis of symmetry of the working hole of the stator clockwise). The exhaust hole is made in the second half of the third quarter of the stator. A hole for injecting compressed air is made in the second half of the fourth quarter of the stator.
Эта конструкция двигателя принята за прототип.This engine design is taken as a prototype.
Недостатком данного двигателя является следующее: а) статор имеет рабочее отверстие в поперечном сечении в виде эллипса, а это снижает технологичность при его изготовлении; б) износостойкие вставки, размещенные в вершинах поршней, изготовлены из пористого материала, что приводит к постепенному закупориванию пор микрочастицами, содержащимися в масле, а это затрудняет подвод масла к трущимся поверхностям и приводит их к повышенному износу, что снижает долговечность и надежность двигателя; в) нагнетающий канал для сжатого воздуха и выхлопной канал для отработанных газов имеют по одному отверстию в статоре, что недостаточно для нормальной работы двигателя, особенно при повышенных оборотах, когда одна камера не успевает заполниться сжатым воздухом, а другая камера не успевает освободиться от отработанных газов.The disadvantage of this engine is the following: a) the stator has a working hole in the cross section in the form of an ellipse, and this reduces the manufacturability in its manufacture; b) the wear-resistant inserts located at the tops of the pistons are made of porous material, which leads to gradual clogging of the pores with microparticles contained in the oil, which makes it difficult to supply oil to rubbing surfaces and leads to increased wear, which reduces the durability and reliability of the engine; c) the injection channel for compressed air and the exhaust channel for exhaust gases have one hole in the stator, which is not enough for normal engine operation, especially at high speeds, when one chamber does not have time to fill with compressed air and the other chamber does not have time to get rid of exhaust gases .
Задача изобретения - повышение технологичности конструкции роторно-поршневого двигателя, увеличение его надежности и долговечности.The objective of the invention is to increase the manufacturability of the design of a rotary piston engine, increasing its reliability and durability.
Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит наружный корпус-статор с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в поперечном сечении в виде окружности, боковые крышки статора, нагнетающие и выхлопные отверстия на статоре для газообмена в камерах сгорания, ротор, при помощи вала расположенный эксцентрично в цилиндрической рабочей полости статора и выполненный в поперечном сечении в виде треугольника Рело, посаженный на неподвижную посадку на цилиндрический вал, который установлен на опорных подшипниках, расположенных в боковых крышках статора. В вершинах ротора равномерно друг от друга под 120 градусов выполнены три паза, а в пазах размещены П-образные лопатки в виде прямоугольных поршней или прямоугольных подпружиненных поршней. Прямоугольные поршни выполнены с продольными прорезями, расположенными посредине поршней.The problem is achieved in that the proposed rotary piston internal combustion engine contains an outer stator housing with an inner working surface made in cross section in the form of a circle, side stator covers, discharge and exhaust holes on the stator for gas exchange in the combustion chambers, a rotor, when the help of the shaft located eccentrically in the cylindrical working cavity of the stator and made in cross section in the form of a triangle. Relo, mounted on a fixed fit on a cylindrical shaft, ory mounted on support bearings disposed in the side covers of the stator. Three grooves are made uniformly from each other at 120 degrees at the tops of the rotor, and U-shaped blades in the form of rectangular pistons or rectangular spring-loaded pistons are placed in the grooves. Rectangular pistons are made with longitudinal slots located in the middle of the pistons.
Объемы между внутренней поверхностью поршней, ротором и боковыми крышками статора заполнены масляной жидкостью под давлением, причем эти внутренние объемы трех поршней соединены между собой каналами для перетекания масла и образуют суммарный объем масла, который сохраняется неизменным в любом положении ротора при его вращении в статоре и радиальном возвратно-поступательном движении поршней в роторе. В боковой крышке статора выполнен масляный канал для поддержания в суммарном объеме постоянного давления путем нагнетания масла через обратный клапан во внутренние объемы поршней от масляного насоса.The volumes between the inner surface of the pistons, the rotor and the side covers of the stator are filled with oil under pressure, and these internal volumes of the three pistons are interconnected by channels for the flow of oil and form the total volume of oil, which remains unchanged in any position of the rotor during its rotation in the stator and radial reciprocating movement of the pistons in the rotor. An oil channel is made in the side cover of the stator to maintain constant pressure in the total volume by pumping oil through a check valve into the internal volumes of the pistons from the oil pump.
В вершинах поршней размещены износостойкие вставки, выполненные в поперечном сечении в виде трапеций, которые как и вершины поршней контактируют при вращении ротора с цилиндрической рабочей поверхностью статора. Износостойкие вставки выполнены из материала без пор и встроены в поршни по скользящей посадке с зазором для просачивания по нему под давлением масла к трущимся поверхностям вершин поршней и статора. Поверхность вершины каждого поршня и встроенной в него вставки в поперечном сечении выполнены по кривой второго порядка. В вершине каждого поршня выполнены каналы, которые подведены к поверхности износостойкой вставки для просачивания под определенным давлением масла через микрозазоры по боковой поверхности вставки для смазки скользящих поверхностей поршней и цилиндрической рабочей поверхности статора.At the tops of the pistons there are wear-resistant inserts made in the cross section in the form of trapezoids, which, like the tops of the pistons, come into contact with the rotation of the rotor with the cylindrical working surface of the stator. Wear-resistant inserts are made of pore-free material and are embedded in the pistons along a sliding fit with a gap for oil to leak through it to the rubbing surfaces of the piston and stator tops. The surface of the top of each piston and the insert inserted into it in cross section is made according to a second-order curve. At the top of each piston, channels are made that are connected to the surface of the wear-resistant insert for seeping under a certain oil pressure through the micro-gaps along the side surface of the insert to lubricate the sliding surfaces of the pistons and the cylindrical working surface of the stator.
Двигатель содержит также систему зажигания в виде двух свечей для воспламенения топливовоздушной смеси, форсунку для впрыскивания топлива в камеры, компрессор или систему турбонаддува для нагнетания сжатого воздуха в камеры, масляный насос для смазки и работы двигателя, систему охлаждения двигателя, уплотнительные элементы, встроенные в ротор и поршни для герметизации камер переменного объема. Форсунка размещена в статоре во второй половине третьей четверти статора (если вести отсчет от вертикальной оси симметрии рабочего отверстия статора по часовой стрелке), система зажигания в виде двух свечей размещена в первой и четвертой четвертях статора, выхлопные отверстия выполнены вдоль образующей цилиндрической рабочей поверхности статора и размещены во второй половине второй четверти статора, отверстия для нагнетания сжатого воздуха в камеры выполнены вдоль образующей цилиндрической рабочей поверхности статора и размещены в первой половине третьей четверти или на вертикальной оси симметрии статора, а отверстие для нагнетания масла во внутренние объемы поршней выполнено в боковой крышке и размещено в первой половине третьей четверти статора.The engine also contains an ignition system in the form of two candles for igniting the air-fuel mixture, an injector for injecting fuel into the chambers, a compressor or a turbocharging system for injecting compressed air into the chambers, an oil pump for lubricating and operating the engine, an engine cooling system, and sealing elements integrated into the rotor and pistons for sealing chambers of variable volume. The nozzle is placed in the stator in the second half of the third quarter of the stator (counting from the vertical axis of symmetry of the stator working hole clockwise), the ignition system in the form of two candles is placed in the first and fourth quarters of the stator, the exhaust holes are made along the generatrix of the cylindrical working surface of the stator and placed in the second half of the second quarter of the stator, the holes for injecting compressed air into the chambers are made along the generatrix of the cylindrical working surface of the stator and placed in ervoy third quarter or half of the vertical axis of symmetry of the stator, a hole for injecting oil into the inner volume of the piston formed in the side cover and taken in the first half of the third quarter of the stator.
Возможно выполнение предлагаемого двигателя таким образом, что корпус каждого поршня и износостойкой вставки выполнены из одинакового материала с целью равномерного их износа в процессе эксплуатации.It is possible to perform the proposed engine in such a way that the housing of each piston and the wear-resistant insert are made of the same material with the aim of uniform wear during operation.
Известно, что сумма величин трех радиусов, центр которых выполнен эксцентрично относительно центра окружности и расположены они под углом 120 градусов друг к другу, есть величина постоянная для данной окружности при любом расположении этой конфигурации радиусов в окружности. В предлагаемом двигателе это означает, что суммарный объем между внутренними поверхностями поршней, ротором и боковыми крышками статора, который заполнен масляной жидкостью, сохраняется неизменным в любом положении ротора при его вращении в цилиндрическом статоре. При вращении ротора поршни совершают радиальные возвратно-поступательные движения вдоль боковых сторон пазов ротора, а масляная жидкость по каналам перетекает из поршня в поршень, сохраняя, тем самым, постоянным давление масла в поршнях и в суммарном объеме.It is known that the sum of the values of three radii, the center of which is eccentric relative to the center of the circle and they are located at an angle of 120 degrees to each other, is a constant value for a given circle for any arrangement of this configuration of radii in a circle. In the proposed engine, this means that the total volume between the inner surfaces of the pistons, the rotor and the side covers of the stator, which is filled with oil fluid, remains unchanged in any position of the rotor when it rotates in a cylindrical stator. When the rotor rotates, the pistons radially reciprocate along the sides of the rotor grooves, and the oil flows through the channels from the piston to the piston, thereby preserving the oil pressure in the pistons and in the total volume.
Поскольку жидкость в виде масла в замкнутом суммарном объеме и благодаря обратному клапану несжимаема, то никакие ударные силы при взрыве топливовоздушной смеси в камере не могут образовать зазор между вершиной поршня и рабочей цилиндрической поверхностью статора, поэтому вершины поршней перемещаются по цилиндрической поверхности статора без зазоров, при этом прорыв горящих газов в соседние камеры невозможен. Все это улучшает динамику и повышает надежность двигателя. Поршни в роторе могут быть, как вариант, подпружинены, однако с одними пружинами в поршнях работа двигателя будет затруднена, так как возможен прорыв горящих газов от взрыва топливовоздушной смеси в соседние камеры. Поэтому поршни должны быть заполнены еще и масляной жидкостью, чтобы исключить возможность прорыва горящих газов в соседние камеры за счет несжимаемости жидкости.Since the liquid in the form of oil in the closed total volume and due to the non-return valve is incompressible, no shock forces during the explosion of the air-fuel mixture in the chamber can form a gap between the piston tip and the working cylindrical surface of the stator, therefore the piston tops move along the cylindrical surface of the stator without gaps, at This breakthrough of burning gases into neighboring chambers is impossible. All this improves dynamics and increases engine reliability. Pistons in the rotor can, as an option, be spring-loaded, however, with some springs in the pistons, the engine will be difficult to operate, since burning gases from the explosion of the air-fuel mixture can break into neighboring chambers. Therefore, the pistons must also be filled with oil liquid to exclude the possibility of a breakthrough of burning gases in neighboring chambers due to the incompressibility of the liquid.
Внутренняя рабочая поверхность статора выполнена в поперечном сечении в виде окружности и рабочая поверхность статора является прямым круговым цилиндром, что повышает технологичность конструкции статора, так как расточить и прошлифовать с большой точностью круговой цилиндр гораздо проще, чем обработать эллипс, указанный в прототипе.The inner working surface of the stator is made in cross section in the form of a circle and the working surface of the stator is a straight circular cylinder, which increases the manufacturability of the stator design, since it is much easier to bore and grind the circular cylinder with great accuracy than to process the ellipse specified in the prototype.
Прямоугольные поршни выполнены с продольными прорезями, расположенными посредине поршней. Это необходимо для смазки торцевых поверхностей ротора, поршней и боковых крышек, а также для упругой деформации поршней по ширине, вследствие этого, под действием давления масла боковые поверхности поршней постоянно прижимаются к боковым поверхностям пазов ротора и, тем самым, обеспечивается скольжение трущихся деталей без зазоров. Поверхность вершины каждого поршня и встроенной в него вставки в поперечном сечении выполнены по кривой второго порядка, в результате чего поверхности вершин поршней также контактируют при вращении ротора с поверхностью рабочего цилиндра статора, как и вставки, встроенные в поршни. Это уменьшает износ поршней и увеличивает долговечность двигателя.Rectangular pistons are made with longitudinal slots located in the middle of the pistons. This is necessary for lubricating the end surfaces of the rotor, pistons and side covers, as well as for elastic deformation of the pistons in width, as a result of which, under the influence of oil pressure, the side surfaces of the pistons are constantly pressed against the side surfaces of the rotor grooves and, thereby, sliding of the rubbing parts without gaps is ensured . The surface of the top of each piston and the insert inserted into it in cross section is made according to a second-order curve, as a result of which the surfaces of the tops of the pistons also come into contact with the surface of the stator working cylinder during rotation of the rotor, as are the inserts built into the pistons. This reduces piston wear and increases engine durability.
Нагнетающее отверстие для сжатого воздуха и выхлопное отверстие для отработанных газов, каждое снабжено дополнительно несколькими отверстиями, расположенными вдоль образующей цилиндрической рабочей поверхности статора. Это необходимо для ускоренного газообмена в камерах, особенно при повышенных оборотах ротора.An injection hole for compressed air and an exhaust outlet for exhaust gases, each is additionally equipped with several holes located along the generatrix of the cylindrical working surface of the stator. This is necessary for accelerated gas exchange in the chambers, especially at increased rotor speeds.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид (поперечный разрез) двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4, 5, 6, 7 - общие виды, поясняющие принцип работы двигателя. Двигатель состоит из статора 1 (наружного корпуса), ротора 2 (см. фиг. 1), установленного на вал 18 (см. фиг. 2) и зафиксированного на нем шпонкой 11. Вал 18 установлен на опорных подшипниках 19, расположенных в боковых крышках 21, 24. В роторе 2 расположены П-образные прямоугольные поршни 3, 4, 5 (см. фиг. 1), выполненные с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения в роторе 2.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view (cross section) of an engine; in FIG. 2 is a longitudinal section AA in FIG. one; in FIG. 3, 4, 5, 6, 7 - general views explaining the principle of engine operation. The engine consists of a stator 1 (outer casing), a rotor 2 (see Fig. 1) mounted on the shaft 18 (see Fig. 2) and fixed on it with a
Поршни 3, 4, 5 и каналы 12 заполнены масляной жидкостью 7. В вершинах поршней 3, 4, 5 размещены износостойкие вставки 6. Статор 1 содержит штуцеры 14 для нагнетания сжатого воздуха в камеры. Статор 1 содержит также штуцеры 13 для отвода выхлопных газов. В статоре 1 размещены свечи зажигания 8, 9. В боковой крышке 24 выполнено отверстие 16 для нагнетания масла во внутренние объемы поршней через штуцер 15 с встроенным в него обратным клапаном. В статоре 1 размещена форсунка 17 для впрыскивания в распыленном виде топлива в камеры. Статор содержит полости 10 для прокачки по ним охлаждающей жидкости.
Статор 1 и боковые крышки 21, 24 соединены между собой болтами и штифтами 22 (см. фиг. 2). Боковые крышки 21, 24 содержат крышки 20 для защиты подшипников 19 от пыли и грязи. Боковые крышки 21, 24 содержат накладки 23, служащие для предотвращения выпадения от вибраций штифтов 22.The
На фиг. 3 изображен общий вид двигателя и образованная между поршнями 3 и 5 камера 25, в момент нагнетания в нее сжатого воздуха из каналов 26 через штуцеры 14. Ротор с поршнями вращается по часовой стрелке. На фиг. 4 показан общий вид и расположенная между поршнями 3, 5 камера 27, в момент впрыскивания в нее топлива форсункой 17. На фиг. 5 изображен общий вид двигателя в момент воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в камере 28 от срабатывания свечей зажигания 8 и 9. На фиг. 6 показан общий вид и расположенная между поршнями 3, 5 камера 29 с отработанной рабочей смесью, которая затем удаляется из камеры в выхлопные каналы 30 через штуцеры 13. На фиг. 7 изображен общий вид двигателя и расположенная между поршнями 3, 5 камера 31 в момент, при котором происходит ее продувка от остатков отработанной смеси сжатым воздухом из каналов 26 в выхлопные каналы 30. На каждом поршне выполнена продольная прорезь 32.In FIG. 3 shows a general view of the engine and the
Принцип работы роторно-поршневого двигателя.The principle of operation of a rotary piston engine.
Работу двигателя рассмотрим на примере цикла рабочей камеры 25, образованной между поршнями 3 и 5, поверхностью ротора 2, боковыми крышками 21, 24 и внутренней цилиндрической поверхностью статора 1 (см. фиг. 3). При вращении ротора 2 по часовой стрелке и расположении поршней 3, 5, как показано на фиг. 3, в камеру 25 нагнетается сжатый воздух из отверстий 26 до давления выше атмосферного, которое имеет сжатый воздух. Дальнейшее вращение ротора 2 перемещает рабочую камеру в третью и четвертую четверти статора 1, поз. 27 (см. фиг. 4), а отверстия 26 для нагнетания сжатого воздуха перекрываются поршнем 5. В этот момент в камеру 27 впрыскивается в распыленном виде топливо форсункой 17, тем самым, совершается такт образования топливовоздушной смеси в камере.We consider the operation of the engine as an example of a cycle of the working
Дальнейшее вращение ротора 2 перемещает рабочую камеру в первую и четвертую четверти статора 1, поз. 28 (см. фиг. 5), при этом топливовоздушная смесь в камере 28 окончательно сжимается, а давление и температура ее повышаются, совершается такт сжатия. В этот момент на электроды свечей зажигания 8, 9 подается высокое напряжение и возникающие искры воспламеняют сжатую в камере сгорания 28 топливовоздушную смесь, при этом давление газов от их сгорания передается на поршни 3 и 5. В этот момент вершина поршня 3 более удалена от оси вращения ротора, чем вершина поршня 5, т.е. рабочая площадь поршня 3 больше рабочей площади поршня 5 и давление газов на рабочую площадь поршня 3 преобразуется в крутящий момент и во вращательное движение ротора 2 с валом 18, начинается рабочий ход.Further rotation of the
Дальнейшее вращение ротора 2 перемещает рабочую камеру в первую и вторую четверти статора 1 поз. 29 (см. фиг. 6), совершается такт - рабочий ход. Рабочая камера 29 достигает максимального объема расширения и при пересечении поршня 3 выхлопных отверстий 30 осуществляется такт выпуска отработанных газов. Давление в рабочей камере 29 при этом снижается и достигает атмосферного значения. Кроме того, происходит насыщение соседней камеры между поршнями 3 и 4 свежим воздухом из нагнетательных отверстий 26.Further rotation of the
Дальнейшее вращение ротора 2 перемещает рабочую камеру в первую и вторую четверти статора 1, поз. 31 (см. фиг. 7). При этом вершина поршня 3 пересекает нагнетательные отверстия 26 и сжатый воздух из отверстий 26 устремляется в камеру 31, происходит ее продувка от остатков отработанных газов в выхлопные отверстия 30, а также осуществляется при этом охлаждение камеры, поршней и ротора. Таким образом, рабочая камера очищается от отработанных газов.Further rotation of the
В каждом поршне выполнена продольная прорезь 32 (см. фиг. 7), расположенная посредине поршня. Это необходимо для смазки торцевых поверхностей ротора, поршней и боковых крышек, а также для упругой деформации поршней по ширине, вследствие этого, под действием давления масла боковые поверхности поршней постоянно прижимаются к боковым поверхностям пазов ротора, обеспечивая без зазоров скольжение трущихся деталей.In each piston, a
Дальнейшее вращение ротора 2 перемещает рабочую камеру, находящуюся между поршнями 3 и 5 в исходную позицию, поз. 25 (см. фиг. 3), затем рабочий цикл повторяется. Аналогично происходит рабочий цикл и в остальных камерах между поршнями 3, 4 и 4, 5. В каждой камере с момента впрыскивания в нее топлива и нагнетания сжатого воздуха за один оборот ротора 2 совершается четырехтактный рабочий цикл, а ротор 2 и вал 18 от каждой камеры нагружаются крутящим моментом, что приводит во вращательное движение ротор 2 с валом 18.Further rotation of the
Охлаждение статора двигателя осуществляется за счет прокачки охлаждающей жидкости через полости, выполненные в наружном корпусе и в его боковых крышках. Охлаждение ротора и поршней осуществляется за счет продувки и нагнетания камер сжатым воздухом, а также теплоотводом через масляную жидкость в охлаждаемые боковые крышки статора.The stator is cooled by pumping coolant through cavities made in the outer casing and in its side covers. The rotor and pistons are cooled by blowing and forcing the chambers with compressed air, as well as by heat removal through the oil fluid to the cooled side covers of the stator.
Предлагаемая схема двигателя позволяет наращивать его мощность путем увеличения размера двигателя по диаметру и по длине, а также путем наращивания секций из двигателей.The proposed engine design allows you to increase its power by increasing the size of the engine in diameter and length, as well as by building sections of the engines.
Таким образом, роторно-поршневой двигатель позволяет обеспечить выполнение всех задач изобретения.Thus, the rotary piston engine allows you to perform all the tasks of the invention.
Предложенный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания найдет применение в автомобилестроении, авиастроении и в других отраслях, где требуются компактные и надежные двигатели.The proposed rotary piston internal combustion engine will find application in the automotive, aircraft and other industries that require compact and reliable engines.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114782A RU2613012C1 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Rotary piston engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114782A RU2613012C1 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Rotary piston engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613012C1 true RU2613012C1 (en) | 2017-03-14 |
Family
ID=58458283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016114782A RU2613012C1 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Rotary piston engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613012C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107642381A (en) * | 2017-09-27 | 2018-01-30 | 重庆华稷新能源科技有限公司 | A kind of rolling-rotor expanding machine or compressor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3951112A (en) * | 1974-11-21 | 1976-04-20 | Lee Hunter | Rotary internal combustion engine with rotating circular piston |
RU2131043C1 (en) * | 1997-10-07 | 1999-05-27 | Колосовский Владимир Михайлович | Rotary volumetric expansion machine |
RU2323356C1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-04-27 | Владимир Степанович Григорчук | Rotary-vane engine |
WO2009049386A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Fernando Bittencourt Jose | Rotary internal combustion engine |
RU2564175C1 (en) * | 2014-10-14 | 2015-09-27 | Николай Иванович Чепелев | Rotary piston engine |
-
2016
- 2016-04-15 RU RU2016114782A patent/RU2613012C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3951112A (en) * | 1974-11-21 | 1976-04-20 | Lee Hunter | Rotary internal combustion engine with rotating circular piston |
RU2131043C1 (en) * | 1997-10-07 | 1999-05-27 | Колосовский Владимир Михайлович | Rotary volumetric expansion machine |
RU2323356C1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-04-27 | Владимир Степанович Григорчук | Rotary-vane engine |
WO2009049386A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Fernando Bittencourt Jose | Rotary internal combustion engine |
RU2564175C1 (en) * | 2014-10-14 | 2015-09-27 | Николай Иванович Чепелев | Rotary piston engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107642381A (en) * | 2017-09-27 | 2018-01-30 | 重庆华稷新能源科技有限公司 | A kind of rolling-rotor expanding machine or compressor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2937517C (en) | Air-cooled rotary engine | |
KR100609945B1 (en) | An internal combustion engine | |
US10995660B2 (en) | Method of manufacturing a rotary engine casing | |
US5509793A (en) | Rotary device with slidable vane supports | |
FI120468B (en) | Pump or motor | |
RU2564175C1 (en) | Rotary piston engine | |
RU2613012C1 (en) | Rotary piston engine | |
US6106250A (en) | Lobed-rotor-type pump having a communication passage between working-fluid chambers | |
KR101138791B1 (en) | Rotary engine | |
US1944956A (en) | Rotary engine and pump | |
RU2414610C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
RU2541059C1 (en) | Rotary and plate device | |
RU2268377C2 (en) | Rotor internal combustion engine and method of its operation | |
RU2091596C1 (en) | Rotary-piston internal combustion entire | |
RU2451801C2 (en) | Two-axes rotary chamber ice | |
KR102278847B1 (en) | A rotary engine | |
RU2444635C2 (en) | Rotary engine | |
RU2755758C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
US4456441A (en) | Rotary machine | |
RU2704514C1 (en) | Rotor axial engine and engine lubrication system | |
BE1013927A3 (en) | Internal combustion engine with single rotor operates on Wankel principle, but has even number of rotor arms, each of which bounds one combustion chamber | |
RU2773184C2 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
KR0181747B1 (en) | Vane type rotary power plant | |
RU2565347C2 (en) | Machine and internal combustion engine based on it | |
RU2464431C2 (en) | Rotary internal combustion engine |