RU2029114C1

RU2029114C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2029114C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Дмитриевич Сергомассов; Евгений Евгеньевич Иванов
Original assignee: Валентин Дмитриевич Сергомассов; Евгений Евгеньевич Иванов
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: internal combustion engine, whose working members are reciprocated, comprises housing with cylindric working chamber separated into spaces of alternative volume by radial projections of the housing, rotor with a hub and blade working members mounted on the intermediate shaft inside the working chamber, output shaft, mechanism for converting revers-rocking motion of the rotor into rotation of output shaft, outlet manifolds, and gear transmission. System for intake of fuel-air mixture is provided with two cylindric slide valve mounted concentrically in the rotor hub for rotation and coupled with the spaces of alternative volume through openings made in the rotor hub in the zone of the base of the working members. Exhaust system is provided with rotating slide valve which is common for two adjacent spaces of alternating volume. The slide valve is mounted in the radial projection of the housing and coupled with spaces of alternative volume through openings made in side walls of the projections. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 16 dwg

Description

Изобретение относится к области моторостроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов. The invention relates to the field of motor engineering and can be used in internal combustion engines with the reciprocating motion of the working bodies.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с четырьмя радиальными неподвижными перегородками, клапанную систему снабжения рабочей средой и удаления отработавших газов, четырехлопастный ротор, размещенный внутри корпуса, и механизм преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение выходного вала двигателя. A known internal combustion engine comprising a cylindrical housing with four radial fixed partitions, a valve system for supplying a working medium and exhaust gas removal, a four-blade rotor located inside the housing, and a mechanism for converting the oscillatory motion of the rotor into rotational motion of the engine output shaft.

Известен также двигатель внутреннего сгорания Шепиля, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными неподвижными перегородками, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей. Shepil’s internal combustion engine is also known, comprising a housing with a cylindrical working chamber divided into variable-volume cavities by radial fixed partitions, a rotor with a hub and blade working bodies mounted on an intermediate shaft in the working chamber, an output shaft, and a mechanism for converting the rotary motion of the rotor into rotational motion of the output shaft, valve control system with intake and exhaust manifolds and gear transmission.

Недостатком данной конструкции является то, что привод клапанной системы выполнен в виде взаимодействующих посредством удара размещенных на тарельчатых клапанах толкателей, что не обеспечивает необходимого качества газообмена, а это снижает мощностные показатели двигателя. The disadvantage of this design is that the valve system drive is made in the form of pushers interacting by impact located on the poppet valves, which does not provide the necessary gas exchange quality, and this reduces the engine power performance.

Целью изобретения является улучшение газообмена и повышение мощностных показателей. The aim of the invention is to improve gas exchange and increase power indicators.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащем корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, система выпуска топливно-воздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов. This goal is achieved by the fact that in an internal combustion engine with a reciprocating motion of the working bodies, comprising a housing with a cylindrical working chamber divided into cavities of variable volume by radial projections of the housing, a rotor with a hub and blade working bodies mounted on an intermediate shaft in the working chamber, output shaft, mechanism for converting the reciprocating motion of the rotor into the rotational movement of the output shaft, the valve control system with intake and exhaust manifold tori and gear transmission, the air-fuel mixture exhaust system is equipped with two cylindrical spools mounted concentrically in the rotor hub in the area of the base of the working bodies, and the exhaust gas system is equipped with a rotating spool, common for two adjacent cavities of variable volume, installed in the radial protrusion of the housing and connected with cavities of variable volume by means of holes in the side walls of the protrusions.

Шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:2. The gear transmission connecting the spools of the intake system to the output shaft is made with a gear ratio i = 1: 4, and the gear connecting the spools of the exhaust system to the output shaft is made with a gear ratio i = 1: 2.

На фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез по четырехтактному двигателю; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-6 - положения цилиндрических золотников системы газоснабжения в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры I, III, Y и YII; на фиг. 7-10 - то же, в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры II, IY, YI и YIII; на фиг. 11-14 - положения цилиндрического золотника системы выпуска отработанных газов в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстию золотника, выходящему в рабочие полости; на фиг. 15 - разрез Б-Б на фиг. 12; на фиг. 16 - разрез В-В на фиг. 15. In FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a four-stroke engine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3-6 - the position of the cylindrical spools of the gas supply system at the initial moments of sequentially performed engine cycles in the context of the holes in the rotor that go into the working chambers I, III, Y and YII; in FIG. 7-10 - the same, in the context of the holes in the rotor facing the working chambers II, IY, YI and YIII; in FIG. 11-14 - the position of the cylindrical spool of the exhaust system at the initial moments of sequentially performed engine cycles in the context of the spool opening extending into the working cavity; in FIG. 15 is a section BB in FIG. 12; in FIG. 16 is a section bb in FIG. fifteen.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1 с полостями охлаждения 2, снабженный торцевыми крышками 3 и 4 с подшипниковыми опорами 5 и 6. Внутри корпуса 1 на опорах 5 и 6 установлен четырехлопастный ротор 7 с полостями для охлаждения 8 и компрессионными уплотнениями 9. Корпус 1 содержит радиальные выступы 10 с полостями охлаждения 11 и компрессионными уплотнениями 12. Внутри ротора в осевом канале с возможностью вращения размещены концентрические цилиндрические золотники 13 и 14 с выполненными в них отверстиями 15 и 16. В продольных цилиндрических отверстиях выступов 10 установлены цилиндрические золотники 17 с отверстиями 18. Ротор 7 снабжен шлицевым валом 19, которым соединен с механизмом преобразования его возвратно-качательного движения во вращательное движение выходного вала двигателя (на чертеже не показан). На корпусе двигателя расположены свечи 20 зажигания рабочей среды и торовый сборник отработавших газов 21. The internal combustion engine contains a cylindrical housing 1 with cooling cavities 2, equipped with end caps 3 and 4 with bearing bearings 5 and 6. Inside the housing 1 on the supports 5 and 6 there is a four-blade rotor 7 with cooling cavities 8 and compression seals 9. The housing 1 contains radial protrusions 10 with cooling cavities 11 and compression seals 12. Inside the rotor in the axial channel rotatably placed concentric cylindrical spools 13 and 14 with holes 15 and 16 made in them. x cylindrical holes of the protrusions 10 mounted cylindrical spools 17 with holes 18. The rotor 7 is equipped with a spline shaft 19, which is connected to a mechanism for converting its reciprocating motion into rotational movement of the output shaft of the engine (not shown). Spark plugs 20 of the working medium and a torus collector of exhaust gases 21 are located on the engine housing.

Между лопастными рабочими органами ротора 7 и выступами 10 образованы восемь рабочих полостей изменяемого объема I-YIII (камер сгорания рабочей среды). В стенках выступов 10 выполнены выхлопные отверстия 22, находящиеся в одних плоскостях с отверстиями 18. Between the blade working bodies of the rotor 7 and the protrusions 10 are formed eight working cavities of variable volume I-YIII (combustion chambers of the working medium). In the walls of the protrusions 10 there are exhaust openings 22 located in the same planes with the openings 18.

В корпусе 1 на наружной поверхности, охватываемой сборником отработавших газов 21, выполнены выхлопные отверстия 23, в одной плоскости с ними выполнены отверстия 24 в цилиндрических золотниках 17. In the housing 1 on the outer surface covered by the exhaust gas collection 21, exhaust openings 23 are made, holes 24 in the cylindrical spools 17 are made in the same plane with them.

В роторе 7 с каждой стороны лопастного рабочего органа выполнены ряды радиально расположенных впускных отверстий 25 и 26, смещенных относительно друг друга в осевом направлении и выходящих из осевого канала. Отверстия 25 расположены по окружностям в одних плоскостях, а отверстия 26 - в других. Отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 размещены парами диаметрально друг другу в поперечных плоскостях, в которых размещены соответственно отверстия 25 и 26. Отверстия 16 имеют больший угловой размер, чем отверстия 15. In the rotor 7 on each side of the blade working body, rows of radially arranged inlet openings 25 and 26 are made, displaced relative to each other in the axial direction and emerging from the axial channel. Holes 25 are located on circles in one plane, and holes 26 in others. The holes 15 and 16 in the cylindrical spools 13 and 14 are arranged in pairs diametrically to each other in the transverse planes in which the holes 25 and 26 are respectively placed. The holes 16 have a larger angular size than the holes 15.

Внутренняя полость цилиндрического золотника 13 связана с карбюратором. Цилиндрические золотники 13, 14 и 17 связаны кинематически с выходным валом двигателя (на чертеже кинематическая связь не показана). Передаточные отношения следующие: шестеренчатой передачи, связывающей золотник 13 с выходным валом, i = 1:4, а передачи, связывающей золотники 17 с выходным валом, i = 1: 2. Механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 во вращательное движение выходного вала обеспечивает поворот вала на один оборот за полный цикл колебания ротора 7 (за два вращательных движения). The inner cavity of the cylindrical spool 13 is connected to the carburetor. Cylindrical spools 13, 14 and 17 are kinematically connected to the output shaft of the engine (kinematic connection is not shown in the drawing). The gear ratios are as follows: a gear transmission connecting the spool 13 with the output shaft, i = 1: 4, and a transmission connecting the spools 17 with the output shaft, i = 1: 2. The mechanism for converting the reciprocating motion of the rotor 7 into the rotational movement of the output shaft provides rotation of the shaft by one revolution per full cycle of oscillation of the rotor 7 (in two rotational movements).

Двигатель является четырехтактным и одинаковые такты выполняются одновременно в двух диаметрально расположенных полостях изменяемого объема (I и Y, II и YI, III и YII, IY и YIII). The engine is four-stroke and the same cycles are performed simultaneously in two diametrically located cavities of variable volume (I and Y, II and YI, III and YII, IY and YIII).

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Рабочая среда всасывается за счет разрежения в полостях II и YI сгорания (фиг. 4 и 8) через отверстия 25 в роторе 7 и через отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 после их совпадения в процессе вращения. Выполнение отверстий 16 с большим, чем у отверстий 15, угловым размером обеспечивает проведение такта всасывания во время поворота ротора 7 от одного крайнего положения до другого. К моменту окончания такта всасывания вследствие вращения цилиндрических золотников 13 и 14 в разные стороны происходит взаимное перекрытие отверстий 15, 16 и 25, подача рабочей среды в полости изменяемого объема II и YI прекращается. Ротор 7 начинает вращение в обратную сторону (фиг. 5 и 9), рабочая среда в полостях изменяемого объема II и YI сжимается (такт сжатия). Начинают совпадать отверстия 15, 16 и 26, открывающие выход рабочей среды в полости изменяемого объема I и Y, где происходит такт всасывания. После поворота ротора 7 до своего крайнего положения в полостях изменяемого объема I и Y начинается такт сжатия, а в полостях изменяемого объема II и YI свечами 20 зажигается рабочая среда и происходит такт рабочего хода. Расширяющиеся газы давят на лопастные рабочие органы ротора 7, переводя его в другое крайнее положение, вращая через механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 выходной вал двигателя и обеспечивая сжатие рабочей среды в полостях изменяемого объема I и Y. Изменяя направления вращения, ротор 7 выдавливает из полостей изменяемого объема II и YI отработавшие газы через открывающееся отверстие 18 в цилиндрическом золотнике (фиг. 11-14) и отверстия 24 и 23 в сборник отработавших газов 21, а далее в систему выхлопа двигателя (фиг. 15 и 16). Затем отверстия 18 и 22 перекрываются, ротор 7 вновь меняет направление вращения и цикл в полостях сгорания I-YIII повторяется в такой же последовательности при очередности рабочих ходов по полостям: I и Y, IY и YIII, III и YII, II и YI (фиг. 3-10). The working medium is absorbed due to rarefaction in the combustion cavities II and YI (Figs. 4 and 8) through the openings 25 in the rotor 7 and through the openings 15 and 16 in the cylindrical spools 13 and 14 after they coincide during rotation. The implementation of the holes 16 with a larger than the holes 15, the angular size provides a suction stroke during rotation of the rotor 7 from one extreme position to another. By the end of the suction stroke due to the rotation of the cylindrical spools 13 and 14 in different directions, the holes 15, 16 and 25 are mutually overlapping, the working medium is supplied to the cavity of variable volume II and YI. The rotor 7 begins to rotate in the opposite direction (Figs. 5 and 9), the working medium in the cavities of the variable volume II and YI is compressed (compression cycle). Holes 15, 16 and 26 begin to coincide, opening the outlet of the working medium in the cavity of variable volume I and Y, where the suction stroke occurs. After the rotor 7 is rotated to its extreme position in the cavities of the variable volume I and Y, the compression stroke starts, and in the cavities of the variable volume II and YI, the working medium is lit with candles 20 and the stroke of the working stroke occurs. The expanding gases press on the blade working bodies of the rotor 7, moving it to another extreme position, rotating the output shaft of the engine through the mechanism for converting the reciprocating motion of the rotor 7 and compressing the working medium in the cavities of the variable volume I and Y. Changing the direction of rotation, the rotor 7 from the cavities of variable volume II and YI, the exhaust gases through the opening hole 18 in the cylindrical spool (Figs. 11-14) and openings 24 and 23 into the exhaust gas collector 21, and then into the engine exhaust system (Figs. 15 and 16 ) Then the holes 18 and 22 are closed, the rotor 7 again changes the direction of rotation and the cycle in the combustion cavities I-YIII is repeated in the same sequence with the sequence of working strokes along the cavities: I and Y, IY and YIII, III and YII, II and YI (Fig. . 3-10).

Изготовление двигателя внутреннего сгорания с описанным выполнением корпуса 1, ротора 7 и системой газообмена упрощает конструкцию, требует меньшее количество клапанных элементов, улучшает газообмен и повышает мощностные показатели двигателя, поскольку обеспечиваются более полное наполнение полостей I-YIII рабочей средой и удаление из них отработавших газов. The manufacture of an internal combustion engine with the described embodiment of the housing 1, rotor 7 and the gas exchange system simplifies the design, requires fewer valve elements, improves gas exchange and increases engine performance, since more complete filling of the I-YIII cavities with the working medium and removal of exhaust gases from them are provided.

Claims

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, отличающийся тем, что, с целью улучщения газообмена и повышения мощностных показателей, система впуска топливовоздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично ступице ротора с возможностью взаимно противоположного вращения и связанными с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов. 1. INTERNAL COMBUSTION ENGINE with reciprocating movement of the working bodies, comprising a housing with a cylindrical working chamber divided into cavities of variable volume by radial projections of the housing, a rotor with a hub and blade working bodies mounted on an intermediate shaft in the working chamber, an output shaft, a conversion mechanism reciprocating motion of the rotor in the rotational movement of the output shaft, the valve control system with intake and exhaust manifolds and gear transmission, o characterized in that, in order to improve gas exchange and increase power indicators, the air-fuel mixture intake system is equipped with two cylindrical spools mounted concentrically to the rotor hub with the possibility of mutually opposite rotation and connected with cavities of variable volume using holes in the rotor hub in the area of the base of the working bodies, and the exhaust system is equipped with a rotating spool common to two adjacent cavities of variable volume mounted in a radial protrusion housing and associated with cavities of variable volume by means of holes in the side walls of the protrusions.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1 : 4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением I = 1 : 2. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the gear transmission connecting the spools of the intake system to the output shaft is made with a gear ratio i = 1: 4, and the gear connecting the spools of the exhaust system to the output shaft is made with a gear ratio I = 12.