RU2204032C1

RU2204032C1 - Heat engine

Info

Publication number: RU2204032C1
Application number: RU2002103542/06A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Соколов; С.А. Горбунов; О.В. Соколова; А.Н. Сафонов
Original assignee: Соколов Виктор Евгеньевич
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; rotary internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed engine has housing with delivery and expansion sets, each provided with ring piston, and external combustion chamber connected in turn to said sets. Design peculiarity of engine is that delivery and expansion sets are arranged coaxially in common ring chamber and are separated from each other by common floating ring piston. Engine is furnished with mechanism to impart plane-parallel circular motion to floating ring piston. Said mechanism is mounted on one of end face walls of ring chamber. Intake and outlet ports of delivery and expansion seat are made in opposite distributing end face wall of ring chamber. Said ports are separated from each other by corresponding movable cross partitions. Combustion chamber is arranged from outer side of distributing end face wall, and its housing is furnished with mechanism for displacement relative to said wall. Chamber has also flat with ports periodically registered with corresponding ports of delivery and expansion sets. EFFECT: improved efficiency of engine in operation. 15 cl, 27 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а конкретнее - к альтернативным схемам тепловых двигателей, в частности к роторным двигателям, которые разрабатываются для замены поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве привода в промышленности и на транспорте. The invention relates to power engineering, and more particularly to alternative schemes of heat engines, in particular to rotary engines, which are developed to replace reciprocating internal combustion engines, and can be used as a drive in industry and transport.

Известен тепловой двигатель, содержащий корпус с нагнетательным и расширительным агрегатами, внешнюю камеру сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам, трансмиссию для отбора мощности на выходной вал двигателя, воздухозаборный и выхлопной каналы. Для поочередного подключения камеры сгорания к нагнетательному и расширительному агрегатам используется система клапанов, каждый из которых имеет свой привод. Нагнетательный и расширительный агрегаты представляют собой кольцевую камеру с плоскими стенками, на периферии которой установлен кольцевой ротор, имеющий радиальные лопасти, размещенные в ограниченном секторе на его внутренней цилиндрической поверхности. В полости кольцевого ротора с эксцентриситетом расположен свободно вращающийся цилиндр, кинематически связанный с кольцевым ротором (см. авторское свидетельство СССР 1758264, F 02 G 5/02, 3/02, F 01 K 23/06, 30.08.1992, фиг. 2 и 3). В данном двигателе кольцевой ротор имеет большую поверхность контакта со стенкой кольцевой камеры, максимально смещенную относительно его оси вращения, что приводит к увеличению трения и повышенному износу ротора и стенок кольцевой камеры. Наличие радиальных лопастей на внутренней цилиндрической поверхности кольцевого ротора усложняет его изготовление и увеличивает инерционные нагрузки, так как ротор не может быть сбалансирован относительно оси вращения. Указанные недостатки уменьшают конкурентоспособность роторного двигателя относительно известных поршневых двигателей внутреннего сгорания, что затрудняет использование данного двигателя в качестве привода. A heat engine is known, comprising a housing with discharge and expansion units, an external combustion chamber, alternately connected to the discharge and expansion units, a transmission for power take-off to the engine output shaft, air intake and exhaust channels. A system of valves, each of which has its own drive, is used to alternately connect the combustion chamber to the discharge and expansion units. The discharge and expansion units are an annular chamber with flat walls, on the periphery of which an annular rotor is installed, having radial blades placed in a limited sector on its inner cylindrical surface. In the cavity of the annular rotor with eccentricity is a freely rotating cylinder kinematically connected with the annular rotor (see USSR author's certificate 1758264, F 02 G 5/02, 3/02, F 01 K 23/06, 08/30/1992, Fig. 2 and 3). In this engine, the annular rotor has a large contact surface with the wall of the annular chamber, maximally offset from its axis of rotation, which leads to increased friction and increased wear of the rotor and the walls of the annular chamber. The presence of radial blades on the inner cylindrical surface of the annular rotor complicates its manufacture and increases inertial loads, since the rotor cannot be balanced relative to the axis of rotation. These disadvantages reduce the competitiveness of a rotary engine relative to known reciprocating internal combustion engines, which complicates the use of this engine as a drive.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является тепловой двигатель, содержащий корпус с нагнетательным и расширительным агрегатами, каждый из которых имеет кольцевую камеру с плоскими торцевыми стенками, внутри которой с эксцентриситетом установлен кольцевой поршень, и подвижные поперечные перегородки, разделяющие полости высокого и низкого давления рабочего тракта агрегата, камеру сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам, трансмиссию для отбора мощности на выходной вал двигателя, воздухозаборный и выхлопной каналы (см. авторское свидетельство СССР 1665052, F 02 B 53/02, 23.07.1991). В известном двигателе в кольцевом поршне расширительного агрегата имеется форкамера, в которую поступает топливовоздушная смесь из нагнетательного агрегата и происходит воспламенение и первичное сгорание топлива. Достоинством двигателя является сравнительно простая форма кольцевого поршня, что упрощает его изготовление и балансировку. В данном двигателе скорость перемещения ротора и подвижных поперечных перегородок относительно стенок цилиндрической камеры сохраняется достаточно высокой, что увеличивает потери на трение и затрудняет уплотнение поршня и подвижных поперечных перегородок относительно кольцевой камеры. Это приводит к снижению эффективности двигателя как тепловой машины, так как утечки горячего газа начинаются еще при горении топлива в форкамере. Утечки снижают максимальное давление при сгорании топлива в форкамере и не позволяют в полной мере реализовать преимущества сжигания топлива в постоянном объеме. Снижение эффективности преобразования тепловой энергии в механическую уменьшает конкурентоспособность данного роторного двигателя относительно известных поршневых двигателей внутреннего сгорания, что затрудняет использование его в качестве привода в промышленности и на транспорте. The closest to the claimed invention in terms of essential features is a heat engine comprising a housing with injection and expansion units, each of which has an annular chamber with flat end walls, inside of which an annular piston is mounted with eccentricity, and movable transverse partitions separating the cavities of high and low pressure of the working path of the unit, the combustion chamber, which is alternately connected to the discharge and expansion units, transmission for selection of NOSTA to the output shaft of the engine, the air intake and exhaust channels (see. USSR Inventor's Certificate 1665052, F 02 B 53/02, 23.07.1991). In the known engine in the annular piston of the expansion unit there is a prechamber into which the air-fuel mixture enters from the discharge unit and ignition and primary combustion of the fuel occurs. The advantage of the engine is the relatively simple shape of the annular piston, which simplifies its manufacture and balancing. In this engine, the speed of movement of the rotor and movable transverse partitions relative to the walls of the cylindrical chamber remains high enough, which increases friction losses and makes it difficult to seal the piston and movable transverse partitions relative to the annular chamber. This leads to a decrease in the efficiency of the engine as a heat engine, since leaks of hot gas begin even when the fuel burns in the prechamber. Leaks reduce the maximum pressure during the combustion of the fuel in the prechamber and do not allow to fully realize the benefits of burning fuel in a constant volume. The decrease in the efficiency of converting thermal energy into mechanical energy reduces the competitiveness of this rotary engine relative to the known reciprocating internal combustion engines, which makes it difficult to use it as a drive in industry and transport.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка теплового двигателя с более эффективным преобразованием тепловой энергии в механическую за счет уменьшения влияния утечек и снижения потерь на трение, который будет конкурентоспособен по отношению к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Другой задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка теплового двигателя с уменьшенными инерционными нагрузками на корпус и вал двигателя. The problem to which the claimed invention is directed is to develop a heat engine with a more efficient conversion of heat energy into mechanical energy by reducing the effect of leaks and reducing friction losses, which will be competitive with reciprocating internal combustion engines. Another objective to which the present invention is directed is the development of a heat engine with reduced inertial loads on the body and shaft of the engine.

Поставленная техническая задача решается тем, что в тепловом двигателе, содержащем корпус с нагнетательным и расширительным агрегатами, каждый из которых имеет кольцевую камеру с плоскими торцевыми стенками, внутри которой с эксцентриситетом установлен кольцевой поршень, и подвижные поперечные перегородки, разделяющие полости высокого и низкого давления рабочего тракта агрегата, камеру сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам, трансмиссию для отбора мощности на выходной вал двигателя, воздухозаборный и выхлопной каналы, согласно изобретению нагнетательный и расширительный агрегаты расположены коаксиально и имеют общую кольцевую камеру, рабочие тракты указанных агрегатов отделены друг от друга плавающим кольцом, которое является плавающим кольцевым поршнем нагнетательного и расширительного агрегатов, при этом двигатель оснащен механизмом для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения, размещенным на одной из торцевых стенок кольцевой камеры, в противоположной распределительной торцевой стенке кольцевой камеры выполнены впускные и выпускные окна нагнетательного и расширительного агрегатов, отделенные друг от друга соответствующими подвижными поперечными перегородками, камера сгорания размещена с внешней стороны распределительной торцевой стенки, корпус камеры сгорания установлен подвижно относительно данной стенки, снабжен механизмом для перемещения его относительно распределительной торцевой стенки кольцевой камеры и оснащен плоской стенкой, примыкающей снаружи к распределительной торцевой стенке, и несколькими автономными отсеками, образующими замкнутые полости сжигания топлива, при этом в каждом отсеке в плоской стенке выполнено как минимум одно окно, периодически совмещаемое с выпускным окном нагнетательного агрегата и впускным окном расширительного агрегата. The stated technical problem is solved in that in a heat engine containing a housing with discharge and expansion units, each of which has an annular chamber with flat end walls, inside which an annular piston is mounted with an eccentricity, and movable transverse partitions separating the high and low pressure cavities of the worker the path of the unit, the combustion chamber, alternately connected to the discharge and expansion units, a transmission for power take-off to the engine output shaft, air the intake and exhaust channels, according to the invention, the discharge and expansion units are coaxial and have a common annular chamber, the working paths of these units are separated from each other by a floating ring, which is a floating ring piston of the discharge and expansion units, while the engine is equipped with a mechanism for communicating to the floating ring piston plane-parallel circular motion, placed on one of the end walls of the annular chamber, in the opposite distribution end The inlet and outlet windows of the discharge and expansion units are made of the wall of the annular chamber, separated from each other by respective movable transverse partitions, the combustion chamber is located on the outside of the distribution end wall, the combustion chamber body is mounted movably relative to this wall, and is equipped with a mechanism for moving it relative to the distribution end wall the walls of the annular chamber and is equipped with a flat wall adjacent to the outside of the distribution end wall, and several lkimi autonomous compartments forming a closed combustion chamber, wherein in each compartment a flat wall formed of at least one window, are periodically aligned with the outlet port and the discharge unit inlet port of the expansion unit.

При этом механизм для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения оснащен по меньшей мере двумя кривошипами подвески плавающего кольцевого поршня, шипы которых введены в гнезда, выполненные в плавающем кольцевом поршне, а валы оснащены цапфами, опирающимися на подшипники в торцевой стенке кольцевой камеры. In this case, the mechanism for informing the floating ring piston of plane-parallel circular motion is equipped with at least two suspension cranks of the suspension of the floating ring piston, the spikes of which are inserted into the nests made in the floating ring piston, and the shafts are equipped with pins supported by bearings in the end wall of the annular chamber.

Кроме того, трансмиссия отбора мощности на выходной вал двигателя выполнена в виде зубчатой передачи, соединяющей, по меньшей мере, вал одного из кривошипов подвески плавающего кольцевого поршня с выходным валом двигателя. In addition, the power take-off transmission to the engine output shaft is made in the form of a gear transmission connecting at least the shaft of one of the suspension cranks of the floating ring piston to the engine output shaft.

При этом на валу каждого кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня закреплен второй кривошип, расположенный на противоположном конце вала с внешней стороны торцевой стенки кольцевой камеры, шип второго кривошипа расположен диаметрально противоположно относительно шипа кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня, а трансмиссия отбора мощности на выходной вал двигателя оснащена зубчатой передачей внутреннего зацепления, ведущая шестерня которой закреплена на шипах вторых кривошипов, а ведомая - на выходном валу двигателя. At the same time, a second crank is mounted on the shaft of each suspension crank of the floating ring piston located on the opposite end of the shaft on the outer side of the end wall of the annular chamber, the spike of the second crank is diametrically opposite to the stud of the suspension crank of the floating ring piston, and the power take-off transmission to the engine output shaft is equipped gear internal gearing, the drive gear of which is mounted on the spikes of the second cranks, and the driven gear on the output shaft of the engine.

Кроме того, корпус камеры сгорания установлен на торцевой распределительной стенке кольцевой камеры с возможностью вращения и размещен в неподвижном кожухе на внешней поверхности распределительной торцевой стенки кольцевой камеры, при этом механизм перемещения корпуса камеры сгорания включает кривошип, шип которого введен в гнездо, выполненное в плавающем кольцевом поршне, а вал оснащен цапфой, опирающейся на подшипник в распределительной торцевой стенке кольцевой камеры, примыкающей к камере сгорания, и трансмиссию, соединяющую вал кривошипа с корпусом камеры сгорания. In addition, the housing of the combustion chamber is mounted on the end distribution wall of the annular chamber rotatably and placed in a stationary casing on the outer surface of the distribution end wall of the annular chamber, while the mechanism of movement of the housing of the combustion chamber includes a crank, the spike of which is inserted into a socket made in a floating annular piston, and the shaft is equipped with a pin resting on the bearing in the distribution end wall of the annular chamber adjacent to the combustion chamber, and a transmission connecting the shaft crank with the body of the combustion chamber.

При этом трансмиссия, соединяющая вал кривошипа с корпусом камеры сгорания, выполнена в виде зубчатой или цепной передачи. In this case, the transmission connecting the crank shaft to the combustion chamber body is made in the form of a gear or chain transmission.

Кроме того, в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе закреплена свеча зажигания. In addition, a hole is made in each insulated compartment in the side wall of the combustion chamber housing, and a spark plug is fixed in the casing.

При этом в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе закреплена форсунка впрыска топлива в камеру сгорания. At the same time, a hole is made in each insulated compartment in the side wall of the combustion chamber housing, and a nozzle of fuel injection into the combustion chamber is fixed in the casing.

Кроме того, в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе со смещением по углу относительно друг друга закреплены форсунка впрыска топлива в камеру сгорания и свеча зажигания. In addition, a hole is made in each insulated compartment in the side wall of the combustion chamber housing, and a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber and a spark plug are fixed in the casing with an angle offset relative to each other.

При этом полость сжигания топлива каждого отсека оснащена перфорированной перегородкой, разделяющей ее на две части. At the same time, the fuel combustion cavity of each compartment is equipped with a perforated partition dividing it into two parts.

Кроме того, подвижная поперечная перегородка, установленная в расширительном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю поверхность внешней стенки кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внешней поверхности плавающего кольцевого поршня, подвижная поперечная перегородка, установленная в нагнетательном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю стенку кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внутренней поверхности плавающего кольцевого поршня. In addition, the movable transverse partition installed in the expansion unit, one end rests on the inner surface of the outer wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the outer surface of the floating annular piston, the movable transverse partition installed in the discharge unit, one end leans on the inner wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the inner surface of the floating annular piston.

При этом поверхности, на которые опираются подвижные перегородки, выполнены плоскими. In this case, the surfaces on which the movable partitions rest are made flat.

Кроме того, подвижные поперечные перегородки расширительного и нагнетательного агрегатов размещены в одном секторе кольцевой камеры параллельно друг другу, смещены относительно друг друга в тангенциальном направлении и жестко соединены между собой боковой пластиной, в плавающем кольцевом поршне пазы под подвижные поперечные перегородки выполнены параллельными и встречно направленными, а на боковой поверхности плавающего кольцевого поршня выполнен дополнительный паз, в котором размещена пластина, соединяющая подвижные поперечные перегородки. In addition, the movable transverse partitions of the expansion and discharge units are located in the same sector of the annular chamber parallel to each other, are displaced relative to each other in the tangential direction and are rigidly interconnected by the side plate, in the floating annular piston, the grooves for the movable transverse partitions are made parallel and counter-directed, and on the side surface of the floating annular piston an additional groove is made in which a plate is placed connecting the movable transverse eregorodki.

При этом двигатель снабжен второй боковой пластиной, соединяющей подвижные поперечные перегородки, а на противоположной боковой поверхности плавающего кольцевого поршня выполнен второй паз под указанную боковую пластину. In this case, the engine is equipped with a second side plate connecting the movable transverse partitions, and on the opposite side surface of the floating annular piston a second groove is made for the specified side plate.

Кроме того, расширительный и нагнетательный агрегаты оснащены несколькими подвижными поперечными перегородками, равномерно размещенными по окружности и делящими полости расширительного и нагнетательного агрегатов на отдельные сектора, каждый из которых оснащен собственными впускным и выпускным окнами, и соответствующим количеством камер сгорания, установленных над указанными окнами и оснащенных неподвижными кожухами с размещенными в них вращающимися корпусами камер сгорания с плоскими распределительными стенками с окнами, поочередно подключаемыми к выпускному окну нагнетательного агрегата и к впускному окну расширительного агрегата. In addition, the expansion and discharge units are equipped with several movable transverse baffles, evenly spaced around the circumference and dividing the cavities of the expansion and discharge units into separate sectors, each of which is equipped with its own inlet and outlet windows, and the corresponding number of combustion chambers installed above these windows and equipped fixed casings with rotating housings of combustion chambers housed in them with flat distribution walls with windows, at least edno is connected to the outlet port and the discharge unit to the inlet port of the expansion unit.

Сущность изобретения заключается в том, что оснащение двигателя плавающим кольцом, которое является плавающим кольцевым поршнем нагнетательного и расширительного агрегатов, и механизмом для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения обеспечивает равномерный износ плавающего кольцевого поршня и стенок камеры, так как все точки кольцевого поршня имеют одинаковую скорость перемещения относительно стенок кольцевой камеры, при этом абсолютная величина скорости перемещения плавающего кольцевого поршня существенно меньше, чем скорость перемещения ротора в известных роторных двигателях, в том числе в двигателях, принятых в качестве аналога и прототипа. Уменьшение износа способствует уменьшению утечек по зазорам между кольцевым поршнем и стенками кольцевой камеры. Размещение нагнетательного и расширительного агрегатов коаксиально в общей кольцевой камере и наличие в указанных агрегатах общего кольцевого поршня вдвое уменьшает количество перемещающихся относительно друг друга элементов двигателя, что снижает утечки и упрощает балансировку двигателя. Снабжение двигателя подвижной камерой сгорания, корпус которой размещен с внешней стороны распределительной торцевой стенки, снабжен механизмом для перемещения его относительно распределительной торцевой стенки кольцевой камеры и оснащен плоской стенкой, примыкающей снаружи к распределительной торцевой стенке, и несколькими автономными отсеками, образующими замкнутые полости сжигания топлива, при этом в каждом отсеке в плоской стенке выполнено как минимум одно окно, периодически совмещаемое с выпускным окном нагнетательного агрегата и впускным окном расширительного агрегата, позволяет обойтись без распределительных клапанов, что упрощает конструктивную схему двигателя и позволяет организовать сгорание топлива при постоянном объеме. Выполнение кольцевой камеры с плоскими торцевыми стенками позволяет удобно скомпоновать подвижную камеру сгорания и механизм для плоскопараллельного кругового движения поршня, разместив их на противоположных торцевых стенках кольцевой камеры. The essence of the invention lies in the fact that equipping the engine with a floating ring, which is a floating ring piston of the injection and expansion units, and a mechanism for communicating plane-circular circular motion to the floating ring piston, ensures uniform wear of the floating ring piston and the chamber walls, since all points of the ring piston have the same the speed of movement relative to the walls of the annular chamber, while the absolute value of the speed of movement of the floating annular pores nya is substantially less than the velocity of movement of the rotor in the prior art rotary engines, including engines, taken as analogue and prototype. Reduced wear helps to reduce leakage in the gaps between the annular piston and the walls of the annular chamber. The placement of the injection and expansion units coaxially in the common annular chamber and the presence of the common annular piston in these units halves the number of engine elements moving relative to each other, which reduces leakage and simplifies the balancing of the engine. The engine is supplied with a movable combustion chamber, the housing of which is located on the outside of the distribution end wall, is equipped with a mechanism for moving it relative to the distribution end wall of the annular chamber and is equipped with a flat wall adjacent to the distribution end wall and several autonomous compartments forming closed fuel combustion cavities, at the same time, at least one window is made in each compartment in the flat wall, periodically aligned with the outlet window of the discharge unit ATA and the inlet window of the expansion unit, dispense with the distribution valves, which simplifies the design of the engine and allows you to organize the combustion of fuel at a constant volume. The implementation of the annular chamber with flat end walls makes it possible to conveniently assemble a movable combustion chamber and a mechanism for plane-parallel circular motion of the piston by placing them on opposite end walls of the annular chamber.

Оснащение механизма для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения по меньшей мере двумя кривошипами подвески кольцевого поршня, шипы которых введены в гнезда, выполненные в кольцевом поршне, а валов - цапфами, опирающимися на подшипники в торцевой стенке кольцевой камеры, гарантирует перемещение кольцевого поршня по заданному закону при любой компоновке указанного механизма на торцевой стенке кольцевой камеры. Скорость перемещений кольцевого поршня относительно стенок кольцевой камеры будет равняться окружной скорости концов кривошипов. The equipment of the mechanism for communicating to the floating annular piston of plane-parallel circular motion by at least two cranks of suspension of the annular piston, the spikes of which are inserted into the slots made in the annular piston, and the shafts by the pins supported by the bearings in the end wall of the annular chamber, guarantees the annular piston to move along a given the law for any arrangement of the specified mechanism on the end wall of the annular chamber. The speed of movement of the annular piston relative to the walls of the annular chamber will be equal to the peripheral speed of the ends of the cranks.

Размещение механизма для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения на торцевой стенке кольцевой камеры позволяет использовать валы кривошипов в трансмиссии для отбора мощности на выходной вал двигателя, а закрепление на валу каждого кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня второго кривошипа, расположенного на противоположном конце вала диаметрально противоположно относительно кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня, и оснащение трансмиссии отбора мощности на выходной вал двигателя зубчатой передачей внутреннего зацепления, ведущая шестерня которой закреплена на шипах вторых кривошипов, а ведомая - на выходном валу двигателя, позволяет уменьшить инерционные нагрузки на двигатель, компенсировав перемещение кольцевого поршня перемещением в противоположном направлении ведущей шестерни зубчатой передачи внутреннего зацепления. Placing a mechanism for communicating plane-circular circular motion to the floating ring piston on the end wall of the annular chamber allows the use of crank shafts in the transmission to take power to the engine output shaft, and securing the second crank located on the opposite end of the shaft diametrically opposite to the shaft of each suspension crank for the suspension of the floating ring piston crank suspension floating ring piston, and equipment transmission power take-off on the output motor shaft The internal gearing gear, the drive gear of which is mounted on the spikes of the second cranks, and the driven gear on the engine output shaft, can reduce the inertial loads on the engine by compensating for the movement of the annular piston by moving the internal gear drive gear in the opposite direction.

Установка корпуса камеры сгорания на торцевой распределительной стенке кольцевой камеры с возможностью вращения в неподвижном кожухе, закрепленном на внешней поверхности распределительной торцевой стенки кольцевой камеры, позволяет использовать в механизме перемещения камеры сгорания те же элементы, что и в механизме для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения, упрощает согласование перемещения камеры сгорания с перемещением кольцевого поршня и повышает технологичность двигателя за счет унифицирования его элементов. The installation of the housing of the combustion chamber on the end distribution wall of the annular chamber with the possibility of rotation in a fixed casing, mounted on the outer surface of the distribution end wall of the annular chamber, allows the use of the same elements in the mechanism for moving the combustion chamber as in the mechanism for communicating plane circular circular motion to the floating ring piston , simplifies the coordination of the movement of the combustion chamber with the movement of the annular piston and increases the adaptability of the engine due to the uni its elements.

Выполнение в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания отверстия и закрепление на боковой стенке кожуха или свечи зажигания, или форсунки впрыска топлива в камеру сгорания, или обоих этих элементов обеспечивают использование данного изобретения в карбюраторных двигателях, в двигателях с инжекционным впрыском топлива в камеру сгорания с принудительным зажиганием от свечи и в двигателях с самовоспламением топлива в камере сгорания аналогично дизельному двигателю. The implementation in each insulated compartment in the side wall of the housing of the combustion chamber of the hole and fixing on the side wall of the casing or spark plugs, or nozzles of fuel injection into the combustion chamber, or both of these elements, enable the use of this invention in carburetor engines, in engines with fuel injection into the chamber combustion with forced ignition from a candle and in engines with self-ignition of fuel in the combustion chamber is similar to a diesel engine.

Оснащение полости сжигания топлива каждого отсека кольцевой перфорированной перегородкой, разделяющей ее на две части, улучшает условия сжигания топлива аналогично форкамерным двигателям внутреннего сгорания, что способствует полноте сгорания топлива и снижает вредные выбросы в атмосферу. Equipping the fuel combustion cavity of each compartment with an annular perforated partition dividing it into two parts improves the fuel combustion conditions similarly to prechamber internal combustion engines, which contributes to the completeness of fuel combustion and reduces harmful emissions into the atmosphere.

Выполнение подвижной поперечной перегородки, установленной в расширительном агрегате, так, что она одним торцом опирается на внутреннюю поверхность внешней стенки кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внешней поверхности плавающего кольцевого поршня, и подвижной поперечной перегородки, установленной в нагнетательном агрегате, так, что она одним торцом опирается на внутреннюю стенку кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внутренней поверхности плавающего кольцевого поршня, сокращает габариты двигателя и его материалоемкость. The implementation of the movable transverse partition installed in the expansion unit, so that it rests with one end on the inner surface of the outer wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the outer surface of the floating annular piston, and the movable transverse partition installed in the discharge unit , so that it rests with one end on the inner wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the inner surface of the floating annular piston, reduces motor size and material consumption.

Выполнение плоскими поверхностей, на которые опираются подвижные перегородки, упрощает уплотнение подвижной перегородки относительно поверхности контакта. The execution of flat surfaces on which the movable partitions rest, simplifies the compaction of the movable partitions relative to the contact surface.

Размещение подвижных поперечных перегородок расширительного и нагнетательного агрегатов в одном секторе кольцевой камеры параллельно друг другу, со смещением относительно друг друга в тангенциальном направлении и жесткое соединение их между собой боковой пластиной, обеспечивает согласованное движение указанных перегородок за счет образования единой жесткой конструкции, а выполнение в плавающем кольцевом поршне ответных указанным перегородкам пазов параллельными и встречно направленными, при наличии на боковой поверхности плавающего кольцевого поршня дополнительного паза, в котором размещена пластина, соединяющая подвижные поперечные перегородки, обеспечивает согласование движения подвижных поперечных перегородок с движением плавающего кольцевого поршня. Placing the movable transverse partitions of the expansion and discharge units in the same sector of the annular chamber parallel to each other, offset in the tangential direction relative to each other and rigidly connecting them together by the side plate, ensures the coordinated movement of these partitions due to the formation of a single rigid structure, and the execution in floating the annular piston of the grooves corresponding to the indicated partition walls parallel and counter-directed, if I float on the side surface The joint annular piston of the additional groove in which the plate connecting the movable transverse baffles is located ensures the movement of the movable transverse baffles with the motion of the floating annular piston.

Введение второй боковой пластиной, соединяющей подвижные поперечные перегородки, повышает жесткость конструкции и уменьшает утечки по торцевым стенкам. The introduction of a second side plate connecting the movable transverse partitions increases the rigidity of the structure and reduces leakage on the end walls.

Оснащение расширительного и нагнетательного агрегатов несколькими подвижными поперечными перегородками, равномерно размещенными по окружности и делящими полости расширительного и нагнетательного агрегатов на отдельные сектора, каждый из которых оснащен собственными впускным и выпускным окнами, и соответствующим количеством камер сгорания, установленных над указанными окнами и оснащенных неподвижными кожухами с размещенными в них вращающимися корпусами камер сгорания с плоскими распределительными стенками с окнами, поочередно подключаемыми к выпускному окну нагнетательного агрегата и к впускному окну расширительного агрегата, позволяет создавать двигатели с повышенной мощностью. Equipping the expansion and discharge units with several movable transverse baffles evenly spaced around the circumference and dividing the cavities of the expansion and discharge units into separate sectors, each of which is equipped with its own inlet and outlet windows, and the corresponding number of combustion chambers installed above said windows and equipped with fixed casings with rotating housings of combustion chambers with flat distribution walls with windows placed therein, alternately dklyuchaemymi to the outlet port and the discharge unit to the inlet port of the expansion unit, it allows you to create engines with increased power.

Приведенные чертежи иллюстрируют предпочтительное исполнение заявленного теплового двигателя и его работу. На фиг. 1 приведен поперечный разрез двигателя перпендикулярно оси кольцевой камеры; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В - В на фиг. 3; на фиг. 5 - вид Г - Г на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д - Д на фиг. 3; на фиг. 7 - поперечный разрез Е - Е на фиг. 6 для камеры сгорания для двигателя с карбюратором; на фиг. 8 и 9 - поперечный разрез камеры сгорания для "дизельного" двигателя и двигателя с инжекционной схемой впрыска топлива; на фиг. 10 - поперечный разрез двигателя с двумя камерами сгорания; на фиг. 11 - 27 приведены диаграммы, поясняющие работу теплового двигателя. The drawings illustrate a preferred embodiment of the claimed heat engine and its operation. In FIG. 1 shows a transverse section of the engine perpendicular to the axis of the annular chamber; in FIG. 2 - section A - A in FIG. 1; in FIG. 3 is a view B in FIG. 2; in FIG. 4 - section B - B in FIG. 3; in FIG. 5 - view G - D in FIG. 1; in FIG. 6 - section D - D in FIG. 3; in FIG. 7 is a transverse section E - E in FIG. 6 for a combustion chamber for an engine with a carburetor; in FIG. 8 and 9 are a cross-sectional view of a combustion chamber for a "diesel" engine and an engine with an fuel injection circuit; in FIG. 10 is a cross section of an engine with two combustion chambers; in FIG. 11 - 27 are diagrams explaining the operation of a heat engine.

Тепловой двигатель содержит корпус 1 с кольцевой камерой 2, имеющей внешнюю стенку 3, внутреннюю стенку 4 и две плоские торцевые стенки 5 и 6. The heat engine comprises a housing 1 with an annular chamber 2 having an outer wall 3, an inner wall 4, and two flat end walls 5 and 6.

Внутри кольцевой камеры с эксцентриситетом установлено плавающее кольцо, отделяющее друг от друга нагнетательный и расширительный агрегаты теплового двигателя, расположенные коаксиально в общей кольцевой камере 2. Плавающее кольцо является плавающим кольцевым поршнем 7 нагнетательного и расширительного агрегатов. A floating ring is installed inside the annular chamber with eccentricity, separating from each other the injection and expansion units of the heat engine, located coaxially in the common annular chamber 2. The floating ring is a floating ring piston 7 of the injection and expansion units.

Рабочий тракт 8 нагнетательного агрегата образован внутренней стенкой 4 кольцевой камеры, внутренней поверхностью плавающего кольцевого поршня 7, плоскими торцевыми стенками 5 и 6 и подвижной поперечной перегородкой 9, разделяющей полости высокого и низкого давления нагнетательного агрегата. The working path 8 of the injection unit is formed by the inner wall 4 of the annular chamber, the inner surface of the floating annular piston 7, the flat end walls 5 and 6 and the movable transverse partition 9 separating the cavities of the high and low pressure of the injection unit.

Рабочий тракт 10 расширительного агрегата образован внешней стенкой 3 кольцевой камеры, внешней поверхностью плавающего кольцевого поршня 7, плоскими торцевыми стенками 5 и 6 и подвижной поперечной перегородкой 11, разделяющей полости высокого и низкого давления расширительного агрегата. The working path 10 of the expansion unit is formed by the outer wall 3 of the annular chamber, the outer surface of the floating annular piston 7, the flat end walls 5 and 6 and the movable transverse partition 11 separating the cavities of high and low pressure of the expansion unit.

Двигатель оснащен механизмом для сообщения плавающему кольцевому поршню 7 плоскопараллельного кругового движения, размещенным на торцевой стенке 6 кольцевой камеры 2. Указанный механизм включает в себя четыре кривошипа 12 подвески плавающего кольцевого поршня, шипы 13 которых введены в гнезда 14, выполненные в плавающем кольцевом поршне, а валы 15 оснащены цапфами 16, опирающимися на подшипники 17 скольжения в торцевой стенке 6 кольцевой камеры. На валу 15 каждого кривошипа 12 подвески плавающего кольцевого поршня закреплен второй кривошип 18, расположенный на противоположном конце вала с внешней стороны торцевой стенки 6 кольцевой камеры. Шип кривошипа 18 расположен диаметрально противоположно относительно шипа 13 кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня. Трансмиссия 19 отбора мощности на выходной вал 20 двигателя оснащена зубчатой передачей внутреннего зацепления, ведущая шестерня 21 которой закреплена на шипах кривошипов 18, а ведомая шестерня 22 закреплена на выходном валу двигателя. Для соединения валов кривошипов может использоваться любая другая трансмиссия: зубчатая, цепная или ременная. The engine is equipped with a mechanism for communicating to the floating annular piston 7 of plane-parallel circular motion located on the end wall 6 of the annular chamber 2. This mechanism includes four cranks 12 for hanging the floating annular piston, the spikes 13 of which are inserted into the sockets 14 made in the floating annular piston, and shafts 15 are equipped with trunnions 16, which are supported by bearings 17 in the end wall 6 of the annular chamber. On the shaft 15 of each crank 12 of the suspension of the floating annular piston is fixed a second crank 18 located on the opposite end of the shaft from the outer side of the end wall 6 of the annular chamber. The crank spike 18 is located diametrically opposed to the suspension crank spike 13 of the floating annular piston. The power take-off transmission 19 to the engine output shaft 20 is equipped with an internal gear gear, the drive gear 21 of which is mounted on the spikes of the cranks 18, and the driven gear 22 is mounted on the engine output shaft. To connect the shafts of the cranks, any other transmission can be used: gear, chain or belt.

Торцевая стенка 5 кольцевой камеры является распределительной стенкой и в ней выполнены впускное 23 и выпускное 24 окна нагнетательного агрегата и впускное 25 и выпускное 26 окна расширительного агрегата. Подвижная поперечная перегородка 9 отделяет друг от друга впускное и выпускное окна нагнетательного агрегата, а подвижная поперечная перегородка 11 отделяет друг от друга впускное и выпускное окна расширительного агрегата. The end wall 5 of the annular chamber is a distribution wall and the inlet 23 and the outlet 24 of the discharge unit window and the inlet 25 and outlet 26 of the expansion unit window are made in it. The movable transverse partition 9 separates the inlet and outlet windows of the discharge unit from each other, and the movable transverse partition 11 separates the inlet and outlet windows of the expansion unit from each other.

Подвижная поперечная перегородка 11, установленная в расширительном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю поверхность внешней стенки 3 кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз 27, выполненный на внешней поверхности кольцевого поршня 7, подвижная поперечная перегородка 9, установленная в нагнетательном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю стенку кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз 28, выполненный на внутренней поверхности кольцевого поршня 7. Поверхности 29 и 30, на которые опираются подвижные перегородки 9 и 11, выполнены плоскими. Плоскими могут быть выполнены также участки внутренней и внешней поверхностей кольцевого поршня 7, в зоне которых выполнены пазы 27 и 28. The movable transverse baffle 11 installed in the expansion unit rests with one end face on the inner surface of the outer wall 3 of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove 27 made on the outer surface of the annular piston 7, the movable transverse baffle 9 installed in the discharge unit, one end face rests on the inner wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove 28, made on the inner surface of the annular piston 7. Surfaces 29 and 30, which rely on Vision partitions 9 and 11, are flat. Sections of the inner and outer surfaces of the annular piston 7 can also be made flat, in the area of which grooves 27 and 28 are made.

Смежные подвижные поперечные перегородки 9 и 11 нагнетательного и расширительного агрегатов размещены в одном секторе кольцевой камеры параллельно друг другу, смещены относительно друг друга в тангенциальном направлении и жестко соединены между собой боковой пластиной 31, образуя единый модуль синхронно движущихся смежных поперечных перегородок 9 и 11. Adjacent movable transverse partitions 9 and 11 of the injection and expansion units are located in the same sector of the annular chamber parallel to each other, are displaced relative to each other in the tangential direction and are rigidly interconnected by the side plate 31, forming a single module of synchronously moving adjacent transverse partitions 9 and 11.

В плавающем кольцевом поршне 7 пазы 27 и 28 выполнены параллельными и встречно направленными, а на его боковой поверхности выполнен дополнительный паз 32, в котором размещена пластина 31, соединяющая смежные подвижные поперечные перегородки 9 и 11. Единый модуль снабжен второй боковой пластиной 33, соединяющей подвижные поперечные перегородки 9 и 11, а на противоположной боковой поверхности плавающего кольцевого поршня 7 выполнен второй паз 34, в котором размещается боковая пластина 33. Для уменьшения утечек зазоры между стенками поперечных перегородок 9 и 11 и боковых пластин 31 и 33 и контактирующими с ними стенками пазов 27, 28, 32 и 34 плавающего кольцевого поршня 7 и стенками 3-6 кольцевой камеры 2 могут быть уплотнены любым способом. In the floating annular piston 7, the grooves 27 and 28 are parallel and counter-directed, and an additional groove 32 is made on its side surface, in which a plate 31 is placed connecting the adjacent movable transverse partitions 9 and 11. The single module is provided with a second side plate 33 connecting the movable the transverse partitions 9 and 11, and on the opposite side surface of the floating annular piston 7, a second groove 34 is made in which the side plate 33 is placed. To reduce leakage, the gaps between the walls of the transverse partitions the rod 9 and 11 and the side plates 31 and 33 and the contacting walls of the grooves 27, 28, 32 and 34 of the floating annular piston 7 and the walls 3-6 of the annular chamber 2 can be sealed in any way.

Двигатель имеет внешнюю камеру 35 сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам. Камера 35 сгорания размещена с внешней стороны распределительной торцевой стенки 5. Корпус 36 камеры сгорания установлен подвижно относительно торцевой распределительной стенки и может вращаться вокруг оси, перпендикулярной торцевой стенке 5. Корпус 36 размещен в неподвижном кожухе 37 и оснащен плоской стенкой 38, примыкающей снаружи к распределительной торцевой стенке 5, и имеет, например, три автономных отсека 39а, 39б и 39с, образующих замкнутые полости сжигания топлива. В каждом отсеке в плоской стенке имеется как минимум одно окно 40, с помощью которого камера сгорания поочередно подключается к рабочему тракту нагнетательного и расширительного агрегатов. Размещение и форма окна 40 в плоской стенке согласуются с выпускным окном 24 нагнетательного агрегата и впускным окном 25 расширительного агрегата. Имеется механизм 41 для перемещения корпуса 36 камеры сгорания относительно распределительной торцевой стенки 5 кольцевой камеры 2, включающий в себя кривошип 42, шип 43 которого введен в гнездо 44, выполненное в плавающем кольцевом поршне. Вал 45 кривошипа оснащен цапфой 46, опирающейся на подшипник 47 в распределительной торцевой стенке 5 в зоне, примыкающей к камере сгорания. Механизм 41 включает также трансмиссию, например цепную передачу 48, соединяющую вал кривошипа с камерой сгорания. Возможно использование также других трансмиссий, например зубчатой передачи. Полость сжигания топлива каждого отсека оснащена перфорированной перегородкой 49, разделяющей ее на две части. К впускному окну 23 нагнетательного агрегата подключен патрубок 50 воздухозаборного канала. К выпускному окну 26 расширительного агрегата подключен патрубок 51 выхлопного канала. The engine has an external combustion chamber 35, alternately connected to the discharge and expansion units. The combustion chamber 35 is located on the outside of the distribution end wall 5. The housing 36 of the combustion chamber is mounted movably relative to the end distribution wall and can rotate around an axis perpendicular to the end wall 5. The housing 36 is located in the stationary casing 37 and is equipped with a flat wall 38 adjacent to the distribution wall the end wall 5, and has, for example, three autonomous compartments 39a, 39b and 39c, forming a closed cavity for burning fuel. In each compartment in the flat wall there is at least one window 40, with the help of which the combustion chamber is alternately connected to the working path of the discharge and expansion units. The placement and shape of the window 40 in the flat wall is consistent with the outlet window 24 of the discharge unit and the inlet window 25 of the expansion unit. There is a mechanism 41 for moving the housing 36 of the combustion chamber relative to the distribution end wall 5 of the annular chamber 2, including a crank 42, a spike 43 of which is inserted into a socket 44 made in a floating annular piston. The crank shaft 45 is equipped with a pin 46 resting on the bearing 47 in the distribution end wall 5 in the area adjacent to the combustion chamber. The mechanism 41 also includes a transmission, for example a chain gear 48, connecting the crank shaft to the combustion chamber. You can also use other transmissions, such as gears. The fuel combustion cavity of each compartment is equipped with a perforated partition 49 dividing it into two parts. To the inlet window 23 of the discharge unit is connected to the pipe 50 of the intake channel. An exhaust duct 51 is connected to the exhaust window 26 of the expansion unit.

Схема подачи топлива в камеру сгорания и сжигания топлива в камере сгорания определяется типом двигателя. The fuel supply to the combustion chamber and the combustion of fuel in the combustion chamber is determined by the type of engine.

В двигателе с карбюраторной системой подачи (фиг. 7) топливо впрыскивается в воздухозаборный канал (не показано). В нагнетательный агрегат и в камеру сгорания поступает топливовоздушная смесь. В каждом изолированном отсеке 39 в боковой стенке корпуса 36 камеры сгорания выполнено отверстие 52. В кожухе 37 в зоне, примыкающей к впускному окну нагнетательного агрегата, закреплена свеча 53 зажигания. Воспламенение топлива происходит при размещении отверстия 52 напротив свечи 53 зажигания. In an engine with a carburetor feed system (FIG. 7), fuel is injected into an air intake duct (not shown). Air-fuel mixture enters the discharge unit and the combustion chamber. An opening 52 is made in each insulated compartment 39 in the side wall of the housing 36 of the combustion chamber. An ignition plug 53 is fixed in the casing 37 in the area adjacent to the inlet window of the discharge unit. Ignition of the fuel occurs when the hole 52 is opposite the spark plug 53.

В "дизельном" варианте двигателя (фиг. 8) топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Форсунка 54 впрыска топлива размещается в зоне кожуха, прилегающей к впускному окну расширительного агрегата. Впрыск топлива и воспламенение его происходят при размещении отверстия 52 напротив форсунки 54 впрыска. In the "diesel" version of the engine (Fig. 8), fuel is injected directly into the combustion chamber. The fuel injection nozzle 54 is located in the casing area adjacent to the inlet window of the expansion unit. Fuel injection and ignition occur when the hole 52 is placed opposite the injection nozzle 54.

В двигателях с инжекторной системой подачи топлива (фиг. 9) в кожухе 37 закреплены инжектор 55 и свеча 56 зажигания. Свеча 56 зажигания располагается в зоне, примыкающей к впускному окну расширительного агрегата, так же как и в двигателях с карбюраторной системой подачи топлива. Инжектор 55 располагается относительно выпускного окна 24 нагнетательного агрегата со смещением по углу в направлении поворота корпуса 36 камеры сгорания так, чтобы окно 52 отсека 39 располагалось напротив форсунки впрыска после отсечения полости отсека 39 от полости нагнетательного агрегата. Конкретная величина смещения определяется взаимным расположением и формой выпускного окна 24 нагнетательного агрегата и окна 40 в отсеке 39. In engines with an fuel injection system (Fig. 9), an injector 55 and a spark plug 56 are fixed in the casing 37. The spark plug 56 is located in the area adjacent to the inlet window of the expansion unit, as well as in engines with a carburetor fuel supply system. The injector 55 is located relative to the outlet window 24 of the injection unit with an angle offset in the direction of rotation of the housing 36 of the combustion chamber so that the window 52 of the compartment 39 is located opposite the injection nozzle after cutting off the cavity of the compartment 39 from the cavity of the injection unit. The specific amount of displacement is determined by the relative position and shape of the outlet window 24 of the discharge unit and the window 40 in the compartment 39.

В варианте исполнения изобретения, показанном на фиг. 10, в расширительном и нагнетательном агрегатах установлены по две подвижные поперечные перегородки 9 и 11, делящие полости каждого из указанных агрегатов на два равных сектора. Каждый из секторов оснащен собственными впускным 23 (25) и выпускным 24 (26) окнами. Двигатель оснащен двумя камерами сгорания, установленными над указанными окнами и оснащенными неподвижными кожухами с размещенными в них вращающимися корпусами камер сгорания с плоскими распределительными стенками с окнами, поочередно подключаемыми к выпускному окну нагнетательного агрегата и к впускному окну расширительного агрегата, конструкция которых аналогична ранее описанному варианту. In the embodiment of the invention shown in FIG. 10, two expansion transverse partitions 9 and 11 are installed in the expansion and injection units, dividing the cavities of each of these units into two equal sectors. Each of the sectors is equipped with its own inlet 23 (25) and outlet 24 (26) windows. The engine is equipped with two combustion chambers mounted above the indicated windows and equipped with fixed casings with rotating housings of the combustion chambers housed in them with flat distribution walls with windows alternately connected to the outlet window of the discharge unit and to the inlet window of the expansion unit, the design of which is similar to the previously described embodiment.

Работа теплового двигателя поясняется диаграммами на фиг.11 - 27 применительно к тепловому двигателю с одной камерой 35 сгорания. В нижней части каждого чертежа показано положение кольцевого поршня 7 относительно окон 23 - 26 нагнетательного и расширительного агрегатов. В верхней части диаграммы показано положение окон 40 и отсеков 39 камеры сгорания относительно окон 24 и 25 нагнетательного и расширительного агрегатов. Окна 40 показаны заштрихованными. Перемещение воздуха и продуктов сгорания между агрегатами двигателя показано прерывистыми стрелками и сплошной линией со стрелками. The operation of the heat engine is illustrated by the diagrams in Figs. 11 to 27 as applied to the heat engine with one combustion chamber 35. In the lower part of each drawing shows the position of the annular piston 7 relative to the windows 23 - 26 of the discharge and expansion units. The position of the windows 40 and the compartments 39 of the combustion chamber relative to the windows 24 and 25 of the discharge and expansion units is shown in the upper part of the diagram. Windows 40 are shown shaded. The movement of air and combustion products between engine units is indicated by dashed arrows and a solid line with arrows.

На схеме рассмотрен один полный цикл работы двигателя, начиная с момента поступления первой порции воздуха в нагнетательный тракт и заканчивая полным удалением отработавших выхлопных газов. В рассматриваемом цикле перемещение воздуха и продуктов сгорания между агрегатами двигателя показано сплошной тонкой линией со стрелками. Линия из прерывистых стрелок показывает перемещение воздуха и продуктов сгорания, происходящее одновременно с рассматриваемым циклом. Окна 23 - 26, перекрытые кольцевым поршнем 7, показаны штриховыми линиями. The diagram describes one full cycle of the engine, starting from the moment the first portion of air enters the discharge path and ending with the complete removal of the exhaust exhaust gases. In the cycle under consideration, the movement of air and combustion products between engine units is shown by a solid thin line with arrows. A line of intermittent arrows shows the movement of air and combustion products occurring simultaneously with the cycle in question. Windows 23 - 26, overlapped by an annular piston 7, are shown by dashed lines.

Рабочий цикл начинается с поступления атмосферного воздуха через впускное окно 23 в рабочий тракт нагнетательного агрегата в момент прохождения плавающим кольцевым поршнем 7 точки контакта внутренней поверхности поршня с внешней поверхностью внутренней стенки кольцевой камеры в зоне, примыкающей к подвижным поперечным перегородкам 9 и 11 (на фиг. 11 - крайнее нижнее положение поршня). Плавающий кольцевой поршень 7 и точка контакта поршня с внутренней стенкой кольцевой камеры перемещаются по часовой стрелке с увеличением объема между внутренней поверхностью плавающего кольцевого поршня и внешней поверхностью внутренней стенки кольцевой камеры, как это показано на фиг. 12 - 14. При дальнейшем перемещении плавающего кольцевого поршня он снова смещается в крайнее нижнее положение, как показано на фиг. 15. Условно можно назвать такое перемещение поршня как "один оборот поршня вокруг оси двигателя". Нагнетательный тракт имеет максимальный объем и при дальнейшем перемещении в течение следующего оборота поршня происходит сжатие воздуха в нагнетательном агрегате. Полость нагнетательного агрегата в начале фазы сжатия не соединена с полостью камеры сгорания, так как окно в плоской стенке камеры сгорания смещено относительного выпускного окна нагнетательного агрегата (фиг. 15). При перемещении поршня одновременно происходит поворот камеры сгорания и в процессе фазы сжатия окно 40 отсека 39а в камере сгорания и выпускное окно 24 нагнетательного агрегата перекрывают друг друга и сжатый воздух из нагнетательного агрегата вытесняется в полость камеры сгорания (фиг. 16 - 18). По окончании фазы сжатия (фиг. 19) окно 40 в стенке камеры сгорания смещается относительно выпускного окна 24 нагнетательного агрегата, отделяя полость отсека 39а камеры сгорания от нагнетательного агрегата. В течение следующего 0,5 оборота кольцевого поршня 7, пока он не переместится в крайнее верхнее положение, полость 39а камеры сгорания изолирована от нагнетательного и расширительного агрегатов (фиг. 19 - 21). В это время в полость 39а камеры сгорания через отверстие 52 инжектором 55 впрыскивается порция жидкого топлива, которая испаряется за счет нагрева сжатым воздухом, и происходит воспламенение топливовоздушной смеси с помощью свечи 56 зажигания. После перемещения кольцевого поршня 7 через крайнее верхнее положение при дальнейшем движении кольцевого поршня окно 40 начинает совмещаться с впускным окном 25 нагнетательного агрегата, полость отсека 39а камеры сгорания соединяется с расширительным агрегатом и продукты сгорания через окно 40 отсека 39а камеры сгорания и впускное окно 25 расширительного агрегата начинают поступать в расширительный тракт (фиг. 22 - 25). В течение следующего оборота поршня происходит расширение продуктов сгорания с воздействием их на кольцевой поршень с выполнением полезной работы, которая передается на выходной вал двигателя и расходуется на сжатие воздуха в нагнетательном агрегате. В конце фазы расширения полость отсека 39а камеры сгорания изолируется от расширительного агрегата и готова к приему сжатого воздуха из нагнетательного агрегата (фиг. 25). При этом кольцевой поршень 7 находится в крайнем верхнем положении и при дальнейшем его перемещении открывается выпускное окно 26 расширительного агрегата и отработавшие продукты сгорания в течение следующего оборота кольцевого поршня 7 выбрасываются в атмосферу через патрубок 51 выхлопного канала, подготавливая тракт расширения к приему из камеры сгорания новой порции продуктов сгорания и выпуску очередной отработавшей порции. В течение первого полуоборота поршня во время выхлопа (фиг. 25 - 27) кольцевой поршень 7 переходит в крайнее нижнее положение, а отсек 39а камеры сгорания поворачивается и занимает положение, соответствующее началу заполнения его сжатым воздухом, и аналогичное диаграмме, показанной на фиг. 15. The working cycle begins with the atmospheric air entering through the inlet window 23 into the working path of the discharge unit at the moment the floating ring piston 7 passes the contact point of the inner surface of the piston with the outer surface of the inner wall of the annular chamber in the zone adjacent to the movable transverse partitions 9 and 11 (in FIG. 11 - extreme lower position of the piston). The floating annular piston 7 and the contact point of the piston with the inner wall of the annular chamber move clockwise with increasing volume between the inner surface of the floating annular piston and the outer surface of the inner wall of the annular chamber, as shown in FIG. 12-14. With further movement of the floating annular piston, it again shifts to its lowest position, as shown in FIG. 15. Conventionally, such a movement of the piston can be called as “one revolution of the piston around the axis of the engine”. The discharge path has a maximum volume and with further movement during the next revolution of the piston, air is compressed in the discharge unit. The cavity of the discharge unit at the beginning of the compression phase is not connected to the cavity of the combustion chamber, since the window in the flat wall of the combustion chamber is offset from the relative outlet window of the discharge unit (Fig. 15). When the piston moves, the combustion chamber rotates at the same time, and during the compression phase, the window 40 of the compartment 39a in the combustion chamber and the exhaust port 24 of the discharge unit overlap each other and compressed air is displaced from the injection unit into the cavity of the combustion chamber (Figs. 16-18). At the end of the compression phase (Fig. 19), the window 40 in the wall of the combustion chamber is shifted relative to the outlet window 24 of the discharge unit, separating the cavity of the compartment 39a of the combustion chamber from the discharge unit. During the next 0.5 turn of the annular piston 7, until it moves to its highest position, the cavity 39a of the combustion chamber is isolated from the discharge and expansion units (Figs. 19-21). At this time, a portion of liquid fuel is injected into the cavity 39a of the combustion chamber through the opening 52 by the injector 55, which evaporates by heating with compressed air, and the air-fuel mixture ignites with the help of the spark plug 56. After moving the annular piston 7 through its highest position with further movement of the annular piston, the window 40 begins to align with the inlet window 25 of the discharge unit, the cavity of the combustion chamber compartment 39a is connected to the expansion unit and the combustion products through the window 40 of the combustion chamber compartment 39a and the inlet window 25 of the expansion unit begin to enter the expansion path (Fig. 22 - 25). During the next revolution of the piston, the combustion products expand with their impact on the annular piston with the performance of useful work, which is transmitted to the output shaft of the engine and spent on air compression in the discharge unit. At the end of the expansion phase, the cavity of the compartment of the combustion chamber 39a is isolated from the expansion unit and is ready to receive compressed air from the discharge unit (Fig. 25). In this case, the annular piston 7 is in its highest position and with its further movement, the outlet window 26 of the expansion unit opens and the exhaust products of combustion during the next revolution of the annular piston 7 are released into the atmosphere through the exhaust duct pipe 51, preparing the expansion path for receiving a new servings of combustion products and the release of the next spent portion. During the first half-revolution of the piston during the exhaust (FIGS. 25–27), the annular piston 7 moves to its lowest position, and the combustion chamber compartment 39a rotates and occupies a position corresponding to the beginning of filling it with compressed air, and similar to the diagram shown in FIG. fifteen.

Следует иметь в виду, что при наличии разделительных перегородок 9 и 11 при одном "обороте" кольцевого поршня 7 одновременно происходит в нагнетательном агрегате сжатие воздуха и заполнение его свежим воздухом, а в расширительном агрегате - соответственно расширение продуктов сгорания с выполнением полезной работы и удаление отработавших продуктов сгорания, и по сущности заявленный двигатель, показанный на фиг. 1, соответствует двухцилиндровому двигателю внутреннего сгорания. It should be borne in mind that in the presence of dividing baffles 9 and 11 with one "revolution" of the annular piston 7, air is compressed in the injection unit and filled with fresh air, and in the expansion unit, the combustion products expand with useful work and remove exhaust combustion products, and in essence the inventive engine shown in FIG. 1 corresponds to a two-cylinder internal combustion engine.

Рабочий цикл двигателя с карбюраторной схемой подачи топлива и "дизельного" двигателя по существу процессов не отличается от описанного выше. В карбюраторном двигателе впрыск топлива производится в воздух на входе в нагнетательный агрегат и в нагнетательном агрегате сжимается топливовоздушная смесь. В "дизельном" двигателе температура сжатого воздуха превышает температуру воспламенения топлива, топливо впрыскивается непосредственно в полость отсека камеры сгорания и самовоспламеняется в нем. The duty cycle of an engine with a carburetor fuel supply circuit and a "diesel" engine essentially does not differ from the processes described above. In a carburetor engine, fuel is injected into the air at the inlet to the discharge unit and the air-fuel mixture is compressed in the discharge unit. In a "diesel" engine, the temperature of the compressed air exceeds the ignition temperature of the fuel, fuel is injected directly into the cavity of the compartment of the combustion chamber and self-ignites in it.

Заявляемое изобретение может быть изготовлено промышленным способом с использованием современных материалов и технологий. При реализации изобретения могут использоваться различные конструктивные исполнения камеры сгорания, трансмиссии, соединяющей кольцевой поршень с выходным валом двигателя, и других агрегатов, отличающиеся от описанных в данной заявке и приведенных на чертежах, иллюстрирующих изобретение, без отхода от духа и рамок настоящего изобретения, определяемых объемом притязаний, изложенных в формуле изобретения. The claimed invention can be manufactured industrially using modern materials and technologies. When implementing the invention, various design versions of the combustion chamber, transmission connecting the annular piston with the output shaft of the engine, and other units that differ from those described in this application and the drawings illustrating the invention, without departing from the spirit and scope of the present invention, defined by the volume, can be used. claims set forth in the claims.

Claims

1. Тепловой двигатель, содержащий корпус с нагнетательным и расширительным агрегатами, каждый из которых имеет кольцевую камеру с плоскими торцевыми стенками, внутри которой с эксцентриситетом установлен кольцевой поршень, и подвижные поперечные перегородки, разделяющие полости высокого и низкого давления рабочего тракта агрегата, камеру сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам, трансмиссию для отбора мощности на выходной вал двигателя, воздухозаборный и выхлопной каналы, отличающийся тем, что нагнетательный и расширительный агрегаты расположены коаксиально и имеют общую кольцевую камеру, рабочие тракты указанных агрегатов отделены друг от друга плавающим кольцом, которое является плавающим кольцевым поршнем нагнетательного и расширительного агрегатов, при этом двигатель оснащен механизмом для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения, размещенным на одной из торцевых стенок кольцевой камеры, в противоположной распределительной торцевой стенке кольцевой камеры выполнены впускные и выпускные окна нагнетательного и расширительного агрегатов, отделенные друг от друга соответствующими подвижными поперечными перегородками, камера сгорания размещена с внешней стороны распределительной торцевой стенки, корпус камеры сгорания установлен подвижно относительно данной стенки, снабжен механизмом для перемещения его относительно распределительной торцевой стенки кольцевой камеры и оснащен плоской стенкой, примыкающей снаружи к распределительной торцевой стенке, и несколькими автономными отсеками, образующими замкнутые полости сжигания топлива, при этом в каждом отсеке в плоской стенке выполнено как минимум одно окно, периодически совмещаемое с выпускным окном нагнетательного агрегата и впускным окном расширительного агрегата. 1. A heat engine comprising a housing with injection and expansion units, each of which has an annular chamber with flat end walls, inside of which an annular piston is mounted with an eccentricity, and movable transverse partitions separating the cavities of the high and low pressure of the unit working path, the combustion chamber, alternately connected to the discharge and expansion units, a transmission for power take-off to the engine output shaft, air intake and exhaust channels, characterized in that the agitating and expansion units are coaxial and have a common annular chamber, the working paths of these units are separated from each other by a floating ring, which is a floating ring piston of the discharge and expansion units, while the engine is equipped with a mechanism for communicating to the floating ring piston of plane-parallel circular motion, placed on one from the end walls of the annular chamber, inlet and exhaust windows of the discharge and expansion units, separated by corresponding movable transverse partitions, the combustion chamber is located on the outside of the distribution end wall, the combustion chamber body is mounted movably relative to this wall, equipped with a mechanism for moving it relative to the distribution end wall of the annular chamber and equipped with a flat wall adjacent to the outside of the distribution end wall, and several autonomous compartments forming a closed e combustion cavities, wherein in each compartment a flat wall formed of at least one window, are periodically aligned with the outlet port and the discharge unit inlet port of the expansion unit.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что механизм для сообщения плавающему кольцевому поршню плоскопараллельного кругового движения оснащен, по меньшей мере, двумя кривошипами подвески плавающего кольцевого поршня, шипы которых введены в гнезда, выполненные в плавающем кольцевом поршне, а валы оснащены цапфами, опирающимися на подшипники в торцевой стенке кольцевой камеры. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the mechanism for communicating to the floating ring piston of plane-parallel circular motion is equipped with at least two suspension cranks of the suspension of the floating ring piston, the spikes of which are inserted into sockets made in the floating ring piston, and the shafts are equipped with pins based on bearings in the end wall of the annular chamber.

3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что трансмиссия отбора мощности на выходной вал двигателя выполнена в виде зубчатой передачи, соединяющей, по меньшей мере, вал одного из кривошипов подвески плавающего кольцевого поршня с выходным валом двигателя. 3. The engine according to claim 2, characterized in that the power take-off transmission to the engine output shaft is made in the form of a gear train connecting at least the shaft of one of the suspension cranks of the floating ring piston to the engine output shaft.

4. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что на валу каждого кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня закреплен второй кривошип, расположенный на противоположном конце вала с внешней стороны торцевой стенки кольцевой камеры, шип второго кривошипа расположен диаметрально противоположно относительно шипа кривошипа подвески плавающего кольцевого поршня, а трансмиссия отбора мощности на выходной вал двигателя оснащена зубчатой передачей внутреннего зацепления, ведущая шестерня которой закреплена на шипах вторых кривошипов, а ведомая - на выходном валу двигателя. 4. The engine according to claim 2, characterized in that a second crank is mounted on the shaft of each suspension crank of the suspension of the floating annular piston located on the opposite end of the shaft on the outer side of the end wall of the annular chamber, the spike of the second crank is diametrically opposed to the stud of the suspension of the floating ring piston and the power take-off transmission to the engine output shaft is equipped with a gearing of internal gearing, the drive gear of which is fixed on the spikes of the second cranks, and I - on the output shaft of the engine.

5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что корпус камеры сгорания установлен на торцевой распределительной стенке кольцевой камеры с возможностью вращения и размещен в неподвижном кожухе на внешней поверхности распределительной торцевой стенки кольцевой камеры, при этом механизм перемещения корпуса камеры сгорания включает кривошип, шип которого введен в гнездо, выполненное в плавающем кольцевом поршне, а вал оснащен цапфой, опирающейся на подшипник в распределительной торцевой стенке кольцевой камеры, примыкающей к камере сгорания, и трансмиссию, соединяющую вал кривошипа с корпусом камеры сгорания. 5. The engine according to claim 1, characterized in that the housing of the combustion chamber is mounted on the end distribution wall of the annular chamber rotatably and placed in a stationary casing on the outer surface of the distribution end wall of the annular chamber, while the mechanism for moving the combustion chamber housing includes a crank, a spike which is inserted into a socket made in a floating annular piston, and the shaft is equipped with an axle resting on a bearing in the distribution end wall of the annular chamber adjacent to the combustion chamber, and a transmission connecting the crank shaft to the combustion chamber body.

6. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что трансмиссия, соединяющая вал кривошипа с корпусом камеры сгорания, выполнена в виде зубчатой или цепной передачи. 6. The engine according to claim 5, characterized in that the transmission connecting the crank shaft to the combustion chamber body is made in the form of a gear or chain transmission.

7. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе закреплена свеча зажигания. 7. The engine under item 5, characterized in that in each insulated compartment in the side wall of the housing of the combustion chamber a hole is made, and a spark plug is fixed in the casing.

8. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе закреплена форсунка впрыска топлива в камеру сгорания. 8. The engine according to claim 5, characterized in that in each insulated compartment in the side wall of the housing of the combustion chamber a hole is made, and a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber is fixed in the casing.

9. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что в каждом изолированном отсеке в боковой стенке корпуса камеры сгорания выполнено отверстие, а в кожухе со смещением по углу относительно друг друга закреплены форсунка впрыска топлива в камеру сгорания и свеча зажигания. 9. The engine according to claim 5, characterized in that a hole is made in each insulated compartment in the side wall of the combustion chamber housing, and a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber and a spark plug are fixed to the housing with an offset in relation to each other.

10. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что полость сжигания топлива каждого отсека оснащена перфорированной перегородкой, разделяющей ее на две части. 10. The engine according to claim 5, characterized in that the fuel combustion cavity of each compartment is equipped with a perforated partition that divides it into two parts.

11. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что подвижная поперечная перегородка, установленная в расширительном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю поверхность внешней стенки кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внешней поверхности плавающего кольцевого поршня, подвижная поперечная перегородка, установленная в нагнетательном агрегате, одним торцом опирается на внутреннюю стенку кольцевой камеры, а ее противоположный торец введен в паз, выполненный на внутренней поверхности плавающего кольцевого поршня. 11. The engine according to claim 1, characterized in that the movable transverse baffle mounted in the expansion unit rests with one end on the inner surface of the outer wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the outer surface of the floating annular piston, the movable transverse the partition installed in the discharge unit rests with one end on the inner wall of the annular chamber, and its opposite end is inserted into the groove made on the inner surface of the floating ring of the piston.

12. Двигатель по п. 11, отличающийся тем, что поверхности, на которые опираются подвижные перегородки, выполнены плоскими. 12. The engine according to claim 11, characterized in that the surfaces on which the movable partitions rest are made flat.

13. Двигатель по п. 11, отличающийся тем, что подвижные поперечные перегородки расширительного и нагнетательного агрегатов размещены в одном секторе кольцевой камеры параллельно друг другу, смещены относительно друг друга в тангенциальном направлении и жестко соединены между собой боковой пластиной, в плавающем кольцевом поршне пазы под подвижные поперечные перегородки выполнены параллельными и встречно направленными, а на боковой поверхности плавающего кольцевого поршня выполнен дополнительный паз, в котором размещена пластина, соединяющая подвижные поперечные перегородки. 13. The engine according to claim 11, characterized in that the movable transverse partitions of the expansion and injection units are placed in one sector of the annular chamber parallel to each other, are displaced relative to each other in the tangential direction and are rigidly connected to each other by a side plate, in the floating annular piston, the grooves under movable transverse partitions are made parallel and opposed, and on the side surface of the floating annular piston an additional groove is made in which the plate is connected sculpt movable cross dividers.

14. Двигатель по п. 13, отличающийся тем, что он снабжен второй боковой пластиной, соединяющей подвижные поперечные перегородки, а на противоположной боковой поверхности плавающего кольцевого поршня выполнен второй паз под указанную боковую пластину. 14. The engine according to claim 13, characterized in that it is provided with a second side plate connecting the movable transverse partitions, and on the opposite side surface of the floating annular piston a second groove is made for the specified side plate.

15. Двигатель по п. 11, отличающийся тем, что расширительный и нагнетательный агрегаты оснащены несколькими подвижными поперечными перегородками, равномерно размещенными по окружности и делящими полости расширительного и нагнетательного агрегатов на отдельные сектора, каждый из которых оснащен собственными впускным и выпускным окнами, и соответствующим количеством камер сгорания, установленных над указанными окнами и оснащенных неподвижными кожухами с размещенными в них вращающимися корпусами камер сгорания с плоскими распределительными стенками с окнами, поочередно подключаемыми к выпускному окну нагнетательного агрегата и к впускному окну расширительного агрегата. 15. The engine according to claim 11, characterized in that the expansion and discharge units are equipped with several movable transverse partitions evenly spaced around the circumference and dividing the cavities of the expansion and discharge units into separate sectors, each of which is equipped with its own inlet and outlet windows, and the corresponding number combustion chambers installed above said windows and equipped with fixed casings with rotating housings of combustion chambers with flat distributors housed in them GOVERNMENTAL walls with windows, in turn is connected to the outlet port and the discharge unit to the inlet port of the expansion unit.