RU2268377C2 - Rotor internal combustion engine and method of its operation - Google Patents
Rotor internal combustion engine and method of its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268377C2 RU2268377C2 RU2004101185/06A RU2004101185A RU2268377C2 RU 2268377 C2 RU2268377 C2 RU 2268377C2 RU 2004101185/06 A RU2004101185/06 A RU 2004101185/06A RU 2004101185 A RU2004101185 A RU 2004101185A RU 2268377 C2 RU2268377 C2 RU 2268377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- blade
- piston
- cavity
- exhaust
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
- F01C21/0881—Construction of vanes or vane holders the vanes consisting of two or more parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания (РДВС).The invention relates to engine building, and in particular to rotary internal combustion engines (RDS).
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, выбранный заявителем в качестве прототипа по наибольшему количеству совпадающих существенных признаков (см.описание к патенту №20565120 «Роторный двигатель внутреннего сгорания» от 26.05.94, опубл. 20.03.96, F 02 B 53/00).Known rotary internal combustion engine, selected by the applicant as a prototype for the largest number of matching essential features (see the description of the patent No. 20565120 "Rotary internal combustion engine" from 05.26.94, publ. 03.20.96, F 02
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус-статор с цилиндрической рабочей полостью, установленный в полости корпуса с возможностью вращения цилиндрический ротор, ось которого расположена параллельно оси корпуса-статора, имеющий с ним линию касания для образования серповидной полости, разделенной поперечной перегородкой и установленными на роторе лопатками-поршнями на две периодически сообщающиеся секции: секцию с камерами впуска и сжатия и секцию с камерами рабочего хода и выхлопа, отверстиями для впуска горючей смеси, для форсунки или свечи зажигания и выхлопа, торцевые крышки корпуса, систему жидкостного охлаждения и смазки.The rotary internal combustion engine comprises a stator body with a cylindrical working cavity, a cylindrical rotor rotatably mounted in the body cavity, the axis of which is parallel to the axis of the stator body, having a contact line with it to form a crescent cavity, divided by a transverse partition and blades mounted on the rotor - pistons for two periodically interconnected sections: a section with intake and compression chambers and a section with working and exhaust chambers, openings for the inlet of a combustible mixture , for nozzles or spark plugs and exhaust, end caps of the housing, liquid cooling and lubrication system.
Недостатками этого роторного двигателя являются:The disadvantages of this rotary engine are:
- неравномерность крутящего момента из-за наличия только двух секций: всасывания-сжатия и рабочего хода-выхлопа;- uneven torque due to the presence of only two sections: suction-compression and stroke-exhaust;
- высокие контактные напряжения в зоне вылета лопатки-поршня из ротора;- high contact stresses in the zone of departure of the scapula-piston from the rotor;
- высокие изгибающие напряжения консоли лопатки-поршня;- high bending stresses of the console of the scapula-piston;
- контакт лопатки-поршня с цилиндрической рабочей поверхностью статора осуществляется по линии, вследствие чего невозможно обеспечить надежное уплотнение даже в случае поджатия лопатки радиальным усилием от давления газов.- the contact of the blade-piston with the cylindrical working surface of the stator is carried out along the line, as a result of which it is impossible to provide reliable sealing even in the case of pressing the blade by radial force from the gas pressure.
Известно изобретение, предлагающее применение на лопатке-поршне нескольких уплотнительных элементов, размещенных в пазах закругленной части. Но такое уплотнение малоэффективно, поскольку размеры лопатки-поршня по ширине ограничены, размещение упругих элементов затруднительно, масса элементов мала и центробежные силы невелики (см. описание к патенту №2052132 от 03.04.91, опубл. 10.01.96, F 02 B 53/00).The invention is known, which proposes the use of several sealing elements on the blade-piston located in the grooves of the rounded part. But such a seal is ineffective, since the dimensions of the blade-piston are limited in width, the placement of elastic elements is difficult, the mass of the elements is small and the centrifugal forces are small (see the description of patent No. 2052132 of 04/03/91, publ. 10.01.96, F 02
Известен РДВС, содержащий систему жидкостного охлаждения и смазки ротора и лопаток поршней, включающие резервуар для масла, радиатор, фильтр и маслопроводы. Система выполнена в виде сквозных каналов внутри ротора, вала и подшипников (см. описание к патенту №2075615 от 05.12.94, опубл. 20.03.97, F 02 B 53/00).Known radar internal combustion engine containing a system of liquid cooling and lubrication of the rotor and piston blades, including a reservoir for oil, a radiator, a filter and oil pipelines. The system is made in the form of through channels inside the rotor, shaft and bearings (see the description of patent No. 2075615 dated December 5, 94, publ. March 20, 1997, F 02
Технической задачей данного изобретения является создание надежного роторного двигателя внутреннего сгорания с повышенным КПД и ресурсом работы, с надежным уплотнением, обеспечивающим пониженное потребление горючего.The technical task of this invention is to provide a reliable rotary internal combustion engine with increased efficiency and service life, with a reliable seal, providing reduced fuel consumption.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащим корпус-статор с цилиндрической рабочей полостью, установленный в полости корпуса-статора с возможностью вращения цилиндрический ротор, ось которого расположена параллельно оси корпуса-статора, имеющий с ним линию касания для образования серповидной полости, разделенной поперечной перегородкой и установленными на роторе лопатками-поршнями на две периодически сообщающиеся секции: секцию приготовления рабочей смеси с камерами впуска и сжатия и секцию с камерами рабочего хода и выхлопа и отверстиями для впуска горючей смеси, для форсунки или свечи зажигания и для выхлопа, торцевые крышки корпуса, систему жидкостного охлаждения и смазки ротора и лопаток поршней, согласно изобретению двигатель снабжен дополнительной секцией с камерами рабочего хода и выхлопа, установленной симметрично относительно первой секцией с камерами рабочего хода и выхлопа, при этом объем полости средней секции для приготовления рабочей смеси равен объему двух крайних секций, лопатка-поршень средней секции выполнена диаметральной, а радиальные лопатки-поршни крайних секций развернуты друг относительно друга на 180 и на 90°, относительно диаметральной лопатки-поршня средней секции, отверстия под свечу зажигания или форсунку и выхлоп выполнены в крышках около линии касания ротора и корпуса-статора.The problem is solved due to the fact that in a known rotary internal combustion engine containing a stator housing with a cylindrical working cavity, a cylindrical rotor, the axis of which is parallel to the axis of the stator housing having a contact line with it, is installed in the cavity of the stator housing for the formation of a crescent cavity, divided by a transverse baffle and blades-pistons mounted on the rotor into two intermittently connected sections: a section for preparing the working mixture with chambers and the intake and compression and the section with the chambers of the stroke and exhaust and the holes for the intake of the combustible mixture, for the nozzle or spark plug and for the exhaust, end caps of the housing, the liquid cooling and lubrication system of the rotor and piston vanes, according to the invention, the engine is equipped with an additional section with chambers the stroke and exhaust installed symmetrically relative to the first section with the chambers of the stroke and exhaust, while the volume of the cavity of the middle section for preparing the working mixture is equal to the volume of the two extreme sections, the blade the middle section primer is made diametrically, and the radial blade pistons of the extreme sections are rotated 180 and 90 ° relative to each other, relative to the diametrical piston blade of the middle section, the holes for the spark plug or nozzle and exhaust are made in the covers near the contact line of the rotor and the housing stator.
Предлагается способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания, выполненного по п.1, согласно которому соединяют, по меньшей мере, два роторных двигателя внутреннего сгорания для работы на общий вал, при этом термодинамические циклы, используемые в них, сдвигают на угол, обеспечивающий минимальные амплитуды колебаний крутящего момента на общем валу.The method of operation of a rotary internal combustion engine, made according to claim 1, according to which at least two rotary internal combustion engines are connected to work on a common shaft, the thermodynamic cycles used in them, are shifted by an angle that ensures minimum oscillation amplitudes torque on a common shaft.
Предлагается роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус-статор с цилиндрической рабочей полостью, установленный в полости корпуса-статора с возможностью вращения цилиндрический ротор, ось которого расположена параллельно оси корпуса-статора, имеющий с ним линию касания для образования серповидной полости, разделенной поперечной перегородкой и установленными на роторе лопатками-поршнями на две периодически сообщающиеся секции: секцию приготовления рабочей смеси с камерами впуска и сжатия горючей смеси и секцию с камерами рабочего хода и выхлопа и отверстиями для впуска горючей смеси, для форсунки или свечи зажигания и выхлопа, торцевые крышки корпуса, согласно изобретению лопатка-поршень секции рабочего хода и выхлопа со стороны, противоположной камеры рабочего хода, снабжена ступенчатым выступом, а ротор выемкой для образования полости, соединенной каналом с камерой рабочего хода.A rotary internal combustion engine is proposed, comprising a stator housing with a cylindrical working cavity, mounted in a cavity of the stator housing with the possibility of rotation of a cylindrical rotor, the axis of which is parallel to the axis of the stator housing, having a contact line with it to form a crescent cavity divided by a transverse partition and blades-pistons mounted on the rotor into two periodically interconnected sections: a section for preparing a working mixture with chambers for intake and compression of the combustible mixture and a section with chambers According to the invention, the blade-piston of the section of the stroke and exhaust from the side opposite to the chamber of the stroke is equipped with a stepped protrusion, and the rotor has a recess for the nozzle or the spark plug and the holes for the inlet of the combustible mixture, for the nozzle or spark plug and exhaust the formation of a cavity connected by a channel to the working chamber.
Предлагается способ смазки роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащего корпус-статор с цилиндрической рабочей полостью, установленный в полости корпуса-статора с возможностью вращения цилиндрический ротор, ось которого расположена параллельно оси корпуса-статора, имеющий с ним линию касания для образования серповидной полости, разделенной установленными на роторе лопатками-поршнями на камеры впуска и сжатия и камеры рабочего хода и выхлопа и отверстиями для впуска рабочей смеси, для форсунки или свечи зажигания и для выхлопа, согласно изобретению смазочную жидкость прокачивают по каналам в плоскостях контакта между лопаткой-поршнем и корпусом-статором, при этом устанавливают давление циркулирующей жидкости ниже давления газов в полостях секций.A method for lubricating a rotary internal combustion engine comprising a stator housing with a cylindrical working cavity, installed in the cavity of the stator housing with the possibility of rotation of a cylindrical rotor, the axis of which is parallel to the axis of the stator housing, having a contact line with it to form a crescent cavity separated by installed on the rotor with piston blades on the intake and compression chambers and the travel and exhaust chambers and the openings for the intake of the working mixture, for the nozzle or spark plug and for the exhaust PA, according to the invention, the lubricating fluid is pumped through the channels in the contact planes between the vane-piston and the stator housing, while the pressure of the circulating fluid is set below the gas pressure in the cavities of the sections.
Для осуществления способа предлагается роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус-статор с цилиндрической рабочей полостью, установленный в полости корпуса-статора с возможностью вращения цилиндрический ротор, ось которого расположена параллельно оси корпуса-статора, имеющий с ним линию касания для образования серповидной полости, разделенной установленными на роторе лопатками-поршнями на камеры впуска и сжатия и камеры рабочего хода и выхлопа и отверстиями для впуска рабочей смеси, для форсунки или свечи зажигания и для выхлопа, согласно изобретению каждая лопатка-поршень выполнена в виде, по меньшей мере, из трех соприкасающихся пластин, установленных с возможностью взаимного скольжения друг относительно друга и автономного поджатия каждой в радиальном направлении, при этом средняя пластина снабжена по периметру пазом для циркуляции смазочной жидкости с выполненной стенкой на уровне отверстия для впуска рабочей смеси, для свечи или форсунки и выхлопного отверстий.To implement the method, a rotary internal combustion engine is proposed, comprising a stator housing with a cylindrical working cavity, mounted in the cavity of the stator housing with the possibility of rotation of a cylindrical rotor, the axis of which is parallel to the axis of the stator housing, having a contact line with it to form a crescent cavity, divided blades-pistons mounted on the rotor on the intake and compression chambers and the travel and exhaust chambers and the openings for the intake of the working mixture, for the nozzle or spark plug for the exhaust according to the invention, each vane-piston is made in the form of at least three contacting plates mounted with the possibility of mutual sliding relative to each other and independently pressing each in the radial direction, while the middle plate is provided along the perimeter with a groove for circulation of the lubricating fluid with a wall made at the level of the opening for the inlet of the working mixture, for a candle or nozzle and exhaust holes.
Предлагается способ охлаждения смазочной жидкости роторного двигателя внутреннего сгорания в радиаторе, согласно изобретению радиатор со смазочной жидкостью помещают в летнее время в охлаждающую жидкость, а в зимнее время обдувают холодным воздухом.A method is proposed for cooling the lubricating fluid of a rotary internal combustion engine in a radiator, according to the invention, a radiator with lubricating fluid is placed in the coolant in the summer and blown with cold air in the winter.
Для осуществления способа предлагается устройство для охлаждения смазочной жидкости роторного двигателя внутреннего сгорания в радиаторе, согласно изобретению оно выполнено в виде емкости для радиатора, содержащей в верхней части продувочные окна и отверстие для заливки охлаждающей жидкости, в нижней части отверстие для слива охлаждающей жидкости.To implement the method, there is provided a device for cooling the lubricating fluid of a rotary internal combustion engine in a radiator, according to the invention it is made in the form of a tank for a radiator, containing purge windows and an opening for pouring coolant in the upper part, and a drain for the coolant in the lower part.
Продувочные окна могут быть снабжены вентилятором.Blowdown windows can be equipped with a fan.
В нижней части емкости может быть установлено приспособление для перемешивания охлаждающей жидкости.A device for mixing the coolant can be installed at the bottom of the tank.
Достоинством заявляемого трехсекционного двигателя является и использование только одной лопатки-поршня в крайних секциях с камерами рабочего хода и выхлопа, поскольку такое исполнение позволяет наиболее полно реализовать цикл Карно.The advantage of the claimed three-section engine is the use of only one blade-piston in the extreme sections with chambers of stroke and exhaust, since this design allows you to fully realize the Carnot cycle.
Выполнение лопаток-поршней двигателя, по меньшей мере, из трех независимых соприкасающихся пластин, установленных с возможностью взаимного скольжения друг относительно друга и автономного поджатия каждой в радиальном направлении, позволило создать три линии уплотнения и значительно увеличить массу элементов лопаток-поршней, что обеспечивает достаточно надежное прижатие их к цилиндрической поверхности корпуса статора за счет центробежных сил (помимо предварительного поджатия упругими элементами).The implementation of the blades of the engine pistons of at least three independent contacting plates mounted with the possibility of mutual sliding relative to each other and independently compressing each in the radial direction, allowed us to create three lines of sealing and significantly increase the mass of the elements of the blades of the pistons, which provides a fairly reliable pressing them to the cylindrical surface of the stator housing due to centrifugal forces (in addition to preliminary compression by elastic elements).
Организованная циркуляция смазочной жидкости обеспечивает хорошую смазку двигателя и отвод излишнего тепла от стенок рабочих камер двигателя. Кроме того, смазочная жидкость, являясь практически несжимаемым телом, обеспечивает надежное уплотнение по всей ширине лопатки-поршня.Organized circulation of the lubricating fluid provides good lubrication of the engine and removal of excess heat from the walls of the working chambers of the engine. In addition, the lubricating fluid, being a practically incompressible body, provides reliable sealing across the entire width of the piston blade.
Простое и надежное уплотнение, обеспечивающее также смазку и охлаждение внутренней поверхности корпуса двигателя, надежное охлаждение смазочной жидкости в любое время года, обеспечивают пониженное потребление горючего.A simple and reliable seal, which also provides lubrication and cooling of the inner surface of the engine casing, reliable cooling of the lubricating fluid at any time of the year, provides reduced fuel consumption.
Уменьшение контактного напряжения в зоне вылета лопатки и обеспечение смазки в плоскостях контакта между лопаткой-поршнем и корпусом-статором повышают ресурс работы роторного двигателя.Reducing the contact voltage in the zone of departure of the blade and providing lubrication in the contact planes between the blade-piston and the housing-stator increase the service life of the rotary engine.
Заявляемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом, в результате которого создан надежный роторный двигатель внутреннего сгорания с повышенным КПД и ресурсом работы, с надежным уплотнением, обеспечивающим пониженное потребление горючего.The claimed technical solutions are combined by a single inventive concept, as a result of which a reliable rotary internal combustion engine with increased efficiency and service life, with a reliable seal, providing reduced fuel consumption, is created.
Проведенные патентные исследования не выявили идентичных и сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемых технических решений.Conducted patent research did not reveal identical and similar technical solutions, which allows us to conclude about the novelty and inventive step of the claimed technical solutions.
Отечественная промышленность располагает всеми средствами (технологиями, материалами, оборудованием), необходимыми для разработки и изготовления предлагаемого РДВС.The domestic industry has all the means (technologies, materials, equipment) necessary for the development and manufacture of the proposed airborne engines.
Сущность изобретений поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 - общий вид РДВС;figure 1 - General view of the engine;
на фиг.2 - общий вид РДВС в разрезе;figure 2 is a General view of the engine in the context;
на фиг.3 - РДВС в продольном сечении;figure 3 - RDS in longitudinal section;
на фиг.4 - общий вид ротора РДВС;figure 4 is a General view of the rotor of the engine;
на фиг.5 - общий вид левой перегородки;figure 5 is a General view of the left septum;
на фиг.6 - общий вид правой перегородки;figure 6 is a General view of the right septum;
на фиг.7 - вид по А-А на фиг.3;Fig.7 is a view along aa in Fig.3;
на фиг.8 - диаметральная лопатка-поршень в сборе;in Fig.8 is a diametrical blade-piston assembly;
на фиг.9 - пластины диаметральной лопатки-поршня;figure 9 - plate diametrical scapula-piston;
на фиг.10 - вид по В-В на фиг.3;figure 10 is a view along BB in figure 3;
на фиг.11 - радиальная лопатка-поршень в сборе;figure 11 is a radial blade-piston assembly;
на фиг.12 - пластины радиальной лопатки-поршня;on Fig - plate radial vane-piston;
на фиг.13 - схема смазки;Fig.13 is a lubrication diagram;
на фиг.14 - схема сбора СОЖ;on Fig is a diagram of the collection of coolant;
на фиг.15 - схема действующих сил в крайних секциях;on Fig - diagram of the forces in the extreme sections;
на фиг.16 - фазы газораспределения в РДВС;in Fig.16 - valve timing in the engine;
на фиг.17 - установка двух РДВС последовательно;on Fig - installation of two radar in series;
на фиг.18 - установка двух РДВС параллельно;on Fig - installation of two radar in parallel;
на фиг.19 - устройство для охлаждения смазочной жидкости РДВС;on Fig - a device for cooling the lubricating fluid of the engine;
на фиг.20 - характеристика суммарного крутящего момента двухсекционного РДВС для моментов зажигания от 45 до 120° (прототипа);on Fig - characteristic of the total torque of a two-section radar engine for ignition moments from 45 to 120 ° (prototype);
на фиг.21 - характеристика суммарного крутящего момента трехсекционного РДВС для моментов зажигания от 45 до 120°;on Fig - characteristic of the total torque of a three-section radar engine for ignition moments from 45 to 120 °;
на фиг.22 - характеристика суммарного крутящего момента двух трехсекционных РДВС, работающих на общий вал, для момента зажигания при 90°;Fig.22 is a characteristic of the total torque of two three-section radar engines operating on a common shaft for the ignition moment at 90 °;
на фиг.23 - характеристика суммарного крутящего момента двух трехсекционных РДВС, работающих на общий вал, при сдвиге фаз газораспределения от 55 до 90°.on Fig - characteristic of the total torque of two three-section engine, working on a common shaft, with a shift of the valve timing from 55 to 90 °.
Роторный двигатель внутреннего сгорания (РДВС) 1 содержит корпус-статор 2 с цилиндрической рабочей полостью. В полости корпуса-статора 2 установлен с возможностью вращения цилиндрический ротор 3, ось которого параллельна оси корпуса-статора 2. Ротор 3 имеет с корпусом-статором 2 линию касания для образования серповидной полости, разделенной поперечными перегородками 4 и установленными на роторе лопатками-поршнями 5 и 6 на три периодически сообщающиеся секции: среднюю центральную секцию 7 приготовления рабочей смеси с двумя камерами засасывания 8 и сжатия 9 и установленными симметрично относительно средней (центральной) секции 7 две крайние секции 10 и 11 с камерами рабочего хода 12 и выхлопа 13. РДВС 1 содержит торцевые крышки корпуса 14 и 15. Отверстия для форсунок или свечей зажигания 16 и выхлопа 17, выполненные около линии касания ротора 3 и корпуса-статора 2, расположены на крышках подшипников 14 и 15. На крышках расположены и штуцеры 18 для подачи и для удаления смазывающей жидкости.A rotary internal combustion engine (RDS) 1 comprises a
Корпус-статор 2 и крышки 14 и 15 имеют оребрение 19 для охлаждения. Ротор 3 имеет систему отверстий 20 и 21 (радиальных и осевых) для перепуска рабочей смеси, ориентированных таким образом, чтобы завихрять газовые потоки для лучшего смесеобразования и осуществлять обдув свечей.The stator housing 2 and the covers 14 and 15 have a fin 19 for cooling. The rotor 3 has a system of
Объем полости средней секции 7 для приготовления рабочей смеси равен объему двух крайних секций 10 и 11. Лопатка-поршень 5 в средней секции 7 выполнена диаметральной, а лопатки-поршни 6 в крайних секциях 10 и 11 выполнены радиальными. Лопатки-поршни 6 в крайних секциях 10 развернуты друг относительно друга на 180° и на 90° относительно диаметральной лопатки-поршня 5 средней секции 7. Лопатки-поршни 5 и 6 установлены с возможностью радиального перемещения и поджатия своими внешними торцами к рабочей цилиндрической поверхности 22 полости корпуса-статора 2 и скольжения по ней при повороте ротора 3 и с возможностью поверхностного контакта с сопрягаемыми боковыми стенками перегородок 4 и с крышками 14 и 15. В пазу 23, выполненном в корпусе-статоре 2 по линии касания с ротором 3, расположены независимые уплотнения 24, поджатые пружинами 25. Система уплотнений 26 в двигателе выполнена по лабиринтной схеме. Уплотнения 27 пластинчатые.The volume of the cavity of the
В каждой поперечной кольцевой перегородке 4 имеются впускное отверстие 28 для подачи в камеру 8 средней секции 7 рабочей смеси от карбюратора или воздуха для цикла дизеля. Кроме того, перегородки 4 имеют по внутреннему диаметру со стороны средней секции 7 или со стороны крайних секций 10 и 11 глухие выборки 29, выполненные по дугам окружности, соединяющиеся в нужные моменты времени с осевыми отверстиями 21 ротора 3 средней секции 7, и радиальными отверстиями 20 ротора в рабочих крайних секциях 10 и 1. Осевые отверстия 21 ротора 3 средней секции 7 имеют обратные клапаны (на чертеже не показаны), разъединяющие полости на углах зажигания от 90 до 120°. Общий объем выборки 29 в кольцевых перегородках 4 и отверстий для перепуска в роторе 3 подбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимые степени сжатия для карбюраторного и дизельного циклов.In each transverse annular partition 4 there is an
Длина дуговой канавки соответствует периоду перепуска сжатой смеси из камеры сжатия 9 в средней секции 7 в соответствующую камеру расширения (рабочего хода) 12 сначала одной крайней секции 10, а затем другой 11.The length of the arc groove corresponds to the period of transfer of the compressed mixture from the
Лопатки-поршни 6 в крайних рабочих секциях 10 и 11 снабжены ступенчатым выступом 30, а ротор 3 - выемкой 31 вдоль его оси для образования полости 32, соединенной каналом 33 с камерой рабочего хода (высокого давления) 12. При этом глубина выемки 31 в роторе 3 и размер выступа 30 на лопатке-поршне 6 равны, а в радиальном направлении размер образованной полости равен размеру вылета лопатки-поршня 6 из ротора 3.The
В предлагаемом роторном двигателе внутреннего сгорания 1 осуществлен способ смазки путем прокачивания смазочной жидкости по каналам по поверхностям контакта между лопатками-поршнями 5, 6 и корпусом-статором 2, крышками 14, 15 и перегородками 4, при давлении циркулирующей смазочной жидкости ниже давления газов в полостях секций.In the proposed rotary internal combustion engine 1, a lubrication method is carried out by pumping lubricating fluid through the channels along the contact surfaces between the
Для осуществления способа лопатки-поршни выполнены следующим образом. Диаметральная лопатка-поршень 5 состоит из двух частей 34 и 35, кинематически связанных между собой пружинами 36 для радиального поджатия. При этом каждая из частей 34 и 35 состоит их трех пластин, двух тонких пластин 37 и 38 и средней широкой пластины 39, которая имеет выполненный по периметру паз 40 для циркуляции смазочной жидкости. Паз 40 выполнен с глухой стенкой в верхней части, выходящей из ротора, для прохождения мимо отверстия 28 для впуска рабочей смеси.To implement the method of the scapula-pistons are made as follows. The diametrical blade-
Радиальная лопатка-поршень 6 также состоит из трех соприкасающихся пластин, двух тонких 41 и 42, одна из которых выполнена ступенчатой, другая гладкой, и средней широкой пластины 43, установленных с возможностью взаимного скольжения друг относительно друга и автономного поджатия каждой в радиальном направлении пружинами 44. Средняя пластина 43 имеет выполненный по периметру паз 45 для циркуляции смазочной жидкости, заглушенный с обеих сторон в части, находящейся в глубине ротора 3. На боковой поверхности лопатки-поршня 6 паз 45 имеет стенку на уровне отверстия для свечи или форсунки 16 и выхлопного отверстия 17 для прохождения лопатки-поршня 6 мимо этих отверстий.The radial vane-
Смазывающая жидкость, находящаяся в зоне высоких температур, несет основную тепловую нагрузку и требует эффективного охлаждения.A lubricating fluid located in the high temperature zone carries the main heat load and requires efficient cooling.
В предлагаемом РДВС осуществлен способ охлаждения смазочной жидкости, согласно которому радиатор 46 со смазочной жидкостью помещают в летнее время в охлаждающую жидкость, а в зимнее время обдувают холодным воздухом.In the proposed radar engine, a lubricant cooling method is implemented, according to which a
Устройство для осуществления предлагаемого способа для охлаждения смазочной жидкости РДВС выполнено в виде емкости 47 для радиатора 46, содержащей в верхней части продувочные окна 48 с вентилятором 49 и отверстием 50 для заливки охлаждающей жидкости 51, в нижней части перемешивающее устройство-турбина 52 и отверстие 53 для слива охлаждающей жидкости 51. Днище выполнено с ребрами охлаждения 54.The device for implementing the proposed method for cooling the lubricating liquid of the internal combustion engine is made in the form of a
Описанный роторный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.The described rotary internal combustion engine operates as follows.
Все параметры в предлагаемом примере работы роторного двигателя просчитаны для двигателя с размерами «е»=15 мм - эксцентриситет (смещение осей ротора 3 и корпуса-статора 2), r=85 мм - радиус ротора 3, R=100 мм - радиус статора 2 и Н=100 мм - ширина рабочей (крайней) секции.All parameters in the proposed example of the operation of a rotary engine are calculated for an engine with dimensions "e" = 15 mm — eccentricity (displacement of the axes of the rotor 3 and the stator housing 2), r = 85 mm — radius of the rotor 3, R = 100 mm — radius of the
При вращении ротора 3 объем камеры засасывания 8 увеличивается и в созданное разряжение через впускное отверстие 28 засасывается горючая смесь. После прохода лопаткой-поршнем 5 поверхности касания ротора 3 и корпуса-статора 2 объем горючей смеси оказывается запертым в камере сжатия 9 и начинает в ней сжиматься, а в камеру 8 при этом засасывается новая порция горючей смеси. Сжатие горючей смеси в камере сжатия 9 будет продолжаться до тех пор, пока осевое отверстие ротора 3 не совместится с дуговой канавкой (выборкой) 29 перегородки 4, и по образовавшейся системе полостей объем горючей смеси, сжатый до рабочей степени, начинает вытесняться лопаткой-поршнем 5 в камеру рабочего хода 12 одной из крайних секций 10 или 11. С выходом дуговой канавки 29 из зоны контакта с осевым отверстием 21 ротора 3 сжатая горючая смесь в камере рабочего хода 12 воспламеняется свечой зажигания (или от форсунки) и воздействием расширяющихся воспламененных газов на лопатку-поршень 6 ротору 3 сообщается рабочий ход, при этом в камерах 8 и 9 средней секции 7 продолжаются процессы засасывания и сжатия горючей смеси для другой крайней камеры. Расположение средней секции 7 между крайними секциями 10 и 11 с рабочим ходом и выхлопом позволяет подогреть горючую смесь. По окончании рабочего хода оставшиеся в полости отработанные газы оказываются в уменьшающейся камере выхлопа 13, откуда полностью вытесняются через выпускное отверстие 17 лопаткой-поршнем 6 при новом рабочем ходе ротора 3. Применение только одной лопатки-поршня 6 позволяет полностью использовать энергию расширяющихся газов, поскольку конечное давление цикла составляет 6,3 кг/см2.When the rotor 3 is rotated, the volume of the
Описанный двигатель работает по схеме газораспределения, показанной на фиг.16. За один оборот ротора 3 в средней секции 7 выполняются два цикла засасывания и сжатия для поочередного соединения средней секции 7 с крайними секциями 10 и 11, в которых осуществляются один рабочий ход и выхлоп. Двойной объем средней (центральной) секции 7 обеспечивает необходимый заряд рабочей смеси для крайних секций 10 и 11, обеспечивая тем самым рабочий цикл двигателя. Сдвиг момента зажигания позволяет реализовать переменные степени сжатия, необходимые для экономии горючего и для работы на частичных нагрузках.The described engine operates according to the gas distribution scheme shown in Fig.16. For one revolution of the rotor 3 in the
Газы из камер рабочего хода 12 крайних секций 10 и 11, где возникают наибольшие давления, по каналам 33 в боковой части соответствующих роторов 3 поступают в выполненные с противоположной стороны лопатки-поршня 6 полости 32, изменяющие свою ширину в зависимости от погружения лопатки-поршня 6 в ротор 3. Поступающие газы воздействуют на лопатку-поршень 6, снижая (выравнивая) давление на верхнюю выступающую часть лопатки-поршня 6 в секциях 10 и 11 рабочего хода и выхлопа.Gases from the
В установившемся движении (без ускорения) при угловой скорости вращения ω-const лопатка-поршень 6 испытывает нагрузки, указанные на фиг.15:In a steady motion (without acceleration) at an angular velocity of rotation ω-const, the blade-
Мс - момент сопротивления от трения;Ms is the moment of resistance from friction;
Р - движущая сила от давления газов;P is the driving force of the gas pressure;
R1 и R2 - реакции ротора на лопатку-поршень 6. Эти нагрузки в действительности носят распределенный характер. С целью упрощения расчетов считаем их сосредоточенными в двух точках. При этом силы 
Исключая из расчетов момент сил сопротивления от трения (Мс), который частично уменьшает реакции R1 и R2, рассмотрим равновесие лопатки-поршня под действием трех сил 
Сумма Х=-Р+R1-R2=0.The sum of X = -P + R 1 -R 2 = 0.
Сумма Mo=P(e+r)-R1r+R2(r-2e-a).Sum Mo = P (e + r) -R 1 r + R 2 (r-2e-a).
Из этих уравненийOf these equations
Анализ этих выражений показывает, что с увеличением размера «а» реакция R2 возрастает, а с ней возрастает и реакция R1. Следовательно, лопатку-поршень необходимо по возможности максимально «погрузить» в ротор.An analysis of these expressions shows that with an increase in size a, the reaction R 2 increases, and with it the reaction R 1 also increases. Therefore, the piston-blade must be “immersed” in the rotor as much as possible.
Рассмотрим равновесие сил лопатки-поршня 6 под действием четырех сил: 
Уравнение принимает видThe equation takes the form
-Р+Q+R1-R2=0.-P + Q + R 1 -R 2 = 0.
Поскольку размер лопасти всегда равен вылету лопатки-поршня за ротор, сила Q=P, откуда следует, чтоSince the size of the blade is always equal to the departure of the blade-piston behind the rotor, the force Q = P, whence it follows that
R1=R2, т.е. реакции удается уравнять («располовинить»).R 1 = R 2 , i.e. reactions manage to equalize ("halve").
При этом следует вывод, что R1 и R2 тем меньше, чем больше плечо пары сил
Анализ полученных выражений показывает, что, если увеличивать размер компенсирующей полости 31, т.е. увеличить компенсирующую силу Q, то можно увеличить реакцию R2 и существенно и пропорционально уменьшить силу R1, при этом износ лопатки-поршня 6 внутри ротора 3 не окажет существенного влияния на работоспособность конструкции. Консоль лопатки-поршня 6, подверженная изгибающему моменту от сил Р и R1, также будет испытывать уменьшенные изгибающие напряжения.An analysis of the obtained expressions shows that if the size of the compensating
Моментные характеристики для углов зажигания 45, 70, 90 и 120° (фиг.21) показывают, что предлагаемый двигатель с тремя секциями 6, 10 и 11 намного эффективней прототипа-двигателя с двумя секциями (фиг.20).The moment characteristics for the ignition angles 45, 70, 90 and 120 ° (Fig. 21) show that the proposed engine with three
Зажигание смеси или впрыск топлива может происходить в моменты времени от 45 до 90° в обеих секциях 10 и 11 одновременно или с запаздыванием по ходу вращения ротора 3.Ignition of the mixture or fuel injection can occur at times from 45 to 90 ° in both
Более эффективно производить зажигание смеси или впрыск топлива в моменты времени от 70 до 120° в рабочих секциях 10 и 11 по ходу вращения ротора. Такие углы начала рабочего хода реализуют наиболее выгодные термодинамические циклы (фиг.21). При этом возможен вариант совмещения циклов карбюраторного и дизельного двигателя.It is more efficient to ignite the mixture or inject fuel at times from 70 to 120 ° in the working
В обечайке средней секции 6 может быть выполнено отверстие под свечу или форсунку, выходящее в камеру сжатия 9. При этом свеча или форсунка устанавливается в следующих комбинациях по отношению к свечам или форсункам в крышках двигателя: свеча-свеча, свеча-форсунка, форсунка-свеча, форсунка-форсунка.A hole for a candle or nozzle can be made in the casing of the
Еще эффективней способ работы РДВС (фиг.22), при котором объединяют последовательно или параллельно (фиг.17 и 18), по меньшей мере, два трехсекционных роторных двигателя внутреннего сгорания, работающих на общий вал 55. При этом фазы газораспределения в одном двигателе смещены на 70° относительно другого, что обеспечивает минимальные амплитуды колебаний крутящего момента на общем валу 55 (см. фиг.23). Расчеты крутящих моментов приведены по теоретическим индикаторным диаграммам с показателями степеней адиабатического расширения и сжатия 1,25 и 1,35 соответственно («Теплотехника» под ред. проф. Крутого, Москва, «Машиностроение», 1986 г., с.240).Even more effective is the method of operation of the internal combustion engine (Fig. 22), in which at least two three-section rotary internal combustion engines operating on a
Непрерывно протекающая по периметру лопаток-поршней 5 и 6 смазочная жидкость обеспечивает хорошую смазку, позволяет надежно уплотнить лопатки-поршни двигателя и хорошо отводить излишнее тепло от стенок рабочих камер.The lubricating fluid continuously flowing around the perimeter of the blades-
Необходимая скорость циркуляции смазочной жидкости обеспечивается производительностью насоса и размерами поперечного сечения пазов 40 и 45 лопаток-поршней 5 и 6. Давление смазочной жидкости в циркулирующих каналах на 0,5 кг/см2 ниже чем давление в камерах сжатия 9 и расширения 12 и искусственно поддерживаемого давления выхлопа.The necessary speed of circulation of the lubricating fluid is ensured by the pump capacity and cross-sectional dimensions of the
Поэтому прорыв смазочной жидкости в рабочие полости исключается.Therefore, the breakthrough of the lubricating fluid in the working cavity is excluded.
Сбор смазочной жидкости, вытекающей через зазоры, происходит при прохождении лопаток-поршней 5 и 6 в зоне уплотнения 24 и осуществляется следующим образом: смазочная жидкость, зажатая в объеме между ротором 3, корпусом-статором 2, лопаткой-поршнем 5 или 6, крышками 14, 15 и перегородками 4 отжимает в радиальном направлении тонкие пластины 37 и 41 лопаток-поршней 5 и 6 и поступает в циркулирующий поток (фиг.14).The collection of lubricating fluid flowing through the gaps occurs during the passage of the blades-
Применение смазочной жидкости в качестве охлаждающей требует ее интенсивного охлаждения.The use of a lubricating fluid as a cooling fluid requires intensive cooling.
Предлагаемый способ двойного охлаждения обеспечивает эффективное охлаждение смазочной жидкости путем помещения радиатора 46 со смазочной жидкостью в летнее время в охлаждающую жидкость 51, а в зимнее время - обдувом радиатора 46 холодным воздухом. В летнее время радиатор 46 со смазочной жидкостью размещают в емкости 47 с охлаждающей жидкостью 51 (например, тосол, антифриз или вода). Смазочная жидкость по трубопроводу подается в радиатор 46, погруженный в охлаждающую жидкость 51. Тепло, «отобранное» у смазочной жидкости, передается охлаждающей жидкости и через ребра охлаждения 54 и корпус емкости 47 окружающей среде. Турбина 52 обеспечивает перемешивание охлаждающей жидкости 51, а отверстия 50 и 53 обеспечивают заправку «свежей» охлаждающей жидкостью вместо отработанной.The proposed double cooling method provides effective cooling of the lubricant by placing the
В холодное время года охлаждающей жидкости 51 в емкости 47 нет, но продувочные окна 48 емкости 47 открыты и будет иметь место естественный обдув радиатора 46. При принудительном охлаждении воздушный поток на радиатор 46 подается вентилятором 49.In the cold season, there is no cooling liquid 51 in the
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101185/06A RU2268377C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Rotor internal combustion engine and method of its operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101185/06A RU2268377C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Rotor internal combustion engine and method of its operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101185A RU2004101185A (en) | 2005-06-20 |
| RU2268377C2 true RU2268377C2 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35835500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101185/06A RU2268377C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Rotor internal combustion engine and method of its operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2268377C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704514C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-29 | Анатолий Викторович Леошко | Rotor axial engine and engine lubrication system |
| RU2799697C1 (en) * | 2023-03-19 | 2023-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЕРВОЕ ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО" | Rotary piston internal combustion engine with variable compression rate |
-
2004
- 2004-01-13 RU RU2004101185/06A patent/RU2268377C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Е.И.Акатов. Судовые роторные двигатели. - Л.: Судостроение, 1967, с.318. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704514C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-10-29 | Анатолий Викторович Леошко | Rotor axial engine and engine lubrication system |
| WO2020145845A1 (en) * | 2019-01-09 | 2020-07-16 | Анатолий Викторович ЛЕОШКО | Axial rotary engine and engine lubrication system |
| RU2799697C1 (en) * | 2023-03-19 | 2023-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЕРВОЕ ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО" | Rotary piston internal combustion engine with variable compression rate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004101185A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7549850B2 (en) | Rotary mechanism | |
| US7931006B1 (en) | Valveless rotary internal combustion engine | |
| US8539930B2 (en) | Rotary combustion apparatus | |
| US3250260A (en) | Rotary engines | |
| KR20020065541A (en) | Apparatus using oscillating rotating pistons | |
| MX2013007594A (en) | Rotary heat engine. | |
| EA008641B1 (en) | Four stroke internal combustion oscillating-rotary engine | |
| US6210135B1 (en) | Internal combustion rotary engine | |
| WO2017204683A1 (en) | Six-stroke rotary-vane internal combustion engine | |
| US3837323A (en) | Rotary engine | |
| RU2268377C2 (en) | Rotor internal combustion engine and method of its operation | |
| RU2416031C1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
| KR20020090286A (en) | Rotary engine | |
| CN101852123A (en) | Cycloid rotor engine | |
| RU2422652C2 (en) | Rotary-bladed cold internal combustion engine | |
| RU2613012C1 (en) | Rotary piston engine | |
| RU2150589C1 (en) | Rotary engine | |
| RU2080453C1 (en) | Internal combustion engine | |
| WO2009008743A1 (en) | Circular run gear-piston engine | |
| RU2362883C2 (en) | Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft | |
| US8684714B2 (en) | Internal orbital engine | |
| RU2120042C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
| RU2415285C2 (en) | Rotary engine | |
| CZ2021557A3 (en) | Rotary internal combustion engine | |
| EP1503035A1 (en) | Rotary thermal volumetric internal combustion engine (rotinmotor (rim)) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070114 |