RU2352795C2 - "estapheta" rotary piston ice - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to engine production. The proposed engine comprises a hollow housing with intake and discharge ducts and openings, rotors with pistons and torque transfer mechanism. The latter represents a bevel gear differential with differential pinions fitted on axles rigidly linked up with output shaft, while central bevel pinions are rigidly linked up with appropriate rotors. The housing movable sealing device is arranged nearby each rotor along the edges of the cylinder neck. The engine control device represents an automatic control device comprising cam-type rod-slider mechanism fitted on the axle of every rotor. One end of the said axle accommodates the rod with its pin received in the adjacent rotor slot. The other end accommodates a gear wheel in mesh with the toothed sector fitted on the shaft and having its pin in mesh with the rocker mounted on the rotor. The said rocker has a roller to interact with the cam arranged on the engine housing.

EFFECT: higher efficiency and reliability, longer life.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть применено в различных устройствах, требующих для своего функционирования использование механической работы.The invention relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be applied in various devices that require the use of mechanical work for their functioning.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус со всасывающими и выхлопными каналами и окнами, выходной вал с маховиком, роторы по меньшей мере с двумя поршнями на каждом, опоры в виде храпового механизма, состоящего из храпового колеса, размещенного на роторе, и защелок, размещенных на корпусе картера, устройство передачи вращения на вал, состоящее из конического дифференциала, у которого сателлиты установлены на осях, жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса жестко связаны с соответствующими роторами (см. Патент Франции №696615, Кл. 46а⁵, 1931 г.).A rotary piston internal combustion engine is known, comprising a hollow body with suction and exhaust channels and windows, an output shaft with a flywheel, rotors with at least two pistons on each, bearings in the form of a ratchet mechanism consisting of a ratchet wheel located on the rotor, and latches placed on the housing of the crankcase, a device for transmitting rotation to the shaft, consisting of a conical differential, in which the satellites are mounted on axles rigidly connected to the output shaft, and the central conical wheels are rigidly connected to respective rotors (see French Patent No. 696615, Cl. 46a ⁵ , 1931).

Этот известный двигатель имеет ряд существенных недостатков, обусловленных несовершенством конфигурации, а именно наличием низких демпфирующих и упругих свойств у элементов связи в управляющем храповом механизме и между роторами, что приводит к жестким ударам между деталями при их стопорении относительно корпуса. В итоге снижается долговечность, надежность и другие показатели конструкции двигателя.This known engine has a number of significant drawbacks due to imperfect configurations, namely, the presence of low damping and elastic properties of the coupling elements in the ratchet control mechanism and between the rotors, which leads to hard shocks between the parts when they are locked relative to the housing. As a result, durability, reliability and other indicators of engine design are reduced.

В качестве прототипа выбран известный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус со всасывающими и выхлопными каналами и окнами, выходной вал с маховиком, роторы по меньшей мере с двумя поршнями на каждом и устройство передачи вращения на вал и опоры между ними, образованное из конического дифференциала, у которого сателлиты установлены на осях, жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса жестко связаны с соответствующими роторами, и управляющего кулачкового механизма с опорными управляющими кулачками, причем у каждого ротора со стороны поршня расположен подвижный узел герметизации поршневой части корпуса двигателя, который установлен на торцевой поверхности соответствующей части корпуса и выполнен в виде винтовой пары, имеющей корпус - гайку и компрессионное кольцо - винт.As a prototype, a well-known rotary piston internal combustion engine is selected, comprising a hollow body with suction and exhaust channels and windows, an output shaft with a flywheel, rotors with at least two pistons on each, and a rotation transmission device on the shaft and supports between them, formed from a conical differential, in which the satellites are mounted on axles rigidly connected to the output shaft, and the central bevel wheels are rigidly connected to the corresponding rotors, and a cam control mechanism with support bearings ulation cams, and each piston rotor by a movable piston sealing assembly of the motor housing, which is mounted on an end surface of the respective housing part and formed as a screw pair having a housing - and a compression ring nut - screw.

Устройство опоры снабжено управляемой сцепной синхронизирующе-демпфирующей муфтой, имеющей подвижную часть - синхронизатор с размещенными на ней двуплечими рычагами с роликами на концах, из которых один взаимодействует с кулачком, размещенными на переходнике ступицы ротора, а другой - с пазом опорного кулачка, жестко связанного с выходным валом с образованием кулачкового переключателя между подвижной частью муфты и упомянутой опорой, причем на подвижной части муфты расположены зубчатые секторы, установлены с возможностью зацепления с одним из зубчатых секторов, выполненных на рычагах, снабженных роликами на концах, и установленных с возможностью их взаимодействия с кулачком, размещенным на корпусе двигателя и, которые, в свою очередь, другим своим сектором входят в зацепление с зубчатыми секторами, размещенными на переходнике ступицы ротора (см., например, Патент Российской Федерации №2168032, F02B 53/00, Бюл. №15, 2001 г.).The support device is equipped with a controllable coupling synchronizing-damping coupling having a movable part — a synchronizer with two-arm levers placed on it with rollers at the ends, one of which interacts with a cam placed on the adapter of the rotor hub, and the other with a groove of the support cam rigidly connected to the output shaft with the formation of a cam switch between the movable part of the clutch and the aforementioned support, and on the movable part of the clutch there are gear sectors, are installed with the possibility of engagement with one of the gear sectors, made on levers, equipped with rollers at the ends, and installed with the possibility of their interaction with a cam placed on the engine casing and which, in turn, engage with their other sectors placed on the gear sectors located on the adapter of the rotor hub (see, for example, Patent of the Russian Federation No. 2168032, F02B 53/00, Bull. No. 15, 2001).

Такое выполнение роторно-поршневого двигателя позволяет частично устранить ранее отмеченные недостатки известного устройства, в частности, позволяет обеспечить безударное переключение роторов с одного режима на другой, гашение динамических нагрузок на узлы и детали двигателя за счет совмещения в устройстве опоры функций планетарного редуктора, синхронизатора и демпфера путем введения в устройство управляемой сцепной синхронизирующе-демпфирующей муфты и связей ее элементов с корпусом двигателя и его роторами.This embodiment of the rotary piston engine allows to partially eliminate the previously noted drawbacks of the known device, in particular, allows for the shockless switching of rotors from one mode to another, damping of dynamic loads on engine components and parts by combining the planetary gear reducer, synchronizer and damper functions in the support device by introducing into the device a controlled coupling synchronizing-damping coupling and the connections of its elements with the engine casing and its rotors.

Однако и прототип имеет существенный конструктивный недостаток, снижающий технико-экономические характеристики и показатели, а именно, низкую надежность строгого формирования отдельных процессов, составляющих цикл работы двигателя ("сжатие-всасывание", "рабочий ход - выхлоп"), что обусловлено управляемой сцепной синхронизирующе-демпфирующей муфтой, обслуживающей в отдельности каждый ротор, имеющих между собой только одну механическую связь через дифференциал, которая не в полной мере обеспечивает жесткое управление переходом их из одного режима в другой.However, the prototype also has a significant design flaw that reduces technical and economic characteristics and indicators, namely, low reliability of the strict formation of individual processes that make up the engine's cycle of operation ("compression-suction", "working stroke - exhaust"), which is due to the controlled synchronous coupling -damping clutch, serving each rotor individually, having only one mechanical connection through the differential, which does not fully provide tight control over their transition from one th mode to another.

Например, одного в режим опоры, другого - в режим рабочего хода и выхлопа и наоборот, а также недостаточностью, в этом случае, эффективности фрикционного торможения роторов устройством герметизации, что может привести к рассогласованию вращения роторов.For example, one goes to the support mode, the other goes to the working and exhaust modes, and vice versa, as well as the insufficiency, in this case, of the frictional braking of the rotors by the sealing device, which can lead to a mismatch in the rotation of the rotors.

Кроме этого, большое количество узлов и деталей снижает КПД двигателя и его надежность в целом.In addition, a large number of components and parts reduces the efficiency of the engine and its reliability in general.

Задачей настоящего изобретения является создание роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, у которого устройство управления динамикой основных узлов и деталей, взаимодействующих между собой роторов в переходе с одного режима на другой, обеспечивает строгое формирование соответствующих процессов, составляющих цикл двигателя, благодаря наличию, кроме одной связи роторов между собой через дифференциал, дополнительной непосредственной кинематической связи между ними через кулачковый шатунно-ползунный механизм, установленный на каждом роторе.The objective of the present invention is to provide a rotary piston internal combustion engine, in which the control device for the dynamics of the main components and components that interact with each other rotors in the transition from one mode to another, provides the strict formation of the corresponding processes that make up the engine cycle, due to the presence, in addition to one connection rotors between each other through a differential, an additional direct kinematic connection between them through a cam connecting rod and slide mechanism, are installed on each rotor.

Поставленная задача решена таким образом, что в известном роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый корпус со всасывающими и выхлопными каналами и окнами, роторы по меньшей мере с двумя поршнями на каждом, с устройством передачи вращения на вал, образованным из конического дифференциала, у которого сателлиты установлены на осях, жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса жестко связаны с соответствующими роторами, у каждого из которых расположено подвижное устройство герметизации корпуса двигателя, согласно настоящему изобретению подвижное устройство герметизации корпуса двигателя расположено у каждого из роторов по периметру входа в шейку цилиндра, устройство управления динамикой узлов и деталей двигателя выполнено в виде автомата управления процессами, содержащего кулачковый шатунно-ползунный механизм, установленный на каждом из роторов при помощи оси, на одном конце которой размещен шатун, входящий своим пальцем в паз смежного ротора, на другом - зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым сектором, помещенным на валу и входящим своей цевкой в зацепление с установленным на роторе коромыслом, которое смонтированным на нем роликом взаимодействует с кулачком, установленным на корпусе двигателя.The problem is solved in such a way that in the well-known rotary piston internal combustion engine containing a hollow body with suction and exhaust channels and windows, the rotors with at least two pistons on each, with a rotation transmission device to the shaft formed from a conical differential, have which satellites are mounted on axes rigidly connected to the output shaft, and the central bevel wheels are rigidly connected to the respective rotors, each of which has a movable body sealing device and the engine, according to the present invention, a movable sealing device of the engine housing is located at each of the rotors along the perimeter of the entrance to the neck of the cylinder, the control unit for the dynamics of the nodes and parts of the engine is made in the form of a process control machine containing a cam connecting rod mounted on each of the rotors at help axis, on one end of which there is a connecting rod, entering with its finger into the groove of the adjacent rotor, on the other - a gear wheel, which engages with the gear sector, is placed The shaft mounted on the shaft and engages with its yoke with a rocker mounted on the rotor, which is mounted on the roller and interacts with the cam mounted on the motor housing.

Такое новое техническое решение всей своей новой совокупностью существенных признаков позволяет обеспечить однозначное формирование отдельных процессов, составляющих цикл работы двигателя, повышение КПД, долговечности и надежности работы двигателя в целом, что достигается за счет введения в конструкцию двигателя устройства управления динамикой основных его узлов и деталей в виде автомата управления рабочими процессами.Such a new technical solution, with its whole new set of essential features, allows for the unambiguous formation of individual processes that make up the engine's operation cycle, increased efficiency, durability and reliability of the engine as a whole, which is achieved by introducing into the engine design a control device for the dynamics of its main components and parts in the form of a workflow control machine.

Анализ научно-технической информации, выполненный заявителем, показал, что предлагаемая совокупность существенных отличительных признаков неизвестна. Не известны и отдельные из заявляемых существенные признаки в другой совокупности существенных признаков, например, автомат управления рабочими процессами в виде кулачкового шатунно-ползунного механизма, имеющего шатун, зубчатый сектор, коромысло и кулачок.The analysis of scientific and technical information carried out by the applicant showed that the proposed set of essential distinguishing features is unknown. Not known and some of the claimed essential features in another set of essential features, for example, a workflow control machine in the form of a cam connecting rod-sliding mechanism having a connecting rod, gear sector, rocker and cam.

Таким образом, заявляемое техническое решение можно считать новым.Thus, the claimed technical solution can be considered new.

Из упомянутого анализа следует также, что предлагаемое техническое решение обладает высоким изобретательским уровнем, так как для специалиста это изобретение логически не следует, то есть не является очевидным из известного научно-технического уровня, а скорее противоречит сложившейся в нем тенденции развития роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания.From the above analysis it also follows that the proposed technical solution has a high inventive step, since this invention does not logically follow for a specialist, that is, it is not obvious from a known scientific and technical level, but rather contradicts the tendency of development of rotary piston internal engines in it combustion.

Например, в описанных аналогах и прототипе управления роторами для формирования отдельных рабочих процессов функционирования двигателя, в частности - образование опоры, заложен принцип автономного управления каждым ротором в отдельности без непосредственной постоянной механической связи между ними, кроме как только через дифференциальный механизм, обеспечивающий, главным образом, вместе с маховиком поддержание постоянной скорости выходного вала. Такое взаимодействие частей и узлов двигателя, оптимизируя переход роторов в определенные режимы, не исключает их рассогласование на малых оборотах и оборотах на выбеге при остановке двигателя, даже при возможности фрикционного торможения устройством герметизации в случае обозначения тенденции перемены направления их вращения. Это объясняется тем, что устройство, например, управляемая сцепная синхронизирующе-демпфирующая муфта включается в работу на участке подготовки и функционирования ротора в режиме опоры, это в диапазоне, примерно, 90°, а остальные 3/4 оборота ротор свободен от управляющего воздействия муфты.For example, in the described analogs and the prototype of the rotor control for the formation of individual working processes of the engine operation, in particular, the formation of the support, the principle of autonomous control of each rotor individually without direct constant mechanical connection between them is laid down, except through a differential mechanism, which provides mainly , together with the flywheel, maintaining a constant speed of the output shaft. Such an interaction of engine parts and assemblies, optimizing the transition of rotors to certain modes, does not exclude their mismatch at low and freewheel speeds when the engine is stopped, even with the possibility of frictional braking by the sealing device in the case of a trend indicating a change in the direction of their rotation. This is due to the fact that a device, for example, a controlled coupling synchronizing-damping coupling, is included in the operation at the site of preparation and functioning of the rotor in the support mode, this is in the range of about 90 °, and the remaining 3/4 of the revolution of the rotor is free from the control effect of the coupling.

В настоящем предложении непосредственное и непрерывное управление роторами осуществляется за счет их постоянной механической связи через дифференциал, на центральных конических колесах которого и смонтированы роторы с размещенными на них шатунно-ползунными механизмами, связывающие их между собой.In this proposal, the direct and continuous control of the rotors is carried out due to their constant mechanical connection through the differential, on the central conical wheels of which the rotors are mounted with the connecting rod and slide mechanisms that connect them to each other.

Это оригинальное решение вопроса управления, позволившее исключить из системы управления двигателем другие устройства, как то управляющую сцепную синхронизирующе-демпфирующую муфту и связи ее элементов с корпусом двигателя, также для специалиста не следует логически из существующего известного научно-технического уровня.This is an original solution to the issue of control, which made it possible to exclude other devices from the engine control system, such as a control coupling synchronizing-damping clutch and the connection of its elements with the engine case, also for a specialist does not follow logically from the existing known scientific and technical level.

Результатом этого является возможное упрощение конструкции с повышением надежности работы, со снижением удельного веса двигателя, с увеличением срока эксплуатации и повышением КПД.The result of this is a possible simplification of the design with an increase in reliability, with a decrease in the specific gravity of the engine, with an increase in the service life and an increase in efficiency.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the present invention is illustrated by drawings, where:

Фиг.1 - продольный разрез двигателя.Figure 1 is a longitudinal section of the engine.

Фиг.2 - поперечный разрез двигателя с видами по стрелкам А, Б продольного разреза.Figure 2 is a transverse section of the engine with views along arrows A, B of a longitudinal section.

Предлагаемый роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус 1 (Фиг.1) со всасывающими окнами 2 и выхлопными окнами 3 (Фиг.2), который имеет вид сухого тороидального картера, образованного из двух половин, отлитых из алюминиевого сплава и скрепленных по плоскости симметрии - осевой линии торовой полости. В каждой из половин сухого картера симметрично установлена часть тороидального цилиндра, выполненная, например, из легированного чугуна.The proposed rotary piston internal combustion engine comprising a hollow body 1 (Fig. 1) with suction windows 2 and exhaust windows 3 (Fig. 2), which has the form of a dry toroidal crankcase formed of two halves cast from an aluminum alloy and fastened together plane of symmetry - the axial line of the torus cavity. In each of the halves of the dry sump, a part of the toroidal cylinder, made, for example, of alloyed cast iron, is installed symmetrically.

На корпусе выполнены стойки 4 (Фиг.2) крепления двигателя к опорной раме, а на наружной поверхности каждой половины тороидального сухого картера - ребра воздушного охлаждения 5 (Фиг.1) и отверстия для установки устройств зажигания или форсунок 6 (Фиг.1).On the housing there are struts 4 (FIG. 2) for fastening the engine to the support frame, and on the outer surface of each half of the toroidal dry sump, air cooling fins 5 (FIG. 1) and openings for installing ignition devices or nozzles 6 (FIG. 1).

В нижней части картера выполнены всасывающие и выхлопные каналы и окна с привалочными местами крепления соответствующих трубопроводов.In the lower part of the crankcase, suction and exhaust channels and windows with mounting places for fixing the corresponding pipelines are made.

Обе половины картера соединены по периметру через прокладку при помощи болтов. Для наращивания мощности возможно соединение нескольких картеров в многоцилиндровый блок, например, при помощи резьбового соединения.Both halves of the crankcase are connected around the perimeter through the gasket using bolts. To increase power, it is possible to connect several crankcases into a multi-cylinder block, for example, using a threaded connection.

По оси корпуса в соответствующих гнездах размещены выходной вал 7 (Фиг.1) с маховиком. На валу установлены роторы 8 (Фиг.1), по меньшей мере с двумя поршнями 9 (Фиг.1, 2) на каждом, которые соединены с роторами через кронштейн.The output shaft 7 (Fig. 1) with a flywheel is placed along the axis of the housing in the respective sockets. The rotors 8 (Fig. 1) are installed on the shaft, with at least two pistons 9 (Figs. 1, 2) on each, which are connected to the rotors through an arm.

Эти роторы предназначены для преобразования поступательно-кругового движения поршней, воспринимающих давление рабочего тела, во вращательное движение вала, а также обеспечения синхронизации своих переменных угловых скоростей и герметизации цилиндра. Узел герметизации состоит из двух основных взаимодействующих частей: венца ротора и винтовой пары, включающей в себя корпус-гайку 10 (Фиг.1) и компрессионное кольцо-винт 11, между выступами которого размещены упругие элементы 12.These rotors are designed to convert the translational-circular motion of the pistons, perceiving the pressure of the working fluid, into the rotational movement of the shaft, as well as to synchronize their variable angular velocities and seal the cylinder. The sealing unit consists of two main interacting parts: the crown of the rotor and the screw pair, which includes a nut housing 10 (Figure 1) and a compression ring-screw 11, between the protrusions of which elastic elements 12 are placed.

Такая герметизация цилиндра по шейке обеспечивает ему герметичность с полным разделением поверхностей трения и представляет собой гидрокинематическую систему с гидродинамической смазкой, характеризуемую изменением скорости движения рабочей среды - жидкости и свойством винтовой пары. А в месте взаимного вращения ободов роторов смонтированы канавки с сегментами колец 14, 15 (Фиг.1).This sealing of the cylinder along the neck ensures tightness with a complete separation of the friction surfaces and is a hydrokinematic system with hydrodynamic lubrication, characterized by a change in the speed of movement of the working medium - fluid and the property of a screw pair. And in the place of mutual rotation of the rims of the rotors mounted grooves with segments of the rings 14, 15 (Figure 1).

Между роторами имеется устройство передачи вращения, образованное из конического дифференциала, у которого сателлиты установлены на осях 16 (Фиг.1), жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса 17, 18 (Фиг.1) жестко связаны с соответствующими роторами, на которых размещены шатунно-ползунные механизмы.Between the rotors there is a rotation transmission device formed from a conical differential, in which the satellites are mounted on the axles 16 (Fig. 1), rigidly connected to the output shaft, and the central bevel wheels 17, 18 (Fig. 1) are rigidly connected to the corresponding rotors, which are located connecting rod-sliding mechanisms.

Таким образом, автомат управления рабочими процессами содержит шатун 19 (Фиг.1, 2), на одном конце которого установлен палец 20 (Фиг.1,2), входящий в паз 21 (Фиг.1, 2) смежного ротора, на другом ось 22 (Фиг.1), входящая в гнездо 23 (Фиг.1) своего ротора, на конце которой размещено зубчатое колесо 24 (Фиг.1, 2), входящее в зацепление с зубчатым сектором 25 (Фиг.1, 2), помещенным на валу и входящим своей цевкой 26 (Фиг.2) в зацепление с установленным на роторе коромыслом 27 (Фиг.1, 2), которое смонтированным на нем роликом 28 (Фиг.1, 2) взаимодействует с кулачком 29 (Фиг.1, 2), установленным на корпусе двигателя.Thus, the workflow control machine comprises a connecting rod 19 (Fig. 1, 2), on one end of which a pin 20 (Fig. 1, 2) is installed, which enters the groove 21 (Fig. 1, 2) of the adjacent rotor, on the other axis 22 (Fig. 1), which is included in the socket 23 (Fig. 1) of its rotor, at the end of which a gear wheel 24 (Figs. 1, 2) is placed, which engages with the gear sector 25 (Figs. 1, 2) placed on the shaft and entering its forearm 26 (FIG. 2) into engagement with the rocker arm 27 installed on the rotor (FIG. 1, 2), which mounted on it roller 28 (FIG. 1, 2) interacts with the cam 29 (FIG. 1, 2) installed mounted on the engine housing.

Итак, с одной стороны, шатун, размещенный на роторе, одним концом при помощи пальца постоянно находится в зацеплении с другим, смежным, ротором через его паз, другим, через зубчатое колесо, установленное на оси шатуна, находится в зацеплении с зубчатым сектором, установленным на валу двигателя и входящим своей цевкой в зацепление с установленным на роторе коромыслом, которое смонтированным на нем роликом взаимодействует с кулачком, установленным на корпусе двигателя.So, on the one hand, the connecting rod placed on the rotor, with one end using a finger, is constantly engaged with the other adjacent rotor through its groove, the other, through the gear wheel mounted on the connecting rod axis, is engaged with the gear sector installed on the motor shaft and its yoke engages with a beam mounted on the rotor, which is mounted on the roller interacts with the cam mounted on the motor housing.

В итоге, кулачковый шатунно-ползунный механизм, имея соответствующий профиль кулачка, осуществляет функции управления динамикой основных узлов и деталей двигателя, строго формируя очередность его рабочих процессов.As a result, the cam connecting rod and slider mechanism, having the appropriate cam profile, performs the functions of controlling the dynamics of the main components and parts of the engine, strictly forming the sequence of its working processes.

Работа двигателя осуществляется следующим образом:The operation of the engine is as follows:

При вращении вала 7 двигателя от стартера системы пуска происходит передача крутящего момента через ось 16 с сателлитами дифференциального механизма на центральные колеса 17, 18 и на смонтированные на них роторы 8 и далее на поступательное движение поршней 9.When the motor shaft 7 rotates from the starter of the starting system, torque is transmitted through the axis 16 with the differential gear satellites to the central wheels 17, 18 and to the rotors 8 mounted on them and then to the translational movement of the pistons 9.

Благодаря определенной установке при сборке узлов и деталей двигателя, зацеплению центральных колес 17, 18 роторов и сателлитов дифференциала и соответствующей установке шатунов 19, определяемой позицией их пальцев 20 в пазах 21 смежных роторов, а также их зубчатых колес 24, установленных на осях 22, с зубчатым сектором 25 и далее соответствующему положению их коромысел 27 в зависимости от участка профиля управляющего кулачка 29, задающего закон движения взаимодействующих звеньев, формируются определенные процессы цикла двигателя. Таким образом, один ротор, с установленными на нем поршнями, будет проходить участок профиля кулачка, соответствующий нахождению его в режиме подвижной опоры, другой ротор, одним поршнем будет совершать движение рабочего процесса и, одновременно, вытеснение отработанных газов, другим сжимать рабочее тело и в то же время осуществлять всасывание ТВС (топливо-воздушная смесь).Due to a specific installation during assembly of engine components and assemblies, engagement of the central wheels 17, 18 of the differential rotors and satellites and the corresponding installation of the connecting rods 19, determined by the position of their fingers 20 in the grooves 21 of the adjacent rotors, as well as their gears 24 mounted on the axles 22, s the gear sector 25 and then the corresponding position of their rocker arm 27, depending on the profile section of the control cam 29, which determines the law of motion of the interacting links, certain processes of the engine cycle are formed. Thus, one rotor, with pistons installed on it, will pass the cam profile portion corresponding to being in the movable support mode, the other rotor will move the working process with one piston and, at the same time, displace exhaust gases, compress the working fluid with the other at the same time, draw in the fuel assembly (fuel-air mixture).

Поэтому поршни имеют конструкцию двустороннего действия с обеспечением неразделенной камеры сгорания, образуемой двумя поршнями.Therefore, the pistons have a double-acting design with the provision of an undivided combustion chamber formed by two pistons.

Для данного двигателя определяющим его работоспособность является организация подвижной опоры. В настоящем предложении она формируется следующим образом: по завершении процесса сжатия ТВС в камере между поршнями и последующего ее зажигания, образующееся давление газов оказывают равные усилия на поршни - как на первый, по вращению роторов, поршень, так и на второй, следующий за ним.For this engine, determining its performance is the organization of a movable support. In the present proposal, it is formed as follows: upon completion of the fuel assembly compression process in the chamber between the pistons and its subsequent ignition, the resulting gas pressure exerts equal forces on the pistons - both on the first piston, according to the rotation of the rotors, and on the second, following it.

Эти поршни через свои роторы и установленные в их гнездах 23 (Фиг.1) оси 22 передают эти усилия с одной стороны на шатун 19 и далее через его палец 20 на смежный второй ротор через его паз 21, с другой стороны на зубчатое колесо 24 и далее через зубчатый сектор 25, коромысло 27 и его ролик 28 на кулачок 29, а также через центральное колесо и сателлиты на вал двигателя.These pistons through their rotors and the axles 22 installed in their seats 23 (FIG. 1) transmit these forces from one side to the connecting rod 19 and then through its finger 20 to the adjacent second rotor through its groove 21, on the other hand to the gear wheel 24 and then through the gear sector 25, the rocker 27 and its roller 28 to the cam 29, and also through the Central wheel and satellites on the motor shaft.

Таким образом, в исходном положении (см. Фиг.1, 2) ротор первый, находясь своим коромыслом 27 на участке свободного прохождения по профилю кулачка 29 роликом 28 и пальцем 20 шатуна 19 по пазу 21 второго ротора, передает усилие давления газов на второй ротор и центральное колесо 17 и далее, через сателлиты дифференциала, на вал 7 двигателя, совершая рабочий ход.Thus, in the initial position (see Fig. 1, 2), the first rotor, being with its rocker 27 in the area of free passage along the profile of the cam 29 by the roller 28 and the pin 20 of the connecting rod 19 along the groove 21 of the second rotor, transfers the gas pressure force to the second rotor and the central wheel 17 and further, through the differential gears, onto the motor shaft 7, making a working stroke.

Второй ротор, находясь своим роликом 28 на участке координат профиля кулачка, разворачивающего коромысло 27 и далее, посредством цевки 26, зубчатое колесо 24 и ось 22, свой шатун 19 в крайнее убранное положение (см. Фиг.2), исключающее возможность вращаться под действием давления газов в противоположном направлении, относительно первого ротора, благодаря рассчитанному профилю кулачка, деталей и узлов двигателя и на основании принципа работы дифференциала, учитывающего разность сопротивлений на центральных зубчатых колесах, и с меньшей скоростью, относительно первого ротора, но в том же общем направлении передает вращение через центральное колесо 18 и далее сателлиты дифференциала на вал 7 двигателя, выполняя роль подвижной опоры.The second rotor, being its roller 28 in the coordinate section of the profile of the cam, which rotates the beam 27 and further, by means of the pin 26, the gear 24 and the axis 22, its connecting rod 19 to the most retracted position (see Figure 2), eliminating the possibility of rotation under the action gas pressure in the opposite direction relative to the first rotor, due to the calculated profile of the cam, parts and components of the engine and based on the principle of the differential, taking into account the difference in resistance on the central gears, and with a lower speed Relative to the first rotor, but in the same general direction passes through the rotation center wheel 18 and a further differential satellites on the motor shaft 7, serving as a movable support.

При этом, несмотря на то, что первый ротор со своим пазом и шатуном в этом процессе проходит угол поворота в 135°, а второй ротор угол в 45°, в местах их сопряжения - пальцы 20 шатунов 19 одного ротора, с пазами 21 другого ротора - кинематика их взаимного движения согласуется благодаря пазам 21 и расчету звеньев в цепи: зубчатое колесо 24, зубчатый сектор 25, коромысло 27, управляющий кулачок 29.In this case, despite the fact that the first rotor with its groove and connecting rod in this process passes an angle of rotation of 135 °, and the second rotor angle of 45 °, in the places of their mating - the fingers 20 of the connecting rods 19 of one rotor, with the grooves 21 of the other rotor - the kinematics of their mutual movement is consistent thanks to the grooves 21 and the calculation of the links in the chain: gear 24, gear sector 25, rocker 27, control cam 29.

Подача горючей смеси производится через всасывающее окно 2 и выхлоп газов через окно 3 (Фиг.2), без установки каких-либо клапанов.The supply of the combustible mixture is through the suction window 2 and the exhaust gases through the window 3 (Figure 2), without installing any valves.

Герметичность цилиндра осуществляется в месте взаимного вращения ободов роторов при помощи гидрокинематического устройства (Фиг.1).The tightness of the cylinder is carried out in the place of mutual rotation of the rims of the rotors using a hydrokinematic device (Figure 1).

Под действием упругих и центробежных сил сегменты колец 14, 15, находящиеся между роторами, прижимаются к верхним полкам канавок роторов, с другой стороны, при вращении ротора жидкость, находящаяся в сферической проточке кольца-винта, приобретает два движения: по кругу и в радиальном направлении, в результате чего кинематическая энергия передается кольцу, которое, разворачиваясь вокруг своей оси, как винтовая пара отходит от ротора, образуя клиновой зазор, где возникает масляный затвор уплотнения и полное разделение поверхностей трения.Under the action of elastic and centrifugal forces, the segments of the rings 14, 15 located between the rotors are pressed against the upper shelves of the grooves of the rotors, on the other hand, when the rotor rotates, the liquid located in the spherical groove of the screw ring acquires two movements: in a circle and in the radial direction As a result, the kinematic energy is transmitted to the ring, which, turning around its axis, as a screw pair moves away from the rotor, forming a wedge gap, where there is an oil seal seal and complete separation of the friction surfaces.

Кроме того, этому эффекту способствует давление масла, создаваемое масляным насосом двигателя, подбор соответствующих упругих элементов 12 и геометрии профиля поперечного сечения винтовой пары, а также давление топливовоздушной смеси и газов двигателя.In addition, this effect is promoted by the oil pressure created by the engine oil pump, the selection of the corresponding elastic elements 12 and the geometry of the cross section profile of the screw pair, as well as the pressure of the air-fuel mixture and engine gases.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить технико-экономические показатели и характеристики двигателя, что достигается благодаря наличию, кроме одной связи, как у прототипа, роторов между собой через дифференциал, не исключающей их рассогласование, дополнительной непосредственной механической связи между ними путем установки автомата управления рабочими процессами, включающий шатун 19, на одном конце которого установлен палец 20, входящий в паз 21 смежного ротора, на другом ось 22, входящая в гнездо 23 своего ротора, на конце которой размещено зубчатое колесо 24, входящее в зацепление с зубчатым сектором 25, помещенным на валу 7, и входящим своей цевкой 26 в зацепление с установленным на роторе коромыслом 27, которое смонтированным на нем роликом 28 взаимодействует с кулачком 29, установленным на корпусе двигателя.The present invention improves the technical and economic indicators and engine characteristics, which is achieved due to the presence, in addition to one connection, as in the prototype, of rotors between each other through a differential that does not exclude their mismatch, additional direct mechanical connection between them by installing a workflow control machine, including a connecting rod 19, on one end of which a finger 20 is installed, which enters the groove 21 of the adjacent rotor, on the other axis 22, which enters the socket 23 of its rotor, at the end of which A gear wheel 24 is engaged, which engages with a gear sector 25, placed on the shaft 7, and engages its forearm 26 with the rocker arm 27 mounted on the rotor, and the roller 28 mounted on it interacts with the cam 29 mounted on the motor housing.

В итоге, предлагаемый двигатель в отличие от известных (см., например, аналог и прототип) имеет лучшие свойства по передаче энергии от рабочего тела непосредственно на привод потребителя с исключением ряда промежуточных механизмов возвратно-поступательного движения и газораспределения.As a result, the proposed engine, unlike the known ones (see, for example, analogue and prototype), has the best properties for transferring energy from the working fluid directly to the consumer’s drive with the exception of a number of intermediate reciprocating and gas distribution mechanisms.

При этом введение автомата управления рабочими процессами позволило исключить из системы управления двигателем другие устройства, как то управляющую сцепную синхронизирующе-демпфирующую муфту и связи ее элементов с корпусом двигателя, что привело к упрощению в целом конструкции, снижению удельного веса двигателя, повышению надежности работы, увеличению срока эксплуатации, повышению КПД и, в целом, целесообразности промышленного применения в различных отраслях экономики.At the same time, the introduction of a workflow control automaton made it possible to exclude other devices from the engine control system, such as a control coupling synchronizing-damping clutch and the connection of its elements with the engine case, which led to a simplification of the overall design, reduction in the specific gravity of the engine, increased reliability, increased life, increase efficiency and, in general, the feasibility of industrial applications in various sectors of the economy.

Действительно, автомат управления рабочими процессами двигателя, осуществляя постоянную жесткую связь роторов, четко формирует отдельные процессы цикла двигателя, исключая тем самым необходимость в специальных, сложных и громоздких устройствах, обеспечивающих синхронизацию, безударность и демпфирование взаимного функционирования узлов и деталей.Indeed, the automatic control of engine workflows, carrying out constant rigid connection of rotors, clearly forms separate processes of the engine cycle, thereby eliminating the need for special, complex and bulky devices that ensure synchronization, shocklessness and damping of the mutual functioning of units and parts.

В результате этого достигается:The result is:

- повышение общей мощности и эффективного КПД вместе с ростом надежности, так как с введением автомата управления рабочими процессами, состоящего из кулачкового шатунно-ползунного механизма, установленного на каждом из роторов при помощи оси, на одном конце которой размещен шатун, входящий своим пальцем в паз смежного ротора, на другом - зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым сектором, помещенным на валу и входящим своей цевкой в зацепление с установленным на роторе коромыслом, которое смонтированным на нем роликом взаимодействует с кулачком, установленным на корпусе двигателя.- increase in total power and effective efficiency together with increased reliability, since with the introduction of a workflow control automaton consisting of a cam connecting rod and slide mechanism mounted on each of the rotors with an axis, at one end of which there is a connecting rod that enters the groove with your finger an adjacent rotor, on the other a gear wheel meshing with a gear sector placed on the shaft and engaging with its hand pin with a rocker mounted on the rotor, which interacts with the roller mounted on it uet with a cam mounted on the motor housing.

В процессе подготовки настоящего предложения на действующей от стартового двигателя модели были проверены кинематика и взаимодействие основных узлов и механизмов, что позволило подтвердить их работоспособность и всей схемы в целом;In the process of preparing this proposal, the kinematics and the interaction of the main components and mechanisms were checked on the model operating from the starting engine, which made it possible to confirm their operability and the whole scheme as a whole;

- улучшение значений удельного веса и удельного расхода топлива двигателя, так как с исключением управляемой сцепной синхронизирующе-демпфирующей муфты и связей ее элементов с корпусом двигателя почти вдвое снижается количество узлов и деталей двигателя;- improvement of the specific gravity and specific fuel consumption of the engine, since with the exception of the controlled coupling synchronizing-damping coupling and the connections of its elements with the engine housing, the number of engine components and parts is almost halved;

- повышается долговечность, устойчивость работы двигателя и его эксплуатационные качества на всех режимах в результате обеспечения жесткого управления рабочими процессами;- increases the durability, stability of the engine and its performance in all modes as a result of tight control of work processes;

- снижается эффект детонации, так как подготовка топливно-воздушной смеси осуществляется в "холодной" части цилиндра, что позволяет использовать топливо с малым октановым числом с исключением экологически вредных присадок.- the effect of detonation is reduced, since the preparation of the fuel-air mixture is carried out in the "cold" part of the cylinder, which allows the use of fuel with a small octane number with the exception of environmentally harmful additives.

В производстве такая схема двигателя обеспечивает на одной линии предприятия выпуск широкого ассортимента по мощности двигателей, благодаря простому изменению количества секций в зависимости от заказа потребителей.In production, such an engine scheme provides on one line of the enterprise the production of a wide range of engine power, due to a simple change in the number of sections depending on the order of consumers.

Claims (1)

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус со всасывающими и выхлопными каналами и окнами, роторы по меньшей мере с двумя поршнями на каждом, с устройством передачи вращения на вал, образованным из конического дифференциала, у которого сателлиты установлены на осях, жестко связанных с выходным валом, а центральные конические колеса жестко связаны с соответствующими роторами, у каждого из которых расположено подвижное устройство герметизации корпуса двигателя, отличающийся тем, что подвижное устройство герметизации корпуса двигателя расположено у каждого из роторов по периметру входа в шейку цилиндра, устройство управления динамикой узлов и деталей двигателя выполнено в виде автомата управления процессами, содержащего кулачковый шатунно-ползунный механизм, установленный на каждом из роторов при помощи оси, на одном конце которой размещен шатун, входящий своим пальцем в паз смежного ротора, на другом - зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым сектором, помещенным на валу и входящим своей цевкой в зацепление с установленным на роторе коромыслом, которое смонтированным на нем роликом взаимодействует с кулачком, установленным на корпусе двигателя. A rotary piston internal combustion engine comprising a hollow body with suction and exhaust channels and windows, rotors with at least two pistons on each, with a transmission transmission of rotation to the shaft, formed from a conical differential, in which the satellites are mounted on axles rigidly connected to the output shaft, and the central bevel wheels are rigidly connected with the respective rotors, each of which has a movable device for sealing the engine casing, characterized in that the mobile device sealing of the engine casing is located at each of the rotors along the perimeter of the inlet to the cylinder neck, the control unit for the dynamics of engine components and parts is made in the form of a process control automaton containing a cam connecting rod and slide mechanism mounted on each of the rotors using an axis, at one end of which is placed a connecting rod, which with its finger enters the groove of the adjacent rotor, on the other a gear wheel, which engages with a gear sector placed on the shaft and engages with its hand pin with the gear mounted torus rocker, which mounted on it a roller interacts with a cam mounted on the engine housing.

Images